CN109897922A - 一种大型冶金渣罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大型冶金渣罐，包括罐口直径大于罐底直径的罐体，罐口设有加强圈；筋板罐体外壁对向设有耳轴基座，耳轴与耳轴基座可拆卸连接；耳轴基座底部的平齐面至罐口之间的罐体上部外壁间隔设有三道环形的加强法兰；加强圈与加强法兰之间、相邻的加强法兰之间均设有多个与其垂直的筋板；罐体内壁与罐底之间的夹角在105°～110°。本发明能有效散热，并能防止渣罐使用变形失效和防止渣罐底部裂纹；耳轴使用失效可换用，耳轴和罐体过盈配合，同时用12个高等级螺栓连接；耳轴基座和渣罐本体铸为一体，这样既可以解决制造时焊接困难，又可以提高渣罐整体强度。

Description

一种大型冶金渣罐

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体涉及一种大型冶金渣罐。

背景技术

渣罐为用为钢铁冶炼时所用的盛钢渣的容器。目前来说，现有渣罐容量基本都在33立方米以下，少有33立方米以上的渣罐。

由于渣罐使用环境的特殊性和复杂性，通常寿命都不长。同时，现有渣罐在制造和使用时存在以下问题：1、耳轴基座和渣罐本体分别制造成形后焊接，内腔较深，焊接非常困难；2、使用时变形失效；3、罐底裂纹；4、主要受力部位耳轴基座和本体联结处拉裂。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种散热好、能够防止渣罐变形失效以及底部裂纹的、可更换耳轴的容积达到36立方米的大型冶金渣罐。

为达到上述目的，本发明设计的大型冶金渣罐，包括罐口直径大于罐底直径的罐体，罐口设有加强圈；其特征在于：所述罐体外壁对向设有耳轴基座，耳轴与耳轴基座可拆卸连接；耳轴基座底部的平齐面至罐口之间的罐体上部外壁间隔设有三道环形的加强法兰；加强圈与加强法兰之间、相邻的加强法兰之间均设有多个与其垂直的筋板；罐体内壁与罐底之间的夹角在105°～110°。

优选的，所述罐体、耳轴基座、加强圈、加强法兰和筋板一体浇注成型。如此保证渣罐主要受力部位——耳轴基座——有足够强度，使用时不被拉裂，采取整体铸造，即耳轴基座和渣罐本体铸为一体，这样既可以解决制造时焊接困难，又可以提高渣罐整体强度。

