窦立英
【摘 要】支承辊应具备以下性能：（1）高的抗接触疲劳强度和抗剥落性；（2）足够的硬度和耐磨性；（3）足够的硬化层和过渡层深度；（4）良好的冶金质量保证使用可靠性。这些冶金质量主要包括控制稳定的化学成分、低含量的残余元素、极低含量的气体、较低的夹杂物含量和良好的夹杂物类型、优良的铸锭表面质量和内部质量。%Back-up rolls shall possess following characteristics:(1)High contact fatigue resistant strength and high anti-spalling property; ( 2 ) Sufficient hardness and wear-resistance; ( 3 ) Suffi-cient hardened and transition depth;(4) Good metallurgical quality for roll reliability.The metallurgi-cal quality referes to stable chemistry, low residual elements,extra-low gas contents,low inclusives level and prefered inclusive type as well as good ingot surface and internal quality .
【期刊名称】《安徽冶金科技职业学院学报》
【年(卷),期】2015(000)002
木材炭化炉【总页数】5页(P15-19)
【关键词】大型钢锭;下注法;模具
【作 者】窦立英
洗肾机【作者单位】马钢重型机械设备制造公司 安徽马鞍山 243000
【正文语种】中 文
【中图分类】TF775
作为大型冷轧板轧机的关键零部件之一的大型轧辊，在满足我国高端冶金装备需求方面起到至关重要的作用，因此对大型轧辊的质量和需求量也提出了迫切需求。此外，国内电力、船舶、石化等相关产业的发展有力地推动了中国大型铸锻件行业的增长，为大型铸锻件行业提供了广阔的市场空间。
为此，马钢抓住市场机遇发展大型锻造及其轧辊制造业，挺进国内外冶金装备制造市场，与美国联合电钢公司(UES)合资兴建的大型锻件及支承辊生产线，并于2009年底全面建成
投产。一期大型锻造设计能力35000 t锻件，其中17000 t供支承辊，18000为其它锻件，设计需求大型钢锭50000 t，对应钢水52500 t；二期大型锻造设计能力70000 t锻件，年需大型钢锭100000 t。锻钢支承辊用钢锭材质以DH3Cr和5CrMo高铬钼合金钢为主；普通锻件材质以低合金结构钢和合金结构钢为主。8000t油压机锻造对钢锭规格需求在25 t-136 t，其中60 t以上的占91.3%。该产线锻造设备及其能力大、锻件大型化、轧辊大型化，对锻造原料的要求之一是钢锭大型化，其中86 t-136 t级别的大型钢锭所占比例很大，达87.8%。
试验工艺流程：120tEAF+110t LF+ 95tVD-IC
钢锭规格： 钢锭上口直径3400，高度3200。
钢种：5CrMo、DH3Cr
熔炼控制要求见表1
下注法浇铸大型钢锭的工艺技术开发
关键点1：钢锭模具、汤道砖及保温板的设计开发
单列调心滚子轴承
关键点2：下注法浇铸工艺技术
2.1 钢锭模具的设计开发
目前，国内多数厂家采用下注法浇注60 t以下级别的钢锭，而对于60 t级以上的钢锭则采用上注法。为了获得更好的钢锭表面质量，马钢全部采用下注法浇铸。模具的设计以保证钢锭质量为出发点，同时兼顾产出的钢锭重量级别具有较广的覆盖面和便于现场使用的运行管理。为此，采用“帽模一体”的思想设计了8套涵盖从30 t-136 t级别的钢锭模具。以T-86模具为例(如图1所示)，该模具可浇铸79.22t-94.68t区间的大型钢锭。
采用大型钢锭本体与帽口一体式模具设计，不再另作保温帽，改变了以往单套模具只能生产重量恒定的钢锭产品，实现了单套模具可以生产多种重量规格的钢锭产品，既节约了模具开发费用，也节省了模具摆放场地，提高了生产作业效率。此外，还可以减少锻造前对钢锭头部的切除量，提高了钢锭整体利用率。实践证明，采用无帽口钢锭的钢锭利用率提高10%左右，具有良好的综合经济效益，容易得到锻造用户的认可。
