【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 鑄造高錳鋼是最通用的一種鑄造抗磨鋼，在冶金礦山機(jī)械、履帶式拖拉機(jī)和軍用坦克上都裝有抗磨鋼制作成的零件。這些零件在受到重力沖擊和擠壓的條件下經(jīng)常摩擦，或受到高速運(yùn)動(dòng)的磨粒的沖刷和磨削，工作條件非常惡劣。 這就要求此鋼種不但要有高硬度，而且還要有足夠的韌性和強(qiáng)度。 （ 2）鑄造不銹鋼 不銹鋼也叫耐蝕鋼，主要用于制造化工設(shè)備中需經(jīng)受液體或氣體腐蝕的鑄件。此外，在石油工業(yè)、化纖工業(yè)以及食品、醫(yī)藥工業(yè)也有廣泛的應(yīng)用。隨著不銹鋼工業(yè)的發(fā)展，不銹鋼產(chǎn)品也逐步進(jìn)入日常生活用品的行列。 鑄造不銹鋼的鋼種很多，其分類可以按主要化學(xué)成分或鋼種的特征元素分類，分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼。鉻錳氮不銹鋼；也可以按組織結(jié)構(gòu)分為鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼及雙相不銹鋼等。 （ 3）鑄造耐熱鋼 鑄造耐熱鋼是指在高溫下仍能保持良好 性能的鋼種。鋼的高溫性能包括抗氧化性和熱強(qiáng)性兩個(gè)方面，相應(yīng)地將耐熱鋼分為抗氧化鋼（也叫不起皮鋼）和熱強(qiáng)鋼兩種。 （ 4）鑄造低溫鋼 在更低的溫度條件下（如 162℃ 、 196℃ ），則需要具有奧氏體組織的鑄造低溫鋼。通常使用的鑄造低溫鋼是鉻鎳不銹鋼。為了防止碳化物析出，使鋼變脆，有時(shí)還使用含鉻、鎳更高的鋼種，如 ZGCr18Ni12 和 ZGCr25Ni20 等。這樣鉻鎳 15 鋼在低溫下具有良好的塑性和沖擊韌性。 鑄鋼的熔煉一般采用電爐、中頻感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐、等離子爐、電渣爐等。電爐配合精煉爐冶煉的鋼夜質(zhì)量較高，而且煉鋼 的周期適中開爐、停爐比較方便，比較容易與造型及合箱等工序進(jìn)行協(xié)調(diào)，便于組織生產(chǎn)。本工程采用電爐熔煉工藝。 鑄造工藝 鑄鋼件常用的鑄造方法除大量采用的砂型鑄造法外，還有殼型、陶瓷型、負(fù)壓造型、實(shí)型鑄造（消失模）、磁型鑄造、離心鑄造、壓力鑄造、擠壓鑄造及熔模精密鑄造等方法。砂型鑄造工藝流程如下： 消失模鑄造工藝是國(guó)家重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，是改造傳統(tǒng)鑄造業(yè)應(yīng)用最廣泛的高新技術(shù)。對(duì)于消失模鑄造，有多種不同的叫法。國(guó)內(nèi)主要的叫法有“干砂實(shí)型鑄造”、“負(fù)壓實(shí)型 鑄造”，簡(jiǎn)稱 EPC 鑄造。 消失模鑄造工藝主要具有下列優(yōu)點(diǎn) ： 1）鑄件尺寸形狀精確，重復(fù)性好，具有精密鑄造的特點(diǎn)； 2）鑄件的表面光潔度高； 3）取消了砂芯和制芯工部，根除了由于制芯、下芯造成的鑄造缺陷和廢品； 4）不合箱、不取模，大大簡(jiǎn)化了造型工藝，消除了因取模、合箱引起的鑄造缺陷和廢品； 5）采用無黏結(jié)劑、無水分、無任何添加物的干砂造型，根除了由于水分、添加物和黏結(jié)劑引起的各種鑄造缺陷和廢品； 6）大大簡(jiǎn)化了砂處理系統(tǒng)，型砂可全部重復(fù)使用，取消了型砂制備工部和廢砂處理工部； 型砂配置 爐料準(zhǔn)備 芯砂配置 造 型 金屬熔煉 造 芯 砂型干燥 合箱澆注 砂芯干燥 落砂清理 鑄件檢驗(yàn) 熱處理 16 7）落砂極其容易，大大降低了落 砂的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度； 8）鑄件無飛邊毛刺，使清理打磨工作量減少了 50%以上； 