鋁錳鐵合金連續(xù)澆鑄機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李明波

（濟(jì)南鮑德爐料有限公司，山東 濟(jì)南250011）

1 前 言

隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)深沖鋼、超深沖鋼的數(shù)量需求越來(lái)越多，質(zhì)量要求越來(lái)越高，因此對(duì)鋼鐵冶煉過(guò)程中脫氧工序提出更高的要求。傳統(tǒng)工藝采用金屬鋁或鋁鐵重熔形成的合金進(jìn)行成分調(diào)整及脫氧，存在脫氧效果明顯降低、鋁的收得率低的問(wèn)題。為既不影響鋁的收得率，又能保證脫氧效果，鋁錳鐵合金脫氧劑便在生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。鋁錳鐵的澆鑄工藝通常是將合金鑄鐵模平放在支架上，吊裝鋼包，內(nèi)盛鋁錳鐵鋼液，將鋁錳鐵鋼液傾倒入合金鑄模中，使用專用工具刮平，待合金冷凝后反轉(zhuǎn)模具脫模，合金塊落到地面上，人工收集脫模后的鋁錳鐵合金并吊裝到冷卻區(qū)進(jìn)行冷卻，合金溫度降到室溫后，人工破碎、包裝。此工藝操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高。為解決此問(wèn)題，在鋁錳鐵合金生產(chǎn)線上制作安裝合金連續(xù)澆鑄機(jī)。

2 鋁錳鐵合金澆鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在鋁錳鐵合金生產(chǎn)線上，設(shè)計(jì)配備連續(xù)澆鑄裝置，鋁錳鐵合金鋼液經(jīng)中頻爐冶煉后，傾倒入鋼包中并吊運(yùn)至澆鑄機(jī)的澆鑄位置，搖轉(zhuǎn)鋼包，鋼液經(jīng)溜槽流入鑄模內(nèi)。隨著鑄模前移，鑄模內(nèi)的鋼液在旋轉(zhuǎn)刮平布料裝置作用下平鋪在鑄模內(nèi)腔，鋼水填滿模腔的凹槽，鑄模在鏈板帶動(dòng)下繼續(xù)前移，鋼液逐漸冷卻凝固成合金塊，當(dāng)移動(dòng)到脫模區(qū)經(jīng)氣動(dòng)錘擊脫模后脫離模具落入收集料斗中。

鋁錳鐵連續(xù)澆鑄機(jī)包括澆鑄機(jī)支架、鏈傳動(dòng)裝置、澆鑄裝置（包括澆鑄溜槽和旋轉(zhuǎn)刮平布料裝置）、冷卻裝置、涂料噴涂裝置、氣動(dòng)錘擊脫模裝置，如圖1、2所示。在支架上安裝鏈傳動(dòng)裝置，鏈傳動(dòng)裝置包括主電機(jī)、減速機(jī)、鏈板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。主電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩側(cè)鏈傳動(dòng)之間對(duì)應(yīng)的鏈板上安裝鑄模，鑄模與鏈板、承重輪通過(guò)底座連接在一起，鑄模兩側(cè)的承重輪支撐安裝在支架兩側(cè)的道軌上，由道軌承擔(dān)模具和鏈板的重力，傳動(dòng)鏈板僅起到帶動(dòng)鑄模前移的作用，不再承受鑄模的重量，可提高鏈板的使用壽命，并可采用較小的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)鏈傳動(dòng)裝置。澆鑄時(shí)，鋼液經(jīng)溜槽流入到鑄模中，經(jīng)旋轉(zhuǎn)布料裝置布料后，隨鑄模繼續(xù)前移，在脫模區(qū)經(jīng)氣動(dòng)錘擊脫模的齒板敲擊后脫離鑄模，落入收集料斗中，實(shí)現(xiàn)連續(xù)澆鑄、破碎、收集，提高了工作效率。

2.1 鏈傳動(dòng)裝置

鏈傳動(dòng)裝置包括設(shè)置在支架上的主電機(jī)、減速機(jī)、鏈板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。主電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與減速機(jī)聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)鏈板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)鏈條及模具運(yùn)轉(zhuǎn)。鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，需克服鏈板、模具等的重量，以及運(yùn)行中的阻力。由于鋁錳鐵連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模是通過(guò)承重輪支撐在道軌上，由道軌承擔(dān)模具和鏈板的重力，傳動(dòng)鏈板僅起到帶動(dòng)鑄模前移的作用，因此可采用較小的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)鏈傳動(dòng)裝置。主電機(jī)采用電磁調(diào)速電機(jī)，配合四軸硬齒面減速機(jī)使用。

動(dòng)力裝置的主要參數(shù)：鋁錳鐵澆鑄機(jī)設(shè)計(jì)澆鑄能力為3～8 t/h；澆鑄機(jī)中心距12 m；主電機(jī)采用電磁調(diào)速電機(jī)，額定功率11 kW；減速機(jī)采用圓柱硬齒面減速機(jī)，每分鐘運(yùn)行速度0～7 模；鏈板節(jié)距330 mm，頭尾輪直徑700 mm；冷卻水壓力0.25 MPa，冷卻水用量50 m3/h。

