江涛;解澄剑
【摘 要】结合铸造一般工艺流程和从实际条件出发,开展了铸造轴桥冶炼工艺路线设计,制定了一次熔炼浇注(电弧炉+炉外精炼)和二次熔炼浇注(感应炉)的冶炼工艺路线,在实际轴桥产品的生产中获得了成功.
【期刊名称】《安徽冶金科技职业学院学报》
【年(卷),期】2019(029)002
【总页数】3页(P38-40)
【关键词】铸造;冶炼工艺;工艺参数
【作 者】江涛;解澄剑
【作者单位】中车长江铜陵车辆有限公司 安徽铜陵 244000;中车长江铜陵车辆有限公司 安徽铜陵 244000
【正文语种】中 文
【中图分类】TG115.6机器人 单片机
轴桥是有轨电车关键部件，铸造轴桥采用水玻璃砂造型工艺，从轴桥化学成分要求、力学性能要求、冶炼设备等方面分析，结合公司的生产现状制定了工艺路线，现取得良好的经济成果，合理的工艺参数选用对冶炼过程控制积累了宝贵经验。 1 工艺路线设计
lanm1.1 轴桥技术要求
1.1.1 化学成分
弹性钢轴桥化学成分要求见表1。
表1 化学成分(%)CSiMnPSCrMoNi0.08～0.150.20～0.501.50～1.80≤0.020≤0.015≤0.100.20～0.300.25～0.35
注：1、合金元素的添加以满足材料机械性能为原则，不做强制性规定。2、CE≤0.54 CE=C+(Mn+Si)/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 1.1.2 力学性能
轴桥力学性能要求见表2。
表2 力学性能屈服强度Rp0.2/MPa抗拉强度Rm/MPa伸长率A5/%冲击功/J(Akv,-40℃)≥400≥610≥16(3次平均值)≥27单个最小值≥19马弗罐
1.2 冶炼设备分析
1.2.1 冶炼设备简介
目前国内铸造冶炼设备主要分为电弧炉冶炼和感应电炉冶炼，少数企业使用电弧炉加炉外精炼的冶炼方式。碱性电弧炉氧化法冶炼是最基本的冶炼方法，电弧炉是现代电炉炼钢生产的关键设备，以电弧产生热量熔化废钢，用来冶炼各种碳素钢和合金钢；LF炉是现代炼钢生产的炉外精炼设备，采用氩气搅拌、石墨电极埋弧加热和炉渣精炼技术，主要承担还
原期的脱硫任务和调节成分，与电弧炉配合使用，缩短和调节冶炼周期[1]；而感应电炉通常是无铁芯的，根据接入电源频率，称为中频感应电炉简称中频炉，是以电磁感应产生热量熔炼金属[2]。
1.2.2 冶炼方式分析
冶炼方式分析比较见表3。
表3 冶炼方式比较冶炼方式冶炼特点冶炼质量冶炼成本电弧炉或电弧炉+LF炉氧化法冶炼,分熔化期、氧化期和还原期对炉料要求低,能够随意调节钢水成分,冶炼质量好公称容量大,冶炼成本高中频炉电热效率高,仅熔化废钢对炉料要求高,钢水成分调节能力不足,无法脱P、脱S公称容量小,冶炼成本低 1.3 工艺路线制定
由于铸造轴桥水玻璃砂造型能力不足，可用砂箱数目为4个，因此根据铸造轴桥质量技术要求、冶炼设备能力分析以及造型能力制定了以下的冶炼工艺路线。冶炼分为一次熔炼和二次熔炼，一次电弧炉氧化法冶炼两次加料出约20t钢水并采用漏包浇注，浇注4只轴桥，剩
余钢水浇注成钢锭成为中频炉冶炼炉料，二次中频炉熔炼采用摇包浇注，浇注1只轴桥，冶炼工艺路线图详见图1。
图1 冶炼工艺路线图
2 工艺参数设定
2.1 备料
一次熔炼采用电弧炉+LF炉冶炼方式，由于主产品为摇枕侧架B+级钢和车钩E级钢，均属于中低碳低合金钢，而轴桥化学成分中对铬含量有要求，因此备料时不能使用主产品的返回料，应全部选用普通废钢，同时结合产品成分及氧化法熔炼需保证氧化期0.3%脱碳量的要求，备料时应保证配碳量在0.45%以上。
2.2 化学成分控制
二次熔炼采用中频炉熔炼，经实际生产中对中频炉全炉料熔清后取样分析综合比对，数据见表4。
表4 LF炉出钢样与中频炉熔清样对比表(%)LF炉出钢样CSiMnPSCrMoNi0.120.351.610.0100.0090.0110.240.28中频炉熔清样CSiMnPSCrMoNi10.120.250.810.0100.0090.0110.240.2820.120.190.780.0100.0090.0110.240.2830.120.230.800.0100.0100.0110.240.2840.120.200.820.0100.0100.0110.240.2850.120.190.790.0100.0090.0110.240.28
