86吨大型钢锭浇铸系统工艺探讨

2023年12月29日发(作者：地崩山摧壮士死)

第２０卷增刊　安徽冶金科技职业学院学报　Ｖｏ１．２０　２０１０年１１月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｒｌ｝ｌｕｊ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏｖ．２０１Ｏ　８６吨大型钢锭浇铸系统工艺探讨　窦立英　（马钢股份公司重型机械设备制造公司　安徽马鞍山２４３０００）　摘　要：大型钢锭模铸浇铸工艺探讨，大型钢锭模铸工艺中的难点是浇铸过程中钢水产生巨大静压力，钢水冲刷耐火材后　钢水夹杂、浇铸过程容易跑钢、帽部缩孔等问题。　关键词：浇铸工艺；耐材；耐火砖；发热板　中图分类号：ＴＦ７４１文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—９９９４｛２０１０）增一００２５—０３　马钢重机公司大型锻钢件及轧辊生产线配套　钢锭表面无翻皮、裂纹、帽口缩孔等缺陷。大型钢　工程，是马钢“十一五”期问的一项重点工程，马钢　锭的内在质量很难控制，特别是钢锭帽口直径较　公司为此制定了大型钢锭的生产计划。对于７０—　大，钢锭在收缩过程中帽口易产生缩孔，该类孔隙　１３６吨级的钢锭浇注工艺，在国内具备成熟浇铸大　性缺陷，破坏金属连续性，形成应力集中与裂纹源，　型钢锭经验的公司并不多，保证大型钢锭浇铸成功　属于不允许的缺陷。　的难点是浇铸过程中产生的巨大的静压力、钢水冲　首先为了首次浇铸成功，我们选择了比较容易　刷耐火材料后产生夹杂物以及由于大型钢锭帽口　操作的钢种４５＃并制定了工艺路线。２００９年３月　易产生缩孔等问题。为了更好的浇铸出高质量的　２３日马钢重机进行了４５＃冶炼工作，冶炼过程控　大型钢锭，负责生产钢锭的马钢重机公司在浇铸工　制良好，浇铸工艺满足了工艺上的要求，钢锭表面　艺上做了重要的技术创新。此浇铸工艺强调了模　质量优良。　铸使用的原材料理化指标以及钢锭模具的清洁、干　燥和注温、注速的控制，并在使用的耐火砖设计上　１试验钢种技术条件　做了重要的技术革新。保护渣、发热剂的使用要求　１．１根据用户需要，其化学成分见表１　表１大钢锭４５＃的化学成分　１．２试制质量控制目标　从表２我们可以看出冶炼精炼过程控制良好，　钢中Ｔ．０＜２０ｐｐｍ；［Ｈ］≤１．５ｐｐｍ；［Ｎ］≤　精炼操作、脱气操作均较好的达到了工艺控制目　６０ｐｐｍ。　标。　２试验工艺路线　３．２浇铸情况　３．２．１模具准备及汤道砖砌筑　转炉冶炼一ＬＦ炉精练一钢包喂线一ｖＤ脱气　３．２．１．１我们在模具设计上实现了单一模具生产　一８６吨大型多角模铸　多个锭型产品的构想，这在大型钢锭生产上是一种　３试制情况　创新。首先，我们将模具上部设计成自身带有一定　距离的平行端，然后将具有发热效果的发热板内嵌　３．１冶炼与精练情况　在模具内，并通过发热板在平行端位置的移动来实　现单一模具生产多个锭型的目的。例如我们８６型　收稿日期：２０１０—０９—２５　模具可以生产７９—９５吨位的所有锭型的钢锭，这　作者简介：窦立英（１９８０一），女，马钢重机公司钢冶部，助理工程师。　在模具材料费用上大大降低了公司生产成本。其　

・２６・　安徽冶金科技职业学院学报　２ｏ１Ｏ年增刊　次，我们在发热板制作过程中加入了具有发热作用　于钢锭帽口的不缩，减少缩孑Ｌ。发热板的铝总含量　的铝元素，铝元素在高温状态下燃烧放出热量起到　发热的效果。（在通常状况下在生产钢锭过程中人　们在帽口使用的多是不具备发热效果的绝热板）这　一为４５％（全铝和三氧化二铝）。发热板的内嵌式设　计好可以降低切头率８％左右。图１为组装后的　钢锭冒口。图２为浇铸后成品钢锭帽部收缩情况。　３．２．１．２我们在汤道砖设计上充分考虑了大型钢　设计主要是保持帽口钢液长期处于红热状态，利　表２　４５＃冶炼过程化学成份　过程中的耐火材料耐冲刷的性能，也就是解决由于　钢水冲刷后钢液产生不必要的夹杂物。经过耐火　厂家的反复试验，我们的耐火砖具备了上述的工艺　要求。　（１）压力分析：　以８０吨位的钢水为例它产生的静压力是　Ｆ＝ｐｇ　＝７．２Ｘ９．８×５．３８Ｘ　３．１４Ｘ０．１１５Ｘ０．１ｌ５　图１组装后的钢锭冒口　＝１５．７６４（Ｎ）　ｐ：钢液密度　ｈ：中注管高度　Ｓ：中注管内钢液的面积　则５０ｍｍ砖压强Ｐ１和７６ｍｍ砖压强Ｐ２：　Ｐ　＝Ｆ｝Ｓ　＝１５．７６４／３．１４Ｘ０．０５Ｘ０．０５＝２００８．１５Ｐａ　图２浇铸后的成品钢锭冒口　Ｐ２＝Ｆ／Ｓ　＝锭在浇铸过程中产生的巨大压力，以及冲刷耐火材　料使得钢液产生夹杂物。为了解决上述问题，我们　１５．７６４／３．１４Ｘ０．０７６Ｘ０．０７６＝８６９．１８Ｐａ　从Ｐ　、Ｐ　的数值上我们可以看出钢液在汤道　内的压力减少了５６％。　将砖的内径扩大到７６ｍｍ，比常规的５０ｍｍ砖扩大　了２６ｍｍ，这样在提高钢水流动性，减少钢水产生　的静压力方面做出了很好的解决方案（见压力分　析），并且我们将上水口砖由通常两块砖组装改为　（２）图３为汤道砖系列中的上水口砖　３。２．２浇注方法、浇注温度和浇注速度　采用ｑｂ５０ｍｍ的水口浇注，水口在中注管上的　挡砂帽上方打开，放尽引流砂，进行满流全速浇注。　开浇温度１５３０￣Ｃ一１５４０￣Ｃ。　整体的一块砖来完成，这一设计彻底解决上水砖在　浇铸过程中受到静压力过大而破碎产生跑钢事故。　在耐火砖的理化指标上我们要求铝含量为４Ｏ％，　耐火度要求大于１７７０￣。这样保证大型钢锭浇铸　８５吨钢锭的本体浇注时间为１５分钟左右，本　体浇注完成后采用冒口补缩控流浇注，冒部补缩时　