9）可在理想位置設(shè)置合理形狀的澆冒口，不受分型、取模等傳統(tǒng)因素的制約，減少了鑄件的內(nèi)部缺陷； 10）負(fù)壓澆注，更有利于液體金屬的充型和補(bǔ)縮，提高了鑄件的組織致密度； 11）組合澆注，一箱多件，大大提高了鑄件的工藝出品率和生產(chǎn)功率； 12）減少了加工裕量，降低了機(jī)加工成本； 13）易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)線彈性大，可在一條生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)不同合金、不同形狀、不同大小鑄件的生產(chǎn)； 14）可以取消拔模斜度； 15）使用的金屬模具 壽命可達(dá) 10 萬(wàn)次以上，降低了模具的維護(hù)費(fèi)用； 16）減少了粉塵、煙塵和噪聲污染，大大改善了鑄造工人的勞動(dòng)環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，以男工為主的行業(yè)可以變成以女工為主的行業(yè)； 17）簡(jiǎn)化了工藝操作，對(duì)工人的技術(shù)熟練程度要求大大降低； 18）零件的形狀不受傳統(tǒng)的鑄造工藝的限制，解放了機(jī)械設(shè)計(jì)工作者，使其根據(jù)零件的使用性能，可以自由地設(shè)計(jì)最理想的鑄件形狀； 19）可減輕鑄件重量； 20）降低了生產(chǎn)成本； 21）簡(jiǎn)化了工廠設(shè)計(jì)，固定資產(chǎn)投資可減少 30%— 40%，占地面積和建筑面積可減少 30%— 50%，動(dòng)力消耗可減少 10%— 20%； 22）消失模鑄造工藝應(yīng)用廣泛，不僅適用于鑄鋼、鑄鐵，更適用于鑄銅、鑄鋁等； 23）消失模鑄造工藝不僅適用于幾何形狀簡(jiǎn)單的鑄件，更適合于普通鑄造難以下手的多開邊、多芯子、幾何形狀復(fù)雜的鑄件； 24）消失模鑄造工藝可以實(shí)現(xiàn)微振狀態(tài)下澆注，促進(jìn)特殊要求的金相組織的形成，有利于提高鑄件的內(nèi)在質(zhì)量； 25）在干砂中組合澆注，脫砂容易，溫度同步，因此可以利用余熱進(jìn)行熱處理。特別是高錳鋼鑄件的水韌處理和耐熱鑄鋼件的固溶處理，效果非常理想，能 17 夠節(jié)約大量能源，縮短了加工周期； 26）利用消失模鑄造工藝，可以根據(jù)熔 化能力，完成任意大小的鑄件。 本工程采用國(guó)家重點(diǎn)推廣的消失模鑄造工藝。 鑄鋼車間 車間組成 主要熔煉工藝設(shè)備有 10 噸電弧爐一臺(tái)、 10噸 LF 精煉爐一臺(tái)、 10 噸 VD/VOD精煉爐一臺(tái)、 1 噸電渣爐一臺(tái)。 鑄鋼件生產(chǎn)線采用 R 法消失模鑄造工藝，生產(chǎn)線由 ESP 制模工部、硅溶膠制殼工部、造型澆注（真空）工部（含砂處理）、熔煉工部和清理工部組成。 機(jī)加工主要設(shè)備有數(shù)控加工中心、臥式車床、銑床、刨床、磨床及線切割機(jī)等。 車間相應(yīng)配套設(shè)施有變電所、凈循環(huán)水泵站、濁循環(huán)水泵站、液氧氣化站、煤氣站、空壓站、電爐和 LF 精煉 爐除塵設(shè)施等。 產(chǎn)品大綱 本項(xiàng)目的產(chǎn)品大綱見下表。 產(chǎn) 品 大 綱 單位： t/a 序號(hào) 名 稱 鑄鋼牌號(hào) 數(shù)量 備注 1 機(jī)座、變速箱殼、 砧 座、 軸承蓋、外殼、梨柱、閥體 ZG200400 ZG230450 500 2 高溫高壓鍋爐管、閥體 ZG30Ni35Cr15 200 3 齒輪、錐齒輪、高壓缸體 ZG20CrMo 300 4 海底電纜保護(hù)器 ZG0Cr17Ni4Cu4Nb 200 5 加熱爐傳送帶、螺桿、緊固件 ZG35Ni24Cr18Si2 400 6 電站合金閥體、轉(zhuǎn)軸、輪機(jī)壓板 ZG15CrMo 400 7 大型工程車挖頭斗齒 ZG30CrMnSiMo 200 8 不銹鋼閥體 ZG1Cr13 ZG0Cr18Ni9 300 9 整體鑄鋼軋輥坯 ZU60CrMnMo ZU70Mn2Mo 500 18 ZU75CrNiMnMo 合 計(jì) 3000 年產(chǎn)各種鑄鋼件 3000 噸，鑄造金屬收得率 93%，電渣爐金屬收得率 95%，年需鋼水約 3225 噸。 