86噸大型鋼錠澆鑄系統(tǒng)工藝探討

2023年12月29日發(fā)(作者：地崩山摧壯士死)

第２０卷增刊　安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報　Ｖｏ１．２０　２０１０年１１月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｒｌ｝ｌｕｊ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏｖ．２０１Ｏ　８６噸大型鋼錠澆鑄系統(tǒng)工藝探討　竇立英　（馬鋼股份公司重型機(jī)械設(shè)備制造公司　安徽馬鞍山２４３０００）　摘　要：大型鋼錠模鑄澆鑄工藝探討，大型鋼錠模鑄工藝中的難點是澆鑄過程中鋼水產(chǎn)生巨大靜壓力，鋼水沖刷耐火材后　鋼水夾雜、澆鑄過程容易跑鋼、帽部縮孔等問題。　關(guān)鍵詞：澆鑄工藝；耐材；耐火磚；發(fā)熱板　中圖分類號：ＴＦ７４１文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ文章編號：１６７２—９９９４｛２０１０）增一００２５—０３　馬鋼重機(jī)公司大型鍛鋼件及軋輥生產(chǎn)線配套　鋼錠表面無翻皮、裂紋、帽口縮孔等缺陷。大型鋼　工程，是馬鋼“十一五”期問的一項重點工程，馬鋼　錠的內(nèi)在質(zhì)量很難控制，特別是鋼錠帽口直徑較　公司為此制定了大型鋼錠的生產(chǎn)計劃。對于７０—　大，鋼錠在收縮過程中帽口易產(chǎn)生縮孔，該類孔隙　１３６噸級的鋼錠澆注工藝，在國內(nèi)具備成熟澆鑄大　性缺陷，破壞金屬連續(xù)性，形成應(yīng)力集中與裂紋源，　型鋼錠經(jīng)驗的公司并不多，保證大型鋼錠澆鑄成功　屬于不允許的缺陷。　的難點是澆鑄過程中產(chǎn)生的巨大的靜壓力、鋼水沖　首先為了首次澆鑄成功，我們選擇了比較容易　刷耐火材料后產(chǎn)生夾雜物以及由于大型鋼錠帽口　操作的鋼種４５＃并制定了工藝路線。２００９年３月　易產(chǎn)生縮孔等問題。為了更好的澆鑄出高質(zhì)量的　２３日馬鋼重機(jī)進(jìn)行了４５＃冶煉工作，冶煉過程控　大型鋼錠，負(fù)責(zé)生產(chǎn)鋼錠的馬鋼重機(jī)公司在澆鑄工　制良好，澆鑄工藝滿足了工藝上的要求，鋼錠表面　藝上做了重要的技術(shù)創(chuàng)新。此澆鑄工藝強(qiáng)調(diào)了模　質(zhì)量優(yōu)良。　鑄使用的原材料理化指標(biāo)以及鋼錠模具的清潔、干　燥和注溫、注速的控制，并在使用的耐火磚設(shè)計上　１試驗鋼種技術(shù)條件　做了重要的技術(shù)革新。保護(hù)渣、發(fā)熱劑的使用要求　１．１根據(jù)用戶需要，其化學(xué)成分見表１　表１大鋼錠４５＃的化學(xué)成分　１．２試制質(zhì)量控制目標(biāo)　從表２我們可以看出冶煉精煉過程控制良好，　鋼中Ｔ．０＜２０ｐｐｍ；［Ｈ］≤１．５ｐｐｍ；［Ｎ］≤　精煉操作、脫氣操作均較好的達(dá)到了工藝控制目　６０ｐｐｍ。　標(biāo)。　２試驗工藝路線　３．２澆鑄情況　３．２．１模具準(zhǔn)備及湯道磚砌筑　轉(zhuǎn)爐冶煉一ＬＦ爐精練一鋼包喂線一ｖＤ脫氣　３．２．１．１我們在模具設(shè)計上實現(xiàn)了單一模具生產(chǎn)　一８６噸大型多角模鑄　多個錠型產(chǎn)品的構(gòu)想，這在大型鋼錠生產(chǎn)上是一種　３試制情況　創(chuàng)新。首先，我們將模具上部設(shè)計成自身帶有一定　距離的平行端，然后將具有發(fā)熱效果的發(fā)熱板內(nèi)嵌　３．１冶煉與精練情況　在模具內(nèi)，并通過發(fā)熱板在平行端位置的移動來實　現(xiàn)單一模具生產(chǎn)多個錠型的目的。例如我們８６型　收稿日期：２０１０—０９—２５　模具可以生產(chǎn)７９—９５噸位的所有錠型的鋼錠，這　作者簡介：竇立英（１９８０一），女，馬鋼重機(jī)公司鋼冶部，助理工程師。　在模具材料費(fèi)用上大大降低了公司生產(chǎn)成本。其　