２ｏ１０年增刊　窦立英：８６吨大型钢锭浇铸系统工艺探讨　・２７・　间大于ｌ０分钟。　图３上水口流钢砖　３．２．３浇铸情况　浇注钢包使用一钢轧２９号钢包，水口直径　＝５０ｍｍ，钢包为连续作业钢包，包况良好。　出钢量大于钢锭所需量，保证钢锭重量。钢液　配入量１０５吨，实际出钢量９８吨，浇注需要钢液总　重量８７ｔ，实际出钢量大于浇注需要钢液总重量ｌ０　吨，确保了钢锭单重。　浇注温度略高，确保开浇正常。钢液出站温度　１５６６℃，吊包出ＶＤ站至开浇用时２５—３０（分钟），　按温降０．７￣Ｃ／ｍｉｎ计算，共计降温１７．５℃一２１℃，　故实际开浇温度约为１５４５￣（２，高于工艺规定５　ｃ【＝。　浇注开浇顺利，注速控制合理。浇注采用直接　浇注，中注管上方带铝质挡砂帽。浇注本体用时　１４分５５秒，补注９分４４秒，基本满足工艺规定本　体１５分，补帽１０分的要求。　３．２．４浇注的钢水量及辅料要求　３．２．５钢锭重量８５ｔ，浇注需要钢液总重量８７ｔ。　３．２．６浇注辅料使用。浇注前在钢锭模指定高度　位置安装对应锭型的发热板，吊挂保护渣１—２（ｋｇ／　吨钢）；当帽口补缩浇注完毕后向冒口钢液面再加　发热剂１—２（ｋｇ／吨钢）。　３．３取样要求　浇铸完成后用样瓢取样。　４浇铸后钢锭低倍分析　从图４的低倍照片我们可以确定钢锭的内在　质量良好。达到了钢锭质量的等级要求。　５试验效果　（１）钢锭锻造前要对钢锭头部进行切除，这在　钢锭整体利用率上所占比例较大。采用无冒口的　钢锭在钢锭利用率方面要比以往提高８％左右。　这在经济效益的显现上是十分重要的一部分。　（２）我们在保温帽材质上采用了具有发热效果　的发热板而不是常规状态上的绝热板。主要原因　是达到帽口的保温，使得钢锭帽部收缩良好。为提　高钢锭质量和降低切头率提供保障措施。　图４钢锭低倍照片　（３）在国内，大型钢锭冒体一式的设计还是先　例。并且我们利用这项重要技术已经成功浇铸重　达８７吨和７０吨位的大型钢锭，钢锭头部收缩良　好。发热板在材质上的设计也突破以往常规的材　质设计。钢锭在浇铸后。冒口部位能够保持较长　时间的液态。这对冒口的收缩，进一步解决好头部　缩孔，提高钢锭质量起到关键的作用。　（４）针对上百吨钢水的巨大冲击力及静压力，　以及汤道系统的抗强力冲刷和抗腐蚀性能通过汤　道砖内径和理化指标的设定来解决了这些问题。　（５）Ｔ型耐火砖的设计解决了浇注口常出现的　的跑钢和漏钢、难题。　（６）浇铸后的钢锭从低倍分析结果和表面质量　来看，此浇铸工艺较好的完成了大型钢锭浇铸过程　中的要求。　（７）浮动式绝热板的设计在节省钢锭模具投资　上大幅度降低了工厂的投资成本。　（８）大型钢锭浇铸还处于摸索阶段，对于钢锭　经过锻造后的性能还要等待进一步的检验，因此许　多细节还要不断调整。　注：文中大型钢锭浇铸系统用耐火砖已经被马　钢公司列为公司五小项目中。浮动发热板和耐火　砖的设计正在进行申请国家专利。　参考文献　［１］王兆达．电炉镇静钢钢锭浇铸［Ｍ］．北京：冶金工业　出版社．１９８５　［２］沈才芳，孙社成．电弧炉炼钢工艺与设备（第２版）　［Ｍ］．北京：　台金工业出版社，２００１　［３］齐卫东．铸造工艺与模具设计［Ｍ］．北京：北京理工　大学出版社，２ＯＯ７