因有 10 噸大型鑄件，所以選用 10 噸電弧爐，富裕的鋼水生產(chǎn)能力為今 后的發(fā)展預(yù)留條件。 電爐熔煉 原料 1）廢鋼 有兩大類： 一是本廠返回廢鐵，應(yīng)按鋼種分類堆放；二是外購(gòu)社會(huì)回收廢鋼，進(jìn)廠后必須進(jìn)行分揀，剔除爆炸物、有毒物質(zhì)、有機(jī)物、有色金屬件、大塊爐渣和泥石，應(yīng)分批進(jìn)行成分檢驗(yàn)，并根據(jù)成分和物理特性分類堆放。廢鋼的尺寸與單重應(yīng)符合下表的規(guī)定。 廢鋼最大斷面 /mmxmm 廢鋼最大長(zhǎng)度 /mm 廢鋼重量 /t 備注 ≤ 400x400 ≤ 1000 ≤ 1 廢鋼不得混有封閉器皿，爆炸物、毒品、有色金屬、爐渣和泥石。費(fèi)鋼入爐前，應(yīng)對(duì)廢鋼進(jìn)行分檢、分類。 2）生鐵 生鐵 是原料，也作配碳用，近年來由于廢鋼價(jià)格過高，廠家開始用生鐵代替部分廢鋼，生鐵是純凈的原料，在熔煉對(duì)有色金屬元素要求嚴(yán)格控制的鋼種時(shí)，可配加適當(dāng)比例的生鐵，以稀釋爐料。對(duì)生鐵的成分要求 %~%、 S≤%、 P≤ %、 Si≤ %、 Mn≤ %。 3）鐵合金 各種鐵合金其成分應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。粒度：電爐使用 ≤ 60mm；爐外精煉使用≤ 30mm。 4）石灰、白云石、螢石 粒度：電爐 ≤ 5~60mm；爐外精煉≤ 5~30mm。成分見下表 19 品名 成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） % 其它 CaO MgO CaF2 Fe SiO2 S P H2O 石灰 ≥ 90 ≤ 3 ≤ 白云石 ≥ 30 ≥ ≤ 3 ≤ ≤ ≤ 2 螢石 ≥ 85 ≤ 4 ≤ 石灰活性度 ≥ 310ml。 5）硅鈣絲（包芯絲）及鋁絲 絲直徑 Φ 8~Φ 12mm、包皮厚度 、芯部材質(zhì) CaSi、芯部成分 Ca： Si= 70： 鐵粉比 1： 、芯線密度 200~334g/m。 6）碳粉 粒度 ≤ 3mm、成分： C≥ 85%、 S≤ %、灰分≤ 12% 7）各種原料需求量 序號(hào) 名稱 年 需要量（ t/a） 備注 1 廢鋼 3152 2 生鐵 350 3 鐵合金 130 4 石灰 162 5 螢石 6 碳粉 合計(jì) 以上原料全部外購(gòu)。 工藝流程 1）電爐熔煉工藝流程 工藝流程圖如下： 20 工藝流程簡(jiǎn)述 （ 1） 廢鋼加料 本車間廢鋼來至全廠返回鋼和外購(gòu)廢鋼，廢鋼在廢鋼料場(chǎng)裝入料籃，稱重后將料籃送到電爐跨備用，然后再將空料籃返回配料。 （ 2） 鐵合金和散裝料供應(yīng) 鐵合金和石灰等散裝料用吊 車裝入加料斗，使用時(shí)經(jīng)加料斗分別加入電爐、LF 及 VD/VOD 爐內(nèi)。 （ 3）鋼水的初煉過程 每次裝廢鋼前，先通過加料裝置加入渣料。將廢鋼分批加入到電爐中，當(dāng)鋼液熔池形成時(shí)即開始吹氧助熔，造泡沫渣埋弧冶煉，早期脫磷，熔渣全部形成時(shí)，可適當(dāng)傾動(dòng)爐子，使部分爐渣流到爐下的渣罐內(nèi)。熔化完畢測(cè)溫取樣，若碳高強(qiáng)化吹氧，脫碳升溫。當(dāng)脫磷脫碳至要求成份，再進(jìn)行測(cè)溫取樣，當(dāng)鋼水溫度和成份符合要求后即可出鋼。 （ 4）出渣、出鋼操作 在熔化末期和升溫期通過爐子傾動(dòng)，使?fàn)t渣自動(dòng)溢流到渣罐里。 