优选的，罐体内壁通过圆弧平滑过渡至罐底。

优选的，每个所述耳轴基座顶部与加强圈底面之间设有三个筋板，加强圈与靠近罐口的加强法兰之间设有六个筋板。

优选的，位于中间的加强法兰与靠近罐口的加强法兰之间设有八个筋板，位于中间的加强法兰与靠近罐底的加强法兰之间手六个筋板。

优选的，罐体下部外壁设有八个与靠近罐底的加强法兰垂直连接的辅助筋。

进一步优选的，其中四个辅助筋两个为一组分别设在耳轴基座的正下方，其余辅助筋间隔设在罐体外壁。

再进一步优选的，所示辅助筋中部设有环向筋。

优选的，所述耳轴为阶梯轴状件，所述耳轴与所述耳轴基座之间过盈配合H7/s6。

本发明设计的一种大型冶金渣罐制造方法，其特征在于包括以下步骤：

S1，按照设计尺寸制造砂型模具，检查、验箱后合箱；

S2，预制好的钢水进行浇注；

S3，浇注完成后冷却一段时间后开箱落砂，对铸件进行清理后退火；

S4，消除铸件表面缺陷后回火；

S5检查铸件尺寸、铸件质量、平整铸件表面。

优选的，S1中，砂型撞紧修光防止涨箱，避免壁厚增厚，圆角处采用铬铁矿砂；

优选的，S1中，选用大芯吃砂量，根据大芯的伸尺和收缩绝对值，大芯吃砂量控制在250mm，芯铁上缠50mm厚草袋，增加芯子的退让性

优选的，S2中，钢水按照质量分数组分如下：C 0.17～0.20，Si 0.30～0.50，Mn0.50～0.80，S≤0.012，P≤0.015，其余为Fe。

优选的，S2中，内水口分散，使钢水均匀进入型腔，防止水口处过热形成热裂纹。

优选的，S3中，浇注保温的时间为70～75小时。

优选的，S3中，退火工艺如下：先以80℃/h的速度升至680℃后保温2h，接着再以80℃/h的速度升至880℃后保温10h，然后随炉冷却。

优选的，S4中，采用碳弧气刨或火焰切割去除铸件缺陷，并打磨掉渗碳层。

优选的，S5中，铸件表面要求外表面凸凹度＜5mm，内表面凸凹度＜3mm。

本发明的有益效果是：在渣罐结构设计时，充分考虑了现有技术中存在的问题，为加强有效散热，防止渣罐使用变形失效，外表采用三层横向加强法兰，宽度为350mm，筋高300-350mm，纵向筋为38条；为防止渣罐底部裂纹，罐底厚度为125mm；为便于耳轴使用失效可换用，耳轴和罐体连接为镶嵌式(耳轴基座上的耳轴孔和耳轴分别加工后一起装配)，过盈配合，同时用12个高等级螺栓连接；为保证渣罐主要受力部位(耳轴基座)有足够强度，使用时不被拉裂，设计时采取整体铸造，即耳轴基座和渣罐本体铸为一体，这样既可以解决制造时焊接困难，又可以提高渣罐整体强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明渣罐的结构示意图

图2是本发明耳轴的结构示意图

图3是本发明的铸造工艺流程图

图4是本发明的渣罐铸造工艺图

图5是本发明渣罐热处理曲线

图中：罐体1、加强圈2、耳轴基座3、耳轴4、加强法兰5、筋板6、辅助筋7、环向筋8

具体实施方式

下面通过图1～图5以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明设计的大型冶金渣罐，包括罐口直径大于罐底直径的罐体1，罐口设有加强圈2；所述罐体1外壁对向设有耳轴基座3，耳轴4与耳轴基座3可拆卸连接；耳轴基座3底部的平齐面至罐口之间的罐体1上部外壁间隔设有三道环形的加强法兰5；加强圈2与加强法兰5之间、相邻的加强法兰5之间均设有多个与其垂直的筋板6；罐体1内壁与罐底之间的夹角在105°～110°。

优选的，所述罐体1、耳轴基座3、加强圈2、加强法兰5和筋板6一体浇铸成型。如此保证渣罐主要受力部位——耳轴基座——有足够强度，使用时不被拉裂，采取整体铸造，即耳轴基座和渣罐本体铸为一体，这样既可以解决制造时焊接困难，又可以提高渣罐整体强度。

优选的，罐体1内壁通过圆弧平滑过渡至罐底。

优选的，每个所述耳轴基座4顶部与加强圈2底面之间设有三个筋板6，加强圈2与靠近罐口的加强法兰之间设有六个筋板6。

优选的，位于中间的加强法兰5与靠近罐口的加强法兰5之间设有八个筋板6，位于中间的加强法兰5与靠近罐底的加强法兰5之间手六个筋板6。

优选的，罐体1下部外壁设有八个与靠近罐底的加强法兰5垂直连接的辅助筋7。

进一步优选的，其中四个辅助筋7两个为一组分别设在耳轴基座3的正下方，其余辅助筋7间隔设在罐体1外壁。

再进一步优选的，所示辅助筋7中部设有环向筋8。

如图2所示，所述耳轴4为阶梯轴状件，所述耳轴4与所述耳轴基座3之间过盈配合H7/s6。其通过12颗高强度螺栓可拆卸连接。

本发明渣罐容积36m³，重量67吨，罐口直径φ5200mm，总高3730mm，铸造所需钢水总量76吨，属于“三超”(超高、超宽、超重)产品，渣罐超高，浇注时抬力和涨力大，易跑火；渣罐体积大，吊运、翻面困难；钢水量大，多炉联浇，钢水量、钢水温度难以控制；罐口尺寸超过退火炉炉口尺寸。铸造难度极大。为保证顺利制作，采取以下措施：

