ZG40CrNi2Mo大齒圈的分包熔煉及合澆技術(shù)

河南省大型鑄鍛件工程技術(shù)研究中心 （洛陽 471000） 魏子杰 杜 旋 田 豐 劉 琦

ZG40CrNi2Mo鋼是一種具有較高強(qiáng)度及韌性的合金鑄鋼材料，是我公司目前生產(chǎn)的大型水泥磨機(jī)、礦磨機(jī)、煤磨機(jī)等開式齒輪專用材料，其化學(xué)成分和力學(xué)性能如表1、表2所示。

表1 ZG40CrNi2Mo鋼化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表2 ZG40CrNi2Mo鋼力學(xué)性能

磨機(jī)運(yùn)行工況惡劣，為確保ZG40CrNi2Mo大齒輪具有較高的力學(xué)性能，要求其具有好的冶金質(zhì)量與合理的化學(xué)成分，因此需要對(duì)其熔煉和澆注等生產(chǎn)環(huán)節(jié)加以控制。

本文以φ7.9m×13.6m溢流型球磨機(jī)用φ11.72m大齒圈的生產(chǎn)為例，介紹了ZG40CrNi2Mo大齒圈的分包熔煉及合澆技術(shù)。

一、熔煉和澆注技術(shù)

1.生產(chǎn)難點(diǎn)

（1）生產(chǎn)φ11.72m大齒圈，需一次組織鋼液達(dá)345t，需采用4包分煉及合澆工藝。

（2）為確保最終的大齒圈鑄件具有合理的化學(xué)成分，需對(duì)每個(gè)分包鋼液的化學(xué)成分進(jìn)行控制。

（3）為確保澆注成形，合澆前需對(duì)每個(gè)分包鋼液的澆注溫度及澆注順序加以控制。

（4）為確保獲得好的冶金質(zhì)量，需降低鋼液中的非金屬夾雜物和氣體含量，最大限度地提高鋼液純凈度，因此需采用VD真空脫氣對(duì)鋼液進(jìn)行處理。

2.工藝路線

EBT電弧爐的（分包）初煉→LF爐的（分包）精煉→VD真空脫氣的（分包）處理及保溫→多包合澆。

3.熔煉控制

（1）爐料控制 ①爐料選用優(yōu)質(zhì)廢鋼、料頭，少用生鐵，殘留元素滿足工藝要求。②為保證鋼液脫磷效果，底灰加入量為該爐爐料重量的5%～6%。

（2）EBT電弧爐初煉控制要點(diǎn) ①快速升溫熔化，造渣，脫碳，去磷，去除氣體和夾雜物，避免過氧化。確保初煉鋼液出鋼時(shí)的化學(xué)成分滿足表3要求。②初煉出鋼溫度1650～1680℃，采用留鋼、留渣操作，嚴(yán)禁氧化渣進(jìn)入精煉包內(nèi)。③出鋼時(shí)，隨流每噸鋼液加入鋁塊0.5kg、硅鋁鋇鈣粉2kg，進(jìn)行預(yù)脫氧，然后加入硅鐵、錳鐵、鉻鐵合金化，為LF爐精煉工序提供良好的條件。

表3 ZG40CrNi2Mo鋼初煉化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

（3）LF爐精煉控制要點(diǎn) ①快速升溫，造還原渣，保持爐內(nèi)還原氣氛，控制好爐渣的堿度、厚度，使?fàn)t渣具有較好的流動(dòng)性，充分脫氧、脫硫。②按工藝要求添加合金。③精煉過程中，適時(shí)補(bǔ)加炭粉、硅鋁鈣鋇粉等進(jìn)行脫氧，然后測溫、取樣全分析。④根據(jù)取樣分析結(jié)果，調(diào)整合金成分，同時(shí)適時(shí)補(bǔ)加適量的渣料和脫氧劑，最后一批合金或渣料加入完畢后，使白渣保持20min以上，待成分均勻后，測溫、取樣全分析?；瘜W(xué)成分應(yīng)滿足表4要求且鋼液溫度達(dá)到1660～1670℃后，方可轉(zhuǎn)入VD脫氣工序進(jìn)行真空脫氣處理。⑤精煉過程控制好LF爐精煉時(shí)間，為保證鋼液脫氧效果，減少鋼液中夾雜物，提高鋼液純凈度，需分批加入炭粉和擴(kuò)散脫氧劑，精煉時(shí)間不低于60min。

表4 ZG40CrNi2Mo各包精煉化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

（4）VD真空脫氣處理要點(diǎn) ①鋼包進(jìn)入脫氣工位后，接通氬氣，測溫，根據(jù)溫降確定真空處理時(shí)間。②VD工位蓋上真空蓋后，開始抽真空，根據(jù)鋼液翻騰情況，調(diào)整氬氣流量，緩慢達(dá)到高真空。③以小于0.5Torr（1Torr＝133.322Pa）處理時(shí)間保持15min以上，總操作時(shí)間不大于40min為宜。④VD破真空后測溫，每包鋼液溫度滿足1550～1570℃時(shí)，方可起包引流，進(jìn)入澆注工位。如溫度低于1550℃，則進(jìn)入LF精煉爐返回加熱，提溫至1550～1560℃后再起包。⑤各包起包溫度為：第一包起包按照鋼液溫度上限控制，第四包起包按照鋼液溫度下限控制，第二、第三包按鋼液溫度中限控制。

4.合澆

（1）ZG40CrNi2Mo鋼的澆注溫度為1530～1550℃。

（2）現(xiàn)場澆注需協(xié)調(diào)好各個(gè)鋼包的起包順序，待各個(gè)鋼包有序到達(dá)各自指定工位后，開始合澆，按照“慢-快-慢”原則澆注，直至合澆完成。

二、實(shí)施效果

按前述工藝，實(shí)現(xiàn)了總鋼液量達(dá)345t大齒圈的順利澆注（澆注現(xiàn)場見圖1）。經(jīng)后續(xù)檢測，齒圈各項(xiàng)指標(biāo)均滿足技術(shù)要求，加工后的大齒圈實(shí)物如圖2所示。

圖1 大齒圈的澆注現(xiàn)場

圖2 加工后的大齒圈

三、結(jié)語

目前，我公司對(duì)ZG40CrNi2Mo鑄鋼件大齒圈均采用“EBT電弧爐（分包）初煉→LF爐外（分包）精煉→VD真空脫氣（分包）處理→合澆”工藝進(jìn)行生產(chǎn)，一次組織鋼液量達(dá)340t的大齒圈成功澆注并安裝在巴西MMX公司φ7.9m×13.6m溢流型球磨機(jī)；一次組織鋼液量達(dá)344t的大齒圈成功使用在中國黃金集團(tuán)φ10.37m×5.19m特大磨機(jī)，該技術(shù)為我公司生產(chǎn)大型礦用磨機(jī)用大齒圈奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)支撐。