大型铸钢件操作侧机架的铸造工艺

【摘 要】通过多年对大型铸钢件操作侧机架生产工艺的深入探讨，并且经过多次的技术认证，以及计算机模拟仿真实验，保障了铸件铸造工艺的科学合理性，稳定性，使铸件内部以及外部都可以达到优质的质量要求，使大型铸钢件的设计更符合要求。

【关键词】大型铸钢件；操作侧机架；铸造工艺

在大型钢宽厚板设备中最主要的配件即是操作侧机架。产品由于长、重、内部要求的质量较高，所以在进行生产过程中要承受非常大的工作负荷，其间不能有裂纹、砂眼、缝隙等各种缺陷。为了保证铸件的质量，经过无数次技术的实际论证，改善铸件的生产工艺，以求达到更高的质量标准和要求，第一，对大型件外冷铁以及冒口使大型铸件有顺序凝固；第二，利用实样模型，以及树脂砂所制作成的芯、型等来保障铸件的精准度，减少铸件的砂眼以及缝隙和气孔等缺陷现象；第三，利用电弧炉等一些精炼炉综合到一起浇注，提高操作侧机架的冶炼标准，杜绝浇注不均匀而发生的缺陷；第四，加长改造操作侧机架，达到操作侧机架进行生产过程中的各种要求，保障了操作侧机架铸造技术的稳固性以及科学合理性。

1.技术条件

1.1铸件材质及性能要求

操作侧机架除了要保证铸件表面光滑的质量标准外，还要保证铸件有非常精确的尺寸精准度以及良好的力学性能和严格的生产条件要求。依据机械生产行业的要求规范标准，操作侧机架Z1451自身材质是ZG270-500，包含的化学成份以及力学性能如表1

ZG270-500化学成分和力学性能表1

1.2无损探伤检查要求

在铸件内窗口的下面孔位置四周80mm，操作侧机架壁的厚度是3等分中间于100mm距离内，依据机械生产行业的执行标准（JB/T5000.14-2007）利用超声方式进行探测损伤位置，发生损坏的位置小于三级；在操作侧机架的四个圆形的内窗口和轧制中心线300mm距离内按标准（JB/T5000.14-2007）进行磁粉探伤检查，损伤等级小于三级。[2]

2.操作侧机架铸造工艺可行性研究

2.1操作侧机架技术条件要求

操作侧机架的内部结构很简单，不过在进行生产过程中要承受较大的承受力，其使用的材质是ZG20SiMn。这无疑就提升了对铸件的质量以及强度，来达到较生产力的负荷。利用超声进行损伤的检验可以适用于力学所要求的程度能力和冲击力。

2.2操作侧机架的可行性研究

企业现有的起重以及熔炼和保温的设备生产作业时的能力有限。想要保温和熔炼115T的钢水时，传统的冶炼技术，现有设备不能满足115T钢水的熔炼和保温。经过研究，采用40T电弧炉熔炼3炉钢水，将共计为80T的钢水进行循环式保温，第3炉钢水40T出来之后和之前两炉钢水一起进行灌注。需要联合作业，严格控制出炉的时间、温度，使浇注的钢水保持一致性，确保操作侧机架毛坯件的质量要求。[2]

当时企业的起重设备也不能满足115T铸件的吊起功能，因此无法进行铸件的搬运工作。为了可以有效地解决这一问题，进行反复的操作尝试，最后利用2台起重机同时进行配合将为75T/2=150T的铸件进行吊起，最终操作成功。

3.操作侧机架铸造工艺

在进行操作侧机架的铸造过程中，生产工艺可以可以分成：确立适合的生产方案；其次是模型确立，制作大型钢的造型确立，造芯确立；然后确定冒口的大小、数量以及尺寸；采用最佳适合的浇注实施方案。

选择最佳工艺及方法：

3.1最佳铸造工艺方案的选择

尺寸为9520 mm/3500 mm/1100mm的操作侧机架最大散热面积所处于的调度是330mm。将机架的最大面积的平面处作为分型面，把机架在330mm高度时放在下箱处，利用一侧进行浇注。这样浇注的钢水即平正，又稳定，助于铸件有顺序的凝固处理。

3.2制定模样、造型、造芯的方法

采用实样的木型作为操作侧机架的实样。在木型表层进行钢、木以及土结合一起的制作方法，达到机架内芯盒的形成，达到模样的质量要求，节省了木材及时间。铸造的过程中型砂以及芯砂的制作材料非常重要。为了使机架的质量符合要求，利用树脂作为型、芯砂。即可以保证砂型以及砂芯的质量要求，又可以使生产率得以提高。

3.3冒口的确定

结合操作侧机架的结构，利用明冒口，为了是达到更高的补缩效果。在铸件的冒口表层添加了外冷铁，这也是为了使铸件的凝固顺序得以实现进行设计的，更好地保障了铸件的质量要求。

3.4确立浇注系统

依据的设计原则是在型内使液态金属可以稳定上升。树脂砂避免高温烘烤，迅速的浇注。浇注时的流量要适时的加大。

3.5理论证明生产工艺的制造

利用计算机建立的模型试验，所得出的结论是：冒口下出现小量的缩松，表明了温度的控制出现了问题。这时需将冒口的两边添加凸台，然后再进行模拟实验，这时就没有在铸件内发现缺陷问题。

（1）冒口的计算

M===15.9cm （1）

M'件1=1.3×15.9=20.68cm （2）

（1）冒口的选择：冒口颈是800mm/1250mm；冒口的尺寸是900mm/1350mm/1000mm.

（2）冒口的计算

M===10.5cm （3）

M'件2=1.3×10.5=13.65cm （4）

（2）冒口的选择：冒口颈700mm/1100mm；冒口尺寸800mm/1200mm/1000mm.

（2）冒口的选择：冒口直径是400mm，相同于前面的冒口高。

3.6铸件热处理的工艺

企业进行热处理的窑总长为8500mm，[3]但是铸造出来的铸件总长确有了9700mm，需要将热处理窑加长到时1500mm。铸件的热处理技术工艺要利用正火加上回火的热处理工艺，使铸件整体的内部达到力学性能的要求标准。

4.结束语

作为最大重量的Z1451铸件，所使用的生产工艺为全部产品的准时交货，打下了坚实的基础。Z1451操作侧机架不仅具备了生产大型钢件的生产能力，也为今后的生产过程攒下了宝贵的经验。 [科]

【参考文献】

[1]林琳，贺峰，解晓康，杨进军，周银宝.轧钢机机架大型铸钢件铸造工艺研究[J].铸造技术，2011，03：300-302.

[2]韩桂新，蔡振东.大型铸钢件操作侧机架的铸造工艺[J].农业装备与车辆工程，2009，08：34-36.

[3]韩桂新.宝钢宽厚板设备中操作侧机架铸造工艺的改进[J].热加工工艺，2011，07：188-190.