馬 環(huán) 李金良 高建軍

(天津重型裝備工程研究有限公司，天津300457)

采用單真空冶煉工藝生產(chǎn)中間軸鍛件

馬 環(huán) 李金良 高建軍

(天津重型裝備工程研究有限公司，天津300457)

通過精選煉鋼原料和嚴格執(zhí)行各工序的控制措施，使鋼水中的H、O和N含量符合技術(shù)要求。采用精煉爐精煉和真空澆注的單真空冶煉方法生產(chǎn)水電中間軸鍛件，達到簡化生產(chǎn)流程和降低生產(chǎn)成本的目的。

中間軸;冶煉工藝;氣體含量

我公司以往生產(chǎn)水電中間軸產(chǎn)品通常采用雙真空冶煉方法(VD+VT)，目的是去除鋼液中氣體，提高鋼液純凈度，但也會增加冶煉時間和生產(chǎn)成本。

2013年初，公司新訂一支水電中間軸鍛件，材質(zhì)為20MnSi，粗加工圖見圖1。針對此件產(chǎn)品專門組織研討小組進行煉鋼工藝評審。該鍛件是空心鍛件，相對實心鍛件氫擴散較充分，且鋼中的合金加入量較少。根據(jù)鍛件結(jié)構(gòu)特點，研究認為可通過嚴格執(zhí)行各工序相應(yīng)的保障措施，盡量減少各個冶煉環(huán)節(jié)帶入鋼水中的H、O和N，采用精煉爐精煉和真空澆注的單真空冶煉方法進行生產(chǎn)，從而達到簡化生產(chǎn)流程，節(jié)約成本的目的。本文對優(yōu)化后的冶煉工藝進行闡述。

1 冶煉過程分析

1.1 工藝流程

電爐初煉→精煉爐精煉調(diào)成分→真空澆注。

1.2 電爐冶煉

電爐鋼鐵料配入時減少外購廢鋼配入量，由于外購廢鋼多為輕薄料，氧化嚴重，還可能因為存放不當使廢鋼受潮，會將廢鋼上附著的水分以結(jié)晶水形式進入鋼中，使鋼液中的H、O含量升高。為避免該問題，電爐裝入鋼鐵料中選用我廠大型機架的機架冒口返回料，該返回料屬大型返回料，成本低且氧化程度低，避免了電爐原料配備時帶入較多的氫。

圖1 中間軸空心鍛件圖Figure 1 Drawing of intermediate shaft hollow forging

電爐熔煉增加配碳量，由以往配量0.6%增至0.8%，同時加大爐門氧槍碳粉噴入量，在氧化期使熔池充分沸騰，為鋼液去氣提供良好的動力學(xué)條件。

電爐煉鋼時選用偏心爐底電爐冶煉，因為偏心底出鋼時爐體傾動小，鋼流短且呈直線狀，鋼液熱量損耗相對出鋼槽出鋼小。出鋼方式采用直受，避免倒包造成的熱損失，因此出鋼溫度比出鋼槽出鋼方式降低15～25℃。鋼液溫度越低，氣體在鋼中的溶解度也越低，并且出鋼過程中鋼液的吸氣量也會減少。

1.3 精煉爐精煉

接鋼前精煉包進行充分烘烤，要求受鋼包烘烤溫度必須大于800℃，對于所要加入的造渣材料和合金嚴格執(zhí)行相應(yīng)的烘烤制度，保證加入的造渣材料和合金清潔干燥。

表1 20M nSi鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù)，%)Table 1 Chem ical composition of 20MnSi steel(mass fraction，%)

表2 冶煉過程氣體含量(×10-6)Table 2 Gas content of sm elting process(×10-6)

表3 中間包氣體含量(×10-6)Table 3 Gas content in the tundish(×10-6)

兌鋼時嚴禁粗煉渣進入精煉包。精煉時氬氣流量以不裸露鋼液面為宜，精煉期間控制在(60～80)L/min，出鋼前降低氬氣流量至(25～40) L/min，軟吹時間控制在15 min～30 min。

1.4 鑄錠操作

澆注準備時，鋼錠模、底盤、保溫帽、中間包、導(dǎo)流管都要充分清潔干燥，否則殘留的水分會進入鋼水污染鋼液。同時要將真空蓋內(nèi)外側(cè)清理干凈，輔具裝配前對內(nèi)外表面徹底吹風除塵，保證整個澆注系統(tǒng)無銹、無油、無塵。

在精煉爐出鋼時，中間包進行氬氣置換，直到精煉包開澆為止，目的是使整個中間包布滿氬氣氣氛，防止鋼水進入中間包后被空氣污染。在整個澆注過程中保持中間包芯桿吹氬。

2 生產(chǎn)試制

在原料和各環(huán)節(jié)工藝確定后，我廠組織了生產(chǎn)試制。實際生產(chǎn)中鋼液成分控制見表1。

冶煉過程中，為嚴格監(jiān)控H、O和N的含量變化，多次取氣體樣，分別經(jīng)過RH2型定氫儀和TC136氮氧聯(lián)測儀測得H、O和N的含量。具體取樣節(jié)點及測得結(jié)果見表2。

3 討論

為了對比生產(chǎn)試制的效果，將生產(chǎn)試制測得的中間包內(nèi)鋼液氣體含量與以往VD+VT冶煉方法作對比，如表3所示。結(jié)果表明兩者的氣體含量十分相近，精煉爐精煉和真空澆注的單真空冶煉方法可以滿足鋼液中氣體含量的要求。

以往雙真空冶煉方法(VD+VT)在精煉爐工段至少需要3 h以上，而本次生產(chǎn)試制用時160 min，表明單真空冶煉方法至少可以縮短冶煉時間30min以上。該冶煉方法在生產(chǎn)節(jié)奏緊張時的優(yōu)勢尤為明顯。采用此方法最終生產(chǎn)出的成品完全滿足技術(shù)條件要求。

4 結(jié)束語

理論分析和生產(chǎn)試制表明，采用精煉爐精煉和真空澆注的單真空冶煉方法生產(chǎn)水電中間軸鍛件不僅能使鋼錠氣體含量合格，還能有效降低生產(chǎn)成本，縮短冶煉時間。單真空冶煉工藝最重要的是要強化各個環(huán)節(jié)的控制。

編輯 杜青泉

Single Vacuum Smelting Process for Intermediate Shaft Forging

M a Huan，Li Jinliang，Gao Jianjun

Through the strict selection of raw material for steelmaking and executing the corresponding control measures for the smelting process，H＆O＆N contents in molten steelmeet technical requirements.Single vacuum melting processwith refining by refinery furnace and Vacuum pouring is used to produce the intermediate shaft forging for the hydropower，this can simplify production process and reduce production costs.

intermediate shaft;smelting process;gas content

TF111

B

2013—06—13

馬環(huán)(1984—)，女，助理工程師，主要從事模鑄工藝設(shè)計工作。