(1)采用专用砂箱造型，合箱后用大型箱卡紧固，确保浇注时不抬箱跑火。

(2)采用分段制型，设置多处吊把，确保渣罐方便吊运和翻面；

(3)采用双包浇注，控制好两包钢水量，用氩气调节钢水温度。

(4)对退火炉炉口改造，保证渣罐能进炉膛退火。

铸造质量保证难点分析及措施：

渣罐尺寸公差、重量公差要求严格，表面质量要求高(外表面凸凹度小于5mm，内表面凸凹度小于3mm)，同时，要承受较大负荷，使用次数要求大于8000次，内在质量要求也高。为满足上述要求，采取以下措施：

(1)按伸尺要求做模型，确保木模尺寸准确；法兰和筋板设拔模斜度，便于取模，以免损坏砂型；模型表面刷脱模剂；由于型砂退让涨箱，工艺上减皮5mm；

(2)砂型(芯)撞紧修光，圆弧处采用铬铁矿砂，刷醇基涂料，防止涨箱，避免壁厚增厚；合理选用大芯吃砂量，根据大芯的伸尺和收缩绝对值，大芯吃砂量控制在250mm，芯铁上缠50mm厚草袋，增加芯子的退让性；

(3)内水口分散，使钢水均匀进入型腔，防止水口处过热形成热裂纹；

(4)合箱时验箱，确保各处尺寸均匀准确；在罐口壁厚处和筋板与法兰相交的热节处安放适量内冷铁，消除热节；

(5)控制钢水化学成分；降低钢中有害元素S、P含量，提高钢水纯净度；两包钢水温度一致，控制在1550±10℃；

(6)浇注后及时松箱，松箱时间控制在3小时内，对铸件做完全退火处理，以消除铸造应力。

本发明大型冶金渣罐制造方法，其工艺流程如图3所示，工艺如图4所示。

按伸尺要求做模型，确保木模尺寸准确，壁厚减皮5mm，法兰和筋板设拔模斜度，便于取模，以免损坏砂型；砂型(芯)撞紧修光防止涨箱，避免壁厚增厚，圆角处采用铬铁矿砂，合理选用大芯吃砂量，根据大芯的伸尺和收缩绝对值，大芯吃砂量控制在250mm，芯铁上缠50mm厚草袋，增加芯子的退让性，刷醇基涂料；内水口分散，使钢水均匀进入型腔，防止水口处过热形成热裂纹；在罐口壁厚处和筋板与法兰相交的热节处安放适量内冷铁，消除热节；合箱时验箱，确保各处尺寸均匀准确；控制钢水化学成分，降低钢中有害元素S、P含量，提高钢水纯净度；两包钢水温度控制一致；浇注后及时松箱，松箱时间控制在3小时内，防止裂纹，保证内在质量；对铸件做完全退火处理。

主要工艺参数

a伸尺18‰；

b模型：外型罐口法兰组芯，其余实样分三层，分型负数为10，分型面设在木模分模面处，实样芯盒分三层；

C浇冒口：罐体壁厚100mm，罐底厚为125mm和365mm，四个冒口设置在壁厚365热节处，使冒口对罐体有充分的补缩，冒口尺寸φ600*1000mm；

d浇注系统：采用开放式阶梯浇注系统，内水口二层，分两边每层8道共16道内水口，尺寸φ80，在直水口为φ100，共2个。

e冶炼及浇注：渣罐本体重量62.40吨，水冒口重量10吨，考虑涨箱及钢包底余量，钢水总重量为76吨，采用双包浇注，每包钢水38吨，浇注温度为1550±10℃。

a钢水的冶炼

钢水是由35吨EBT电弧炉初炼，LF炉精炼得到，此工艺能保证钢水较高的纯净度。

EBT初炼:严格按照供电曲线送电，并适时吹氧加速废钢熔化。提前造好泡沫渣，当炉料熔清，取样分析。取样后加强吹氧强度，加强钢水的搅拌，利于夹杂物上浮、脱气、去P、均匀成份等。终点碳控制在0.10％以上，当温度T≥1630℃，成份P≤0.015％、C：0.10～0.20％)，出钢。