圖2 鋁錳鐵合金連續(xù)澆鑄機(jī)結(jié)構(gòu)

2.2 澆鑄裝置

澆鑄裝置包括澆鑄溜槽、澆口及旋轉(zhuǎn)刮平裝置。鋁錳鐵鋼液通過(guò)鋼包吊裝到澆鑄位置，傾轉(zhuǎn)鋼包，鋼液經(jīng)溜槽、澆口流入鑄模內(nèi)腔。為實(shí)現(xiàn)澆鑄均勻，旋轉(zhuǎn)刮平布料裝置靠自身重力壓緊在錠模內(nèi)腔的底面，并隨錠模的前移而轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使鋼液均布在錠模內(nèi)腔。轉(zhuǎn)筒兩端安裝方形軸承座，軸承座在支架中可上下移動(dòng)，根據(jù)轉(zhuǎn)筒的受力大小可實(shí)現(xiàn)澆鑄厚度的調(diào)整。轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)筒內(nèi)部為空腔，兩端通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭連接高壓冷卻水，用于降低刮平轉(zhuǎn)筒表面的溫度，防止因溫度過(guò)高而變形損壞。

2.3 鑄模的設(shè)計(jì)

為防止鋁錳鐵澆鑄過(guò)程中發(fā)生偏析，要求澆鑄溫度為1 350～1 420 ℃，為此鑄模材料選用球墨鑄鐵。為保證鋼液澆鑄到模腔內(nèi)，而不從相鄰兩鑄模之間的縫隙流到模具外，根據(jù)鋼液的流動(dòng)性，相鄰兩模具的間隙為1 mm，因此鑄模的設(shè)計(jì)寬度為329 mm，寬度方向的兩端面進(jìn)行車削加工，保證模具結(jié)合面的平整。

為使合金的脫模和鋁錳鐵合金落到收集料斗中時(shí)破碎到合格塊，在模腔底面設(shè)置錐形凹槽，澆鑄時(shí)合金液在旋轉(zhuǎn)刮平裝置作用下先注滿錐形凹腔。鑄模結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.4 冷卻與涂料噴涂機(jī)構(gòu)

圖3 鑄模結(jié)構(gòu)

合金澆鑄的冷卻分為兩部分：一是用于冷卻旋轉(zhuǎn)刮平的轉(zhuǎn)筒，冷卻水壓力0.25 MPa，流量50 m3/h；二是為加快鑄模的冷卻和合金的固化的速度，防止合金澆鑄過(guò)程的成分偏析，在鑄模的背面采用冷卻水冷卻，冷卻水不與鋼液和鑄模內(nèi)腔接觸。冷卻水的噴頭采用單孔式，模具寬度方向并排3 組，使冷卻水均勻噴灑在錠模的背面，用于降低錠模的溫度。冷卻水采用溫度自動(dòng)控制，采用紅外線檢測(cè)模具背面的溫度，當(dāng)溫度超過(guò)180 ℃時(shí)，打開冷卻水開關(guān)，冷卻水經(jīng)過(guò)噴頭均勻噴灑到錠模背面，進(jìn)行錠模降溫。噴水量的大小以錠模前移到澆鑄機(jī)頭部前，冷卻水全部蒸發(fā)完為宜，以免多余的冷卻水落到模腔內(nèi)從而造成澆鑄時(shí)鋼液的噴濺。

為延長(zhǎng)錠模的使用壽命，減輕澆鑄時(shí)鋼液對(duì)錠模內(nèi)腔的沖刷，同時(shí)提高鋁錳鐵合金的脫模效果，需要在鑄模內(nèi)腔表面噴涂脫模劑。在澆鑄一爐鋁錳鐵鋼液后，澆鑄機(jī)在空轉(zhuǎn)冷卻降溫過(guò)程中，在錠模的下方安裝脫模噴漿管道，管道上安裝噴頭。脫模噴漿管道對(duì)返空的錠模內(nèi)腔噴涂脫模劑，脫模劑在模具溫度下快速被烘干，便于脫模和提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2.5 脫 模

為保證鋁錳鐵合金到達(dá)脫模區(qū)順利脫模，在脫模區(qū)安裝氣動(dòng)錘擊破碎脫模裝置。脫模裝置利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)氣缸帶動(dòng)齒板對(duì)鑄模的敲擊，產(chǎn)生振動(dòng)和沖擊力，使鋁錳鐵順利地實(shí)現(xiàn)脫模。同時(shí)齒板上安裝多個(gè)錐形齒，齒板在敲擊鑄模時(shí)，錐形齒同時(shí)敲擊在模腔內(nèi)的鋁錳鐵合金表面，將合金破碎成合格塊，避免合金二次破碎。

3 結(jié) 語(yǔ)

鋁錳鐵連續(xù)澆鑄機(jī)自2019年3月投運(yùn)以來(lái)，工作狀況良好，鋁錳鐵合金塊澆鑄均勻，脫模率高，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)澆鑄。該裝置的投入使用，解決了鋁錳鐵合金澆鑄效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高的問(wèn)題，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。