在出鋼前，對(duì)烘烤到 1000~1200℃ 的鋼包試驗(yàn)檢查滑板，若正常，關(guān)閉滑生鐵、返回鋼 廢鋼料籃 鑄造 廢鋼 LF 造渣料 鐵合金 電爐 加料設(shè)備 VOD 21 板，向水口灌砂，然后用吊車將鋼包送到爐子下，在出鋼位馬上出鋼。出鋼時(shí)，電爐傾動(dòng)，鋼水由出鋼槽流出到鋼包內(nèi)。鋼包車上的電子稱自動(dòng)顯示鋼水重量，出鋼完成后，爐子快速回位。 為加強(qiáng)鋼與渣的界面反應(yīng)，均為鋼水成份和溫度，從出鋼開始即進(jìn)行鋼包底吹氬，通過快速接頭將鋼包上的氬氣管接通。 （ 5） LF 爐精煉 LF 爐精煉工藝是把傳統(tǒng)堿性電弧爐冶煉工藝的還原精煉工藝移到 LF 爐中進(jìn)行， LF 爐精煉工藝可大幅度提高產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量，降低消耗，是電爐煉鋼的發(fā)展方向。 電爐出鋼完成，鋼水罐車開入 LF 爐工位， LF 爐蓋與電極下降，通電對(duì)鋼水進(jìn)行加熱精煉。精煉的主要目的是去除大量氧化物和氧，并進(jìn)行脫硫和微合金化。 —— 脫氧。出渣后，緊接著加入錳鐵、錳硅合金和硅鐵等進(jìn)行預(yù)脫氧（沉淀脫氧）。然后再投進(jìn)造渣劑，覆蓋熔池表面。待渣熔融后，加入脫氧劑并在渣面添加適量的還原劑，造成還原性的爐渣，進(jìn)行擴(kuò)散脫氧。為加速擴(kuò)散脫氧速度，可向鋼包中吹氬攪拌。擴(kuò)散脫氧后，根據(jù)需要在出鋼前喂絲，加入鋁、硅鈣絲進(jìn)行終脫氧。 —— 脫硫。在還原期，（ FeO）不斷的被還原，使（ FeS）不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)椋?FeO），從而使（ FeS）不斷地向渣中 轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)了鋼液的脫硫。 —— 合金化。還原期重點(diǎn)是合金元素的控制。一般來說，和氧親和力小、熔點(diǎn)高或加入量多的合金元素（例如：鎳、銅和鎢鉬等）可在熔煉前期加入，與氧親和力較大的合金元素（例如：錳、鉻、釩和硅等）一般在精煉中加入，加入早晚也需根據(jù)加入量決定，而易氧化元素（例如： Al、 Ti 和 B 等）則是在還原后期（出鋼前）喂絲加入。 —— 調(diào)整成分和溫度、出鋼。根據(jù)鋼液成分，向熔池中補(bǔ)充投入合金劑，調(diào)整成分和溫度，如果取樣分析和測(cè)溫的結(jié)果符合出鋼要求時(shí)，斷電起升電極和爐蓋，鋼水罐車即可開出。 LF 爐精煉完成后，鋼水罐車 開到喂絲機(jī)平臺(tái)下，進(jìn)行喂絲操作，全程吹氬。 （ 6） VD 精煉 22 VOD 精煉爐不吹氬，即成為 VD 精煉爐。 需要對(duì)鋼液進(jìn)行真空脫氣的鋼種，在 LF 爐精煉后把鋼包吊到 VD 真空罐內(nèi)，旋轉(zhuǎn)真空罐車，扣上罐蓋開啟真空泵，進(jìn)行真空處理。 VD 真空處理是鋼中的氣體含量與熔池溫度和氣相中該氣體分壓有關(guān)，在減壓條件下，有關(guān)氣相分壓降低，從而可以降低鋼中的氣體含量。在處理過程中還可底吹氬攪拌，促進(jìn)夾雜物上浮進(jìn)入渣中。此過程中也可以加入微量鐵合金，以精調(diào)成分，全程吹氬。 （ 7） VOD 精煉 熔煉不銹鋼時(shí)，將 LF 爐精煉后的鋼包吊到 VOD 真空精煉工位，鋼包接通氬氣后放入真空罐，吹氬、調(diào)整流量（標(biāo)志）到 30~30L/min，測(cè)溫 1590~1610℃ ，測(cè)自由空間高度不小于 1000mm。然后，扣上 VOD 包蓋、真空罐蓋。這時(shí)邊吹氬攪拌變抽空氣，將罐內(nèi)壓力降低。溶解于鋼液內(nèi)的碳、氧開始反應(yīng)產(chǎn)生激烈的沸騰。當(dāng)罐內(nèi)壓力（真空度）降至 6700Pa 左右時(shí)，開始吹氧精煉。在這個(gè)過程中保