2.2 汤道砖尾砖的设计开发
在下注法浇铸工艺中，传统的汤道砖多为粘土砖，内径为50mm，但这种耐火砖的承受压力有限，不适合浇铸大型钢锭。浇铸过程中因巨大的钢水静压力使耐火砖爆裂造成跑钢事故。有些企业采用莫来石材质的耐火砖替代粘土砖，但成本较高，并且由于钢锭模底部是由两块砖组装而成的，其间的缝隙容易跑钢，未能彻底解决问题。
针对上述问题，马钢在充分调研和模拟论证基础上，采取了如下技术措施：
(1)扩大内径。将耐火砖的内径由Ø50mm扩大到Ø70~90mm。一方面可以提高钢水的流动性，另一方面又可减少钢水对耐火砖产生的静压力。
(2)改进汤道砖尾砖设计。将上水口砖由通常的两块砖组装改为整体的一块砖来完成，即采用T型设计，其特点是所述的“T”形尾砖由水平段砖体和竖向段砖体垂直设置成倒“T”形结合整体，内部腔体互相连接贯通；水平段砖体一端封闭，一端与汤道砖公母口连接；竖向段砖体上端与钢锭模具连接。如图2所示。
由漏斗砖、注管砖、多角位砖、汤道砖和“T”型尾砖连接组成完整的钢液流动通道，优点是消除了流钢尾砖与模底砖的连接缝隙，增强了砖体抗钢液静压的能力，避免连接缝隙炸裂、跑钢事故的发生，提高浇注成功率和成品率，降低了消耗和成本，有利于安全生产。
采用Procast数值模拟软件对大型钢锭凝固过程进行模拟，研究浇铸温度、速度及铸型对缩孔的影响，提出工艺改进方案，达到减少大钢锭浇铸过程中产生缩孔、缩松的目的。 3.1 数学模型的建立及网格划分
钢锭浇铸模型如图3所示。由于模铸浇铸过程影响因素很多，且该模型不具有对称性，选择全模型作为计算域。采用Meshcast模块进行网格划分，生成四面体网格，如图4所示。
3.2 数值模拟结果和分析
(1)浇铸过程温度场
浇铸过程温度场模拟结果如图5所示。由图5可以看出，温度梯度平滑，温度变化均匀。
(2)缩孔、缩松情况
Nyiama(新山英辅)缩孔、缩松判据：
式中：M-Nyiama判定系数；G -温度梯度；Rc-冷却速度。
Nyiama(新山英辅)缩孔、缩松判据认为，M≥1是铸钢件中不产生中心线缩孔的临界值。因此，本项目采用此判据来判定钢锭内部是否产生缩孔、缩松，结果表明钢锭内部还存在M<1的区域，存在产生缩孔或缩松，如图6所示。
从图6可以看出：缩孔、缩松主要集中在铸锭中心部位，且向上延伸到冒口。由于在锻造加工前，钢锭的冒口部位是要被切除的，为此，我们希望钢锭内部缩孔、缩松体积小且尽可能的集中在冒口部位，从而减小缩松、缩孔带来的影响。通过数值模拟，确定了钢锭模、汤道砖重新设计优化以及发热板温度补偿等技术方向，进而优化浇铸工艺。
3.3 大钢锭的浇铸工艺技术
储血冰箱轧辊用钢锭的浇铸全部采用下注法。在浇铸速度、浇铸温度、保温时间等直接影响钢锭质量的因素，重点关注以下问题：
(1)水口内径。
在水口的选用上必须保证钢水在模内能够平稳的上升，因此水口内径不能太小。但也不能太大，否则，会造成模内钢水的上升过快，影响钢锭的收缩和补注，容易造成钢锭表面裂
纹和帽口缩孔等质量缺陷。
地源热泵换热
通过现场优化试验，可以根据钢锭重量规格，选用内径为Ø70-90 mm的水口，保持浇铸速度在75 mm/min-200 mm/min范围内，可以有效杜绝上述问题的发生。
(2)浇铸温度。
低温导电银胶浇铸温度过高不仅影响钢锭表面质量和帽口收缩，还会增加对铸管砖和汤道砖的侵蚀与冲刷，进而使得钢锭内部夹杂物的增多，影响钢锭内部质量。浇铸温度过低，钢水流动性变差，容易产生浇铸时水口结瘤、钢水在模内上升困难等问题。浇铸温度区间由下式确定：
T浇铸=T液+T过热
式中T浇铸-开浇时钢液温度；T液-钢种的液相线温度；T过热-浇铸过热度
(3)钢锭模浇铸保护渣的使用
浇铸期间在钢锭上升金属表面添加保护渣，能够有助于控制金属表面，阻止钢水涟漪对钢锭表面质量的影响。此外，它也能够延长钢锭模使用时间。
在浇铸前用钢筋把装有保护渣的纸袋悬挂在钢锭模里一定高度的地方。当钢水上升到规定位置时，保护渣纸袋燃烧并释放出保护渣。保护渣的使用量与钢锭模直径成正比。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议