?２６?　安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院學(xué)報　２ｏ１Ｏ年增刊　次，我們在發(fā)熱板制作過程中加入了具有發(fā)熱作用　于鋼錠帽口的不縮，減少縮孑Ｌ。發(fā)熱板的鋁總含量　的鋁元素，鋁元素在高溫狀態(tài)下燃燒放出熱量起到　發(fā)熱的效果。（在通常狀況下在生產(chǎn)鋼錠過程中人　們在帽口使用的多是不具備發(fā)熱效果的絕熱板）這　一為４５％（全鋁和三氧化二鋁）。發(fā)熱板的內(nèi)嵌式設(shè)　計好可以降低切頭率８％左右。圖１為組裝后的　鋼錠冒口。圖２為澆鑄后成品鋼錠帽部收縮情況。　３．２．１．２我們在湯道磚設(shè)計上充分考慮了大型鋼　設(shè)計主要是保持帽口鋼液長期處于紅熱狀態(tài)，利　表２　４５＃冶煉過程化學(xué)成份　過程中的耐火材料耐沖刷的性能，也就是解決由于　鋼水沖刷后鋼液產(chǎn)生不必要的夾雜物。經(jīng)過耐火　廠家的反復(fù)試驗，我們的耐火磚具備了上述的工藝　要求。　（１）壓力分析：　以８０噸位的鋼水為例它產(chǎn)生的靜壓力是　Ｆ＝ｐｇ　＝７．２Ｘ９．８×５．３８Ｘ　３．１４Ｘ０．１１５Ｘ０．１ｌ５　圖１組裝后的鋼錠冒口　＝１５．７６４（Ｎ）　ｐ：鋼液密度　ｈ：中注管高度　Ｓ：中注管內(nèi)鋼液的面積　則５０ｍｍ磚壓強(qiáng)Ｐ１和７６ｍｍ磚壓強(qiáng)Ｐ２：　Ｐ　＝Ｆ｝Ｓ　＝１５．７６４／３．１４Ｘ０．０５Ｘ０．０５＝２００８．１５Ｐａ　圖２澆鑄后的成品鋼錠冒口　Ｐ２＝Ｆ／Ｓ　＝錠在澆鑄過程中產(chǎn)生的巨大壓力，以及沖刷耐火材　料使得鋼液產(chǎn)生夾雜物。為了解決上述問題，我們　１５．７６４／３．１４Ｘ０．０７６Ｘ０．０７６＝８６９．１８Ｐａ　從Ｐ　、Ｐ　的數(shù)值上我們可以看出鋼液在湯道　內(nèi)的壓力減少了５６％。　將磚的內(nèi)徑擴(kuò)大到７６ｍｍ，比常規(guī)的５０ｍｍ磚擴(kuò)大　了２６ｍｍ，這樣在提高鋼水流動性，減少鋼水產(chǎn)生　的靜壓力方面做出了很好的解決方案（見壓力分　析），并且我們將上水口磚由通常兩塊磚組裝改為　（２）圖３為湯道磚系列中的上水口磚　３。２．２澆注方法、澆注溫度和澆注速度　采用ｑｂ５０ｍｍ的水口澆注，水口在中注管上的　擋砂帽上方打開，放盡引流砂，進(jìn)行滿流全速澆注。　開澆溫度１５３０￣Ｃ一１５４０￣Ｃ。　整體的一塊磚來完成，這一設(shè)計徹底解決上水磚在　澆鑄過程中受到靜壓力過大而破碎產(chǎn)生跑鋼事故。　在耐火磚的理化指標(biāo)上我們要求鋁含量為４Ｏ％，　耐火度要求大于１７７０￣。這樣保證大型鋼錠澆鑄　８５噸鋼錠的本體澆注時間為１５分鐘左右，本　體澆注完成后采用冒口補(bǔ)縮控流澆注，冒部補(bǔ)縮時　