通过表4可以看出，元素损耗的主要是硅与锰，原因是由于熔化过程中元素易氧化以及烧损造成的。硅含量下降0.1%-0.15%，成分基本稳定在0.2%左右；锰含量下降0.7%，成分基本稳定在0.8%左右。因此中频炉中需补加合金，由于添加合金牌号为硅铁FeSi75和中碳锰铁FeMn78C2.0，补锰后势必造成一定量的增碳，因此需严格控制一次熔炼的LF炉出钢碳含量。
补锰增碳量=(终点锰含量-熔清锰含量)/锰铁锰含量*锰铁碳含量
=(1.6%-0.8%)/78%*2%=0.02%
注：终点锰含量取产品规格成分中限1.6%，熔清锰含量取0.8%，收得率按100%计算。
so.csdn/api/v3/search?p=1&t=all&q=由上式可知，中频炉中由于补锰估算碳含量提高0.02%，为保证中频炉钢水碳含量合格，一次熔炼后LF炉出钢钢水含碳量必须控制在0.08%-0.12%，并且偏下限，同时要求电弧炉
出钢碳含量控制在0.05%-0.08%。
2.3 合金添加控制
锰铁：中频炉中锰铁若一次性补加，添加量大会造成钢水温度下降幅度大，并且取样化验时间较长，易造成二次氧化收得率低，锰含量出钢达不到成分要求。因此要求取熔清样后立即添加前期估算增加量的2/3，后再根据化验单按照实际情况添加余下的1/3，确保出钢锰成分合格。
硅铁：中频炉中硅易氧化烧损，高温熔炼时间长会造成收得率低。因此要求加入硅铁后必须在7分钟内出钢[3]，保证高收得率的同时硅成分合格。
终脱氧铝：加入量根据产品及一般钢种对残铝量的要求为0.020%-0.080%。要求加入铝总量的1/2随钢包烘烤，接钢时钢包内的铝应呈液态，中频炉出钢前炉内插铝脱氧，用量为总量的1/2。
2.4 中频炉捞渣控制
根据中频炉自身特性，保证钢水纯净度，去除钢水中夹杂，必须建立严格除渣制度，要求分三次捞渣。一次捞渣为熔清后加入除渣剂后捞除最少90%炉渣，随后撒入除渣剂进行钢水提温；二次捞渣为达到出钢温度时，快速进行操作并随后撒入少量除渣剂，同时将功率调整到保温档停置1分钟，而后插铝脱氧，待钢包吊至出钢位后，第三次捞净炉渣出钢。
2.5 浇注温度控制
轴桥属于低碳钢，容易造成钢水流动性差，结合产品外形尺寸特性，LF炉出钢采用20t钢包漏包浇注，因此为保证充型，要求出钢温度1590 ℃-1600 ℃，浇注温度1585 ℃。而中频炉出钢时采用1 t钢包摇包浇注，由于出钢温降及浇注钢包烘烤、镇静时间等方面的影响，确定中频炉出钢温度1620 ℃-1640 ℃，浇注温度1585 ℃。
3 试制结果与分析
3.1 试制结果
中频炉五个炉次的化学成分和热处理后的试块力学性能分别见表5、表6。
表5 化学成分(%)中频炉炉次CSiMnPSCrMoNi10.140.401.650.0100.0090.0110.240.2820.140.411.630.0100.0090.0110.240.2830.140.391.640.0100.0100.0110.240.2840.140.421.660.0100.0100.0110.240.2850.140.401.650.0100.0090.0110.240.28
3.2 试制分析
从表5和表6可以看出，试制炉次的钢水化学成分及力学性能均达到轴桥技术要求。按照以上分析及措施，后续共完成了86件轴桥的熔炼浇注，非金属夹杂物评级合格，钢水合格率为100%。
4 结论
抑制的生活铸造轴桥两次冶炼工艺路线从理论上分析是具有可行性的，结合了不同冶炼浇注方式的优点，同时采取严格控制氧化法冶炼各阶段的碳含量、合理选择中频炉合金添加量和添加时机、执行中频炉捞渣制度净化钢水、控制浇注温度等有效工艺控制措施，为实际生产的成功奠定了基础，对因地制宜立足现有条件，积极开拓外部市场有着更加积极的意义，是一次成功的尝试与探索。
表6 力学性能屈服强度Rp0.2/MPa抗拉强度Rm/MPa伸长率A5/%冲击功/J(Akv,-40℃)4656
5020(3次平均值)30单个最小值2748364521(3次平均值)31单个最小值2848265522(3次平均值)31单个最小值2947564819(3次平均值)32单个最小值2747065120(3次平均值)30单个最小值28
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