LF炉精炼:向钢包内加入石灰，并加入一定量的萤石、撒入适量的还原剂。温度合适、成份均匀后，取样分析，依据取样结果，进行化学成分微调，并按2kg/t钢水加入稀土合金，出钢。

b制型(芯)、合箱

按设计工艺制型(芯)、合箱。

制型(芯)：造型、制芯是铸造生产中一个重要而又复杂的生产环节，是质量保证的一个重要工序。砂型(芯)撞紧修光防止涨箱，避免壁厚增厚，圆弧处采用铬铁矿砂，合理选用大芯吃砂量，根据大芯的伸尺和收缩绝对值，大芯吃砂量控制在250mm，芯铁上缠50mm厚草袋，增加芯子的退让性；内水口分散，使钢水均匀进入型腔，防止水口处过热形成热裂纹。按工艺埋设浇注系统和水冒口。

合箱：认真检查砂型(芯)质量和尺寸，砂型(芯)全部刷醇基涂料，在罐口壁厚处，耳轴孔部位及筋板与法兰相交的热节处安放适量内冷铁，消除热节；合箱时验箱，确保各处尺寸均匀准确，壁厚均匀，逐层合箱。

c浇注

采用对炉联浇工艺，钢水总量76吨，两包各38吨。浇注确保钢水充型速度，避免铸造缺陷产生。浇注温度、时间按表4控制。

表1浇注温度、时间、注速

d铸件清整

渣罐在型内冷却72小时打箱，落砂后，带温切冒口、飞边、毛刺，清理。

e铸件热处理

铸件清理后做完全退火处理，以消除铸造应力，退火处理曲线如图5所示：

f铸件缺陷处理

若铸件表面出现缺陷，按表2工艺焊补。

表2缺陷焊补工艺

g铸件检验

制作的渣罐毛坯，对各主要尺寸和表面情况进行检查。表面质量：铸件无裂纹、砂眼、气孔、缩孔等铸造缺陷，铸件表面光洁平整，外表面凸凹度<5mm，内表面凸凹度<3mm，主要尺寸如表3所示，取随铸件一起浇注、热处理试样，做力学性能检测，检测结果如表4所示。

表3 1#、2#渣罐主要尺寸(mm)

表4渣罐本体力学性能

本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大型冶金渣罐，包括罐口直径大于罐底直径的罐体，罐口设有加强圈；其特征在于：所述罐体外壁对向设有耳轴基座，耳轴与耳轴基座可拆卸连接；耳轴基座底部的平齐面至罐口之间的罐体上部外壁间隔设有三道环形的加强法兰；加强圈与加强法兰之间、相邻的加强法兰之间均设有多个与其垂直的筋板；罐体内壁与罐底之间的夹角在105°～110°。

2.根据权利要求1所述的大型冶金渣罐，其特征在于：所述罐体、耳轴基座、加强圈、加强法兰和筋板一体浇注成型。

3.根据权利要求1所述的大型冶金渣罐，其特征在于：罐体内壁通过圆弧平滑过渡至罐底。

4.根据权利要求1所述的大型冶金渣罐，其特征在于：每个所述耳轴基座顶部与加强圈底面之间设有三个筋板，加强圈与靠近罐口的加强法兰之间设有六个筋板。

5.根据权利要求1所述的大型冶金渣罐，其特征在于：位于中间的加强法兰与靠近罐口的加强法兰之间设有八个筋板，位于中间的加强法兰与靠近罐底的加强法兰之间手六个筋板。

6.根据权利要求1所述的大型冶金渣罐，其特征在于：罐体下部外壁设有八个与靠近罐底的加强法兰垂直连接的辅助筋。

7.根据权利要求6所述的大型冶金渣罐，其特征在于：其中四个辅助筋两个为一组分别设在耳轴基座的正下方，其余辅助筋间隔设在罐体外壁。

8.根据权利要求7所述的大型冶金渣罐，其特征在于：所示辅助筋中部设有环向筋。

9.根据权利要求1所述的大型冶金渣罐，其特征在于：所述耳轴为阶梯轴状件，所述耳轴与所述耳轴基座之间过盈配合H7/s6。