CN113319252A - 一种超大型渣罐制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种超大型渣罐制造方法,包括以下步骤:1)洁净钢冶炼,优化材质及成分体系;采用电弧炉冶炼,LF精炼工艺;控制钢中有害元素S、P含量;添加微量元素RE细化晶粒;精炼过程全程吹氩;2)渣罐本体铸造;实样模型、专用砂箱、罐口朝下工艺;采用酯硬化水玻璃砂;优化设计浇注系统、冷铁、冒口,保证铸件顺序凝固;控制浇注温度及浇注后打箱时间;完全退火处理;3)耳轴制造;耳轴为锻件,材质为35#锻钢;4)耳轴孔加工及与耳轴装配;本发明保证渣罐本体有较高内在质量,提高了渣罐的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及冶金工具领域,具体是一种超大型渣罐制造方法。
背景技术
渣罐为转炉炼钢时盛装熔融钢渣的容器,渣罐的工作方式为:转炉出渣时将钢渣倾入渣罐,装满渣后,由行车吊运至渣罐运输车上运至渣处理现场,再用行车吊运至渣处理滚筒平台出渣或直接倒入热闷池中,空罐经喷涂后再返回炼钢现场等待接渣,循环往复。
渣罐的使用寿命除与现场操作、使用工况、渣罐结构有关外,还与渣罐制造工艺方法、材质、钢水品质、渣罐内在质量有关。合理的制造工艺方法,可得到高品质、使用寿命长的产品。据超大型渣罐使用厂家报道,一般渣罐使用寿命要求大于8000次,而渣罐使用工况是冷热交替,工况恶劣,因此,为了提高渣罐使用寿命,降低炼钢运行成本,在制造超大型渣罐时需要有特殊的工艺措施来保证产品高质量。
另外,渣罐耳轴属于安全件,渣罐在运行时承载负载较重(本体及渣重量都较大),若耳轴材质选择不当、内在质量不高、与渣罐本体装配不合理,易引发安全事故。因此,耳轴制作时既要考虑耳轴强度,又要考虑内在质量,同时,还要考虑与渣罐本体装配关系。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述现有渣罐制造存在的问题,提供一种超大型渣罐制造方法,提高渣罐使用寿命、防止渣罐使用时发生安全事故。
本发明的具体方案如下,一种超大型渣罐制造方法,包括以下步骤:
1)洁净钢冶炼,优化材质及成分体系;采用电弧炉冶炼,LF精炼工艺;控制钢中有害元素S、P含量;添加微量元素RE细化晶粒;精炼过程全程吹氩;
2)渣罐本体铸造;实样模型、专用砂箱、罐口朝下工艺;采用酯硬化水玻璃砂;优化设计浇注系统、冷铁、冒口,保证铸件顺序凝固;控制浇注温度及浇注后打箱时间;完全退火处理;
3)耳轴制造;耳轴为锻件,材质为35#锻钢;
4)耳轴孔加工及与耳轴装配;运用五坐标仪、比对专用样板、CAD软件、普通机床数显等完成普通机床加工耳轴孔及耳轴,满足两耳轴中心距、同轴度、耳轴孔与耳轴冷镶装配公差、耳轴孔与耳轴上螺栓孔定位要求,本体和耳轴冷镶装配,过盈配合。
进一步的,步骤1)中渣罐本体材质为ZG230-450RE(稀土),其材料组份的质量百分比为:C:0.18-0.23%、Si:0.30-0.50%、Mn:0.80-1.20%、RE:0.025-0.035%、P≤0.015%、S≤0.012%,其余为Fe。
进一步的,步骤1)中严格控制钢种有害元素S、P含量,P≤0.015%、S≤0.010%;精炼完成后添加细化晶粒元素RE,确保RE:0.025-0.035%;精炼过程全程吹氩。
进一步的,步骤1)中两炉钢水成分一致;第一炉出钢温度1590℃,第二炉出钢温度1570℃。
进一步的,步骤2)中型砂采用酯硬化水玻璃砂,其配比为:原砂100份:改性水玻璃2.8份,改性水玻璃的原料配比为:水玻璃100份:有机酯14-15份。
进一步的,步骤2)中外模、内芯采用硅砂,圆弧处热节采用铬铁矿砂。
