細長型模鑄鋼錠的開發(fā)研究

郭志文， 張應(yīng)山， 王意平， 段佳圣

（太原重工冶鑄分公司， 山西 太原 030024）

細長型模鑄鋼錠的開發(fā)研究

郭志文， 張應(yīng)山， 王意平， 段佳圣

（太原重工冶鑄分公司， 山西 太原 030024）

通過試驗驗證，將細長型錠模進行設(shè)計改進，用特殊材料代替原先底盤，在生產(chǎn)鋼錠時不僅提高了生產(chǎn)效率，還穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量，特別適用于企業(yè)批量化生產(chǎn)。該設(shè)計不僅在坐模、脫模節(jié)省了大量的時間，而且錠模底部特殊處理后還有效地釋放了鋼錠底部應(yīng)力，避免鋼錠底部裂紋生成。同時，通過澆注溫度、澆注速度、脫模時間的控制，使得模鑄鋼錠高度突破新高，達到3 400 mm以上，為模鑄行業(yè)做出了貢獻。

細長型 新高度 模鑄 批量化生產(chǎn)

2016年，太原重工冶鑄分公司（以下簡稱我公司）開始實現(xiàn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型，與軌道交通設(shè)備有限公司合作，向鐵路產(chǎn)品領(lǐng)域進軍，為了提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，特需設(shè)計一種新錠型，該錠型最大的特點是細長，高度突破我公司原先高度極值，那么質(zhì)量是首屈一指的考慮因素，其次，如何提高生產(chǎn)效率是一大難題，我公司技術(shù)力量大膽設(shè)想，將原先底盤錠模重新設(shè)計，大大的減少了工人的勞動強度，同時節(jié)約了坐模與脫模時間，而且，錠模底部特殊處理后，解決了以往我公司細長型鋼錠底部裂紋的現(xiàn)象，真正的在實現(xiàn)批量化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。

那么，接下來就需要對該錠型試制的鋼錠進行解剖，通過橫切與縱切，從成分偏析、低倍組織，到后期車輪高低倍等都與舊錠型生產(chǎn)的產(chǎn)品進行對比，驗證其設(shè)計的合理性。

1 試驗方案

1.1 取樣

為了驗證底盤改進是否合理，在2016年1月生產(chǎn)試制第16Y-27次、3月生產(chǎn)試制第16Y-109次、第16Y-118次三爐鋼錠，生產(chǎn)過程見表1。選取其中四支，兩支原底盤、兩支新材料，分別在錠身下部（距底部30 mm）與錠身上部（距冒口下沿20 mm）取25 mm切片，共8片，做低倍、化學(xué)分析對比。

1.2 解剖

為了驗證“新錠型（3.9 t）設(shè)計合理性”，生產(chǎn)試制了1盤新鋼錠，爐次為16Y-175，鋼種為RCL60（K），生產(chǎn)過程見表2。然后選取其中一支進行解剖。為了更好地驗證解剖數(shù)據(jù)，特另解剖一支2.5 t舊鋼錠做對比，爐次為15Y-436，鋼種為RCL60（K）。

表1 生產(chǎn)過程

2 試驗數(shù)據(jù)及對比分析

表2 生產(chǎn)過程

2.1 底盤改進數(shù)據(jù)分析

2.1.1 低倍對比（見表3）

表3 低倍結(jié)果

從表3可以看出，厚底盤和新材料二者結(jié)果幾乎一致，而錠身上部要比錠身下部疏松，主要是由鋼錠本身凝固理論所致，特別是對于細長型鋼錠，上部靠近冒口端疏松更為嚴重，但是該錠型較小，而且后續(xù)是生產(chǎn)車輪，經(jīng)過鍛壓或軋制，中心疏松可以得到焊合。

2.1.2 化學(xué)成分對比

對取的切片從易偏析元素C、P、Mo做對比分析（見圖1和表4）。

從圖1和表4可以看出，在錠身上部正偏析區(qū)，原底盤 C 偏析（-1，+3），P 偏析（-3，+0），新材料 C偏析（0，+2），P 偏析（-3，+0）；錠型下部的負偏析區(qū)，原底盤 C 偏析（-2，+0），P 偏析（-1，+0），新材料 C偏析（0，+2），P 偏析（-1，+0），從對比結(jié)果看，二者無區(qū)別，而且都在產(chǎn)品允許偏差范圍之內(nèi)。

圖1 鋼錠截面圖（單位：mm）

2.2 3.9 t與2.5 t解剖數(shù)據(jù)分析

表4 化學(xué)分析結(jié)果 %

2.2.1 低倍對比（見下頁圖2和表5）

從圖2和表5兩種錠型低倍結(jié)果看，都屬于優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，但從對比來看，3.9 t錠型較2.5 t在錠型偏析與殘余縮孔級別稍微偏差，主要是由于3.9 t在長度上比2.5 t要高出929 mm，幾乎近1 m的樣子。

圖2 鋼錠截面圖（單位：mm）

表5 低倍組織結(jié)果 級

2.2.2 氣體對比

3.9 t和2.5 t分別在鋼錠底部、中部和上部各取氣體樣做分析比較，具體數(shù)據(jù)見表6。

從氣體分析結(jié)果看，兩種錠型w[H]、w[O]、w[N]都滿足標準要求。

2.2.3 成型車輪高低倍對比

產(chǎn)品質(zhì)量最為重要，而且鐵路產(chǎn)品要求特別高，從兩種錠型車型車輪解剖高低倍結(jié)果看，二者幾乎無區(qū)別，都滿足車輪高低倍要求（見表7）。

表6 氣體結(jié)果 ×10-6

表7 高低倍結(jié)果

3 結(jié)論

1）原底盤錠模的改進設(shè)計理念非常成功，有效的提高了生產(chǎn)效率，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。

2）新錠型設(shè)計非常成功，不僅在質(zhì)量上滿足了用戶需求，而且還突破我廠原鋼錠高度，為我廠乃至國內(nèi)模鑄行業(yè)做出了貢獻。

（編輯：苗運平）

Development and Research of Slender Mould Casting Ingot

Guo Zhiwen,ZhangYingshan,WangYiping,DuanJiasheng
（Smelting and Casting Branch of Taiyuan Heavy Industry Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030024）

Through the test,the design improvement of slender ignot mold is conducted.The original chassis is replaced by special materials,which not only improves the production efficiencyin the production of steel ingot,but also stabilizes product quality,and is especially suitable for mass production.The design not only saves a lot of time in the die moulding and demoulding,but also effectively releases the bottom stress of the ingot to avoid the crack formation at the bottom of the ingot.At the same time,through the control of pouring temperature,pouring speed and mold release time,the mould casting ingot height reaches more than 3 400 mm,which contributes to die casting industry.

long and thin,new height,die casting,mass production.

TG261

A

1672-1152（2017）04-0004-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.02

2017-04-25

郭志文（1988—），男，畢業(yè)于太原理工大學(xué)，研究方向：冶金工程（煉鋼），助理工程師。