２ｏ１０年增刊　竇立英：８６噸大型鋼錠澆鑄系統(tǒng)工藝探討　?２７?　間大于ｌ０分鐘。　圖３上水口流鋼磚　３．２．３澆鑄情況　澆注鋼包使用一鋼軋２９號鋼包，水口直徑　＝５０ｍｍ，鋼包為連續(xù)作業(yè)鋼包，包況良好。　出鋼量大于鋼錠所需量，保證鋼錠重量。鋼液　配入量１０５噸，實際出鋼量９８噸，澆注需要鋼液總　重量８７ｔ，實際出鋼量大于澆注需要鋼液總重量ｌ０　噸，確保了鋼錠單重。　澆注溫度略高，確保開澆正常。鋼液出站溫度　１５６６℃，吊包出ＶＤ站至開澆用時２５—３０（分鐘），　按溫降０．７￣Ｃ／ｍｉｎ計算，共計降溫１７．５℃一２１℃，　故實際開澆溫度約為１５４５￣（２，高于工藝規(guī)定５　ｃ【＝。　澆注開澆順利，注速控制合理。澆注采用直接　澆注，中注管上方帶鋁質(zhì)擋砂帽。澆注本體用時　１４分５５秒，補(bǔ)注９分４４秒，基本滿足工藝規(guī)定本　體１５分，補(bǔ)帽１０分的要求。　３．２．４澆注的鋼水量及輔料要求　３．２．５鋼錠重量８５ｔ，澆注需要鋼液總重量８７ｔ。　３．２．６澆注輔料使用。澆注前在鋼錠模指定高度　位置安裝對應(yīng)錠型的發(fā)熱板，吊掛保護(hù)渣１—２（ｋｇ／　噸鋼）；當(dāng)帽口補(bǔ)縮澆注完畢后向冒口鋼液面再加　發(fā)熱劑１—２（ｋｇ／噸鋼）。　３．３取樣要求　澆鑄完成后用樣瓢取樣。　４澆鑄后鋼錠低倍分析　從圖４的低倍照片我們可以確定鋼錠的內(nèi)在　質(zhì)量良好。達(dá)到了鋼錠質(zhì)量的等級要求。　５試驗效果　（１）鋼錠鍛造前要對鋼錠頭部進(jìn)行切除，這在　鋼錠整體利用率上所占比例較大。采用無冒口的　鋼錠在鋼錠利用率方面要比以往提高８％左右。　這在經(jīng)濟(jì)效益的顯現(xiàn)上是十分重要的一部分。　（２）我們在保溫帽材質(zhì)上采用了具有發(fā)熱效果　的發(fā)熱板而不是常規(guī)狀態(tài)上的絕熱板。主要原因　是達(dá)到帽口的保溫，使得鋼錠帽部收縮良好。為提　高鋼錠質(zhì)量和降低切頭率提供保障措施。　圖４鋼錠低倍照片　（３）在國內(nèi)，大型鋼錠冒體一式的設(shè)計還是先　例。并且我們利用這項重要技術(shù)已經(jīng)成功澆鑄重　達(dá)８７噸和７０噸位的大型鋼錠，鋼錠頭部收縮良　好。發(fā)熱板在材質(zhì)上的設(shè)計也突破以往常規(guī)的材　質(zhì)設(shè)計。鋼錠在澆鑄后。冒口部位能夠保持較長　時間的液態(tài)。這對冒口的收縮，進(jìn)一步解決好頭部　縮孔，提高鋼錠質(zhì)量起到關(guān)鍵的作用。　（４）針對上百噸鋼水的巨大沖擊力及靜壓力，　以及湯道系統(tǒng)的抗強(qiáng)力沖刷和抗腐蝕性能通過湯　道磚內(nèi)徑和理化指標(biāo)的設(shè)定來解決了這些問題。　（５）Ｔ型耐火磚的設(shè)計解決了澆注口常出現(xiàn)的　的跑鋼和漏鋼、難題。　（６）澆鑄后的鋼錠從低倍分析結(jié)果和表面質(zhì)量　來看，此澆鑄工藝較好的完成了大型鋼錠澆鑄過程　中的要求。　（７）浮動式絕熱板的設(shè)計在節(jié)省鋼錠模具投資　上大幅度降低了工廠的投資成本。　（８）大型鋼錠澆鑄還處于摸索階段，對于鋼錠　經(jīng)過鍛造后的性能還要等待進(jìn)一步的檢驗，因此許　多細(xì)節(jié)還要不斷調(diào)整。　注：文中大型鋼錠澆鑄系統(tǒng)用耐火磚已經(jīng)被馬　鋼公司列為公司五小項目中。浮動發(fā)熱板和耐火　磚的設(shè)計正在進(jìn)行申請國家專利。　參考文獻(xiàn)　［１］王兆達(dá)．電爐鎮(zhèn)靜鋼鋼錠澆鑄［Ｍ］．北京：冶金工業(yè)　出版社．１９８５　［２］沈才芳，孫社成．電弧爐煉鋼工藝與設(shè)備（第２版）　［Ｍ］．北京：　臺金工業(yè)出版社，２００１　［３］齊衛(wèi)東．鑄造工藝與模具設(shè)計［Ｍ］．北京：北京理工　大學(xué)出版社，２ＯＯ７