进一步的,步骤2)中内水口设置两层,每层四道,两边对称,使钢水分散均匀进入型腔,防止水口处过热形成热裂纹。
进一步的,步骤2)中热节处设置内冷铁、顶部设置保温冒口,保证铸件顺序凝固,消除缩孔或疏松缺陷,提高铸件致密度。
进一步的,步骤2)中对炉联浇,直水口边浇注温度1550℃,横流边浇注温度1560℃,采用氩气调节两边温度,这样可保证钢水进入型腔温度一致,凝固收缩一致。
进一步的,步骤2)中浇注后2h松箱,70-75h打箱落砂。
进一步的,步骤2)中铸件做完全退火处理,以消除铸造应力,工艺为:先以60℃/h的速率升至680℃,保温2h,接着再以80℃/h的速率升至880℃,保温8-10h,然后随炉冷却。
进一步的,步骤3)中耳轴为锻件,材质为35#锻钢,其材料组份的质量百分比为:C:0.32-0.39%、Si:0.17-0.37%、Mn:0.50-0.80%、P≤0.015%、S≤0.012%,其余为Fe。
进一步的,步骤3)中耳轴探伤应符合JB/T5000.15标准中Ⅰ级要求,力学性能应满足:Rel≥315MPa、Rm≥530MPa、A≥20%、Z≥45%、αk≥55J/cm2。
进一步的,步骤3)中耳轴按照EBT-LF-VD-模铸-锻造-初加工-探伤-精加工工艺流程执行,质量满足探伤和性能要求。
进一步的,步骤4)中用五坐标仪找出渣罐耳轴孔中心十字线、渣罐中心线及加工线,保证两耳轴同轴度和耳轴中心距;运用CAD软件画出12个螺栓孔中心圆,找出每个螺栓孔圆心坐标,制作比对专用样板,加工耳轴孔及耳轴上的12个螺栓孔。
进一步的,步骤4)中加工耳轴用样板ΦD s6内孔检查,加工耳轴孔用样板ΦD H7外圆检,所述D为耳轴插入端的直径,确保耳轴和耳轴孔同心,并满足ΦD H7/s6过盈配合要求。
进一步的,步骤4)中两耳轴孔加工后,同轴度≤2mm。
进一步的,步骤4)中本体和耳轴冷镶装配,过盈配合,配合公差H7/s6,并用12个8.8级螺栓连接固定,螺栓材质为42CrMo。
本发明具有以下有益效果:1、通过采用电弧炉冶炼,LF精炼,精炼过程全程吹氩,严格控制钢种有害元素S、P含量,在钢中添加微量元素RE等工艺措施,可提高钢水洁净度,从而提高材料的综合性能;2、通过优化设计工艺方案及浇注系统、冷铁、冒口、浇注温度、热处理等关键工艺参数,可消除产品铸造缺陷,保证渣罐本体有较高内在质量,同时,严格耳轴制造及高级别验收标准可确保耳轴内在质量,避免耳轴早期失效,从而提高渣罐使用寿命;3、通过运用五坐标仪、比对专用样板、CAD软件、普通机床数显等完成普通机床加工耳轴及耳轴孔,优化耳轴孔与耳轴冷镶装配公差参数,一方面可降低加工成本,另一方面可保证耳轴与本体紧固连接,能够防止因耳轴松动或退位引发安全事故。
附图说明
图1是本发明结构主视半剖示意图;
图2是本发明侧向半剖示意图;
图3是本发明耳轴结构示意图;
图4是本发明渣罐本体的铸造工艺图;
图5是本发明耳轴孔加工的坐标定位图;
图中:1-渣罐本体,2-环形加强法兰,3-耳轴基座,4-耳轴,5-加强竖筋,6-紧固螺栓,7-倾翻机构,8-连接法兰,9-空腔,10-保温冒口,11-直水口边,12-横流边。
具体实施方式
参见图1-4,本实施例是一种36m³的超大型冶金渣罐,包括渣罐本体1,渣罐本体1两侧对称装有两个耳轴4,渣罐本体1外侧装有倾翻机构7,所述渣罐本体1外壁从上到下设有三层环形加强法兰2,环形加强法兰2之间沿渣罐本体1的外壁设有若干条加强竖筋5;渣罐本体1两侧对称设有两个耳轴基座3,耳轴基座3外端面设有耳轴孔,耳轴基座3端面位于耳轴孔周边设有一圈12个螺栓孔,所述耳轴4包括耳轴主体,耳轴主体中间设有一圈连接法兰8,连接法兰8上对应每个螺栓孔装有紧固螺栓6,紧固螺栓6用于将耳轴4与耳轴基座3固定连接在一起。
