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        車輪鋼錠底部表面卷渣問題研究

        2018-11-29 03:05:12曹岸春宋永泉
        大型鑄鍛件 2018年6期

        曹岸春 宋永泉

        (太原重工股份有限公司,山西030024)

        1 鋼錠底部表面卷渣問題分析

        我廠車輪鋼錠錠模采用細長直筒式設計,保護渣澆注前吊掛于模內(nèi)較低的位置,開澆初期,鋼水進行充型,從模底磚注入鋼錠模后主流股以較大的速度豎直向上涌至液面,然后主流股向四周分散并向下流動,形成循環(huán)流,中心鋼流的流速遠遠大于分散于四周向下回流的鋼液,對模底液面造成很大的沖擊,中心處液面發(fā)生劇烈波動,懸吊于模中的保護渣在外包裝袋熔化后下落與鋼水接觸,在鋼錠模模壁的激冷作用下,靠近模壁的一層鋼流固相率很高,極易形核并將卷入鋼流的保護渣捕獲凝固[1],隨著鋼液面的上升,環(huán)流對鋼液面的沖擊變得十分微弱,卷渣便不再發(fā)生。在實際生產(chǎn)過程中,鋼錠底部卷渣十分嚴重,表面質(zhì)量非常差,而鋼錠底部以上非常光潔,證明卷渣只發(fā)生在開澆后鋼流充型的過程中。卷入鋼錠內(nèi)部的保護渣和鋼錠表面打磨后殘留的保護渣,在鍛壓過程中容易形成較大的夾雜。由于錠型設計的原因,卷渣部位剛好位于下料鋸切處,對刀具損害十分嚴重。

        為解決這一問題,我廠從兩方面入手進行了一系列工業(yè)試驗。一是降低模底開澆鋼流的流速,減少主流股對鋼液面的沖擊,緩解液面波動的劇烈程度。為實現(xiàn)這一目的,一方面是在開澆時進行控流操作,降低開澆注速,另一方面是調(diào)整模底眼磚的開口尺寸控制鋼流速度。我廠主要研究了開澆注速的合理范圍。二是調(diào)整保護渣的性能,降低保護渣在鋼液面劇烈波動時卷入鋼液并被捕獲凝固的幾率。

        2 工業(yè)試驗

        2.1 開澆注速控制范圍的探索

        開澆注速過慢,鋼液易在湯道凝固發(fā)生堵塞,導致鋼錠不能正常澆起,注速過快發(fā)生卷渣的幾率增大。為了尋找合適的開澆注速范圍,設計試驗方案如下:控制保護渣品種,模底眼磚尺寸、出鋼溫度和錠盤湯道數(shù)量不變,開澆注速設定為1.2~1.8 t/s、1.8~2.4 t/s、2.4~3 t/s、3~3.6 t/s四個范圍進行澆注,對每組鋼錠下表面質(zhì)量進行對比。實驗結(jié)果見表1。

        2.2 保護渣性能對鋼錠下表面卷渣的影響

        粉狀保護渣在澆注時會形成三層結(jié)構(gòu),從上到下依次為:粉狀層→燒結(jié)層→熔融層,車輪鋼錠材質(zhì)為CL60、AAR-B等高碳鋼,鋼種熔點低,注溫相應較低,澆注開流時保護渣熔化速度慢,鋼錠模下部熔池很難快速形成熔融層來保護鋼液[2],粉渣及燒結(jié)渣塊很容易被波動的鋼液捕獲在模壁激冷作用下凝固,使鋼錠表面形成渣坑。為防止鋼錠頭部形成倒縮孔,必須保證保護渣的保溫性能,因此保護渣的上限熔點不能過低[3],在注溫較低時,為防止卷渣只能提高保護渣的熔速和鋪展性能。為探索保護渣性能對鋼錠下表面卷渣的影響,設計了5種不同性能的保護渣進行工業(yè)試驗,并對每組鋼錠的下表面質(zhì)量進行對比。實驗結(jié)果見表2。

        表2 采用不同性能保護渣對應的鋼錠下表面質(zhì)量Table 2 Lower surface quality of ingot of different protective slag with various performance

        從表2可以看出,調(diào)整保護渣成分控制其熔速在30 s左右,膨脹系數(shù)控制在2.5以上,鋼錠下表面卷渣情況大幅度減少。

        3 結(jié)論

        針對車輪鋼錠底部表面卷渣的問題,通過理論分析和一系列工業(yè)試驗得出以下結(jié)論:

        (1)澆注開澆時注速不宜過快,對于我廠來說控制在1.8~2.4 t/s為宜。

        (2)對于車輪鋼錠等高碳鋼的澆注,由于注溫低要選擇熔速快、鋪展性好的保護渣。熔速30 s左右為宜,保護渣膨脹系數(shù)要大于2.5。

        改進后鋼錠底部表面卷渣情況得到明顯改善,合格率穩(wěn)定在99.9%以上。

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