优选的,所述渣罐本体1、两侧耳轴基座3、三层环形加强法兰2、多条加强竖筋5一体浇铸成型;这样可保证渣罐主要受力部位耳轴基座3有足够强度和刚度,使用时不被拉裂,三层环形加强法兰2、多条加强竖筋5还可以有效散热,可防止渣罐使用变形失效,耳轴基座3和渣罐本体1采取整体铸造,这样既可以解决制造时耳轴基座3焊接困难,又可以提高渣罐整体强度。
优选的,耳轴基座3设上下对称六个空腔9,空腔9之间用筋板间隔,可减轻渣罐整体重量,同时,可提高渣罐铸造工艺性。
优选的,所述渣罐内壁与罐底之间的夹角105~110°渣罐本体1内壁通过圆弧平滑过渡至罐底,这样可保证出渣顺畅。
上述渣罐本体的具体制造方法包括以下步骤:
1)洁净钢冶炼,优化材质及成分体系;采用电弧炉冶炼,LF精炼工艺;控制钢中有害元素S、P含量;添加微量元素RE细化晶粒;精炼过程全程吹氩;
2)渣罐本体铸造;实样模型、专用砂箱、罐口朝下工艺;采用酯硬化水玻璃砂;优化设计浇注系统、冷铁、冒口,保证铸件顺序凝固;控制浇注温度及浇注后打箱时间;完全退火处理;
3)耳轴制造;耳轴为锻件,材质为35#锻钢;
4)耳轴孔加工及与耳轴装配;运用五坐标仪、比对专用样板、CAD软件、普通机床数显等完成普通机床加工耳轴孔及耳轴,满足两耳轴中心距、同轴度、耳轴孔与耳轴冷镶装配公差、耳轴孔与耳轴上螺栓孔定位要求,本体和耳轴冷镶装配,过盈配合。
进一步的,步骤1)中渣罐本体材质为ZG230-450RE(稀土),其材料组份的质量百分比为:C:0.18-0.23%、Si:0.30-0.50%、Mn:0.80-1.20%、RE:0.025-0.035%、P≤0.015%、S≤0.012%,其余为Fe。
进一步的,步骤1)中严格控制钢种有害元素S、P含量,P≤0.015%、S≤0.010%;精炼完成后添加细化晶粒元素RE,确保RE:0.025-0.035%;精炼过程全程吹氩。
进一步的,步骤1)中两炉钢水成分一致;第一炉出钢温度1590℃,第二炉出钢温度1570℃。
进一步的,步骤2)中型砂采用酯硬化水玻璃砂,其配比为:原砂100份:改性水玻璃2.8份,改性水玻璃的原料配比为:水玻璃100份:有机酯14-15份。
进一步的,步骤2)中外模、内芯采用硅砂,圆弧处热节采用铬铁矿砂。
进一步的,步骤2)中内水口设置两层,每层四道,两边对称,使钢水分散均匀进入型腔,防止水口处过热形成热裂纹。
进一步的,步骤2)中热节处设置内冷铁、顶部设置保温冒口,保证铸件顺序凝固,消除缩孔或疏松缺陷,提高铸件致密度。
进一步的,步骤2)中对炉联浇,直水口边浇注温度1550℃,横流边浇注温度1560℃,采用氩气调节两边温度,这样可保证钢水进入型腔温度一致,凝固收缩一致。
进一步的,步骤2)中浇注后2h松箱,70-75h打箱落砂。
进一步的,步骤2)中铸件做完全退火处理,以消除铸造应力,工艺为:先以60℃/h的速率升至680℃,保温2h,接着再以80℃/h的速率升至880℃,保温8-10h,然后随炉冷却。
进一步的,步骤3)中耳轴为锻件,材质为35#锻钢,其材料组份的质量百分比为:C:0.32-0.39%、Si:0.17-0.37%、Mn:0.50-0.80%、P≤0.015%、S≤0.012%,其余为Fe。
进一步的,步骤3)中耳轴探伤应符合JB/T5000.15标准中Ⅰ级要求,力学性能应满足:Rel≥315MPa、Rm≥530MPa、A≥20%、Z≥45%、αk≥55J/cm2。
进一步的,步骤3)中耳轴按照EBT-LF-VD-模铸-锻造-初加工-探伤-精加工工艺流程执行,质量满足探伤和性能要求。
进一步的,步骤4)中用五坐标仪找出渣罐耳轴孔中心十字线、渣罐中心线及加工线,保证两耳轴同轴度和耳轴中心距;运用CAD软件画出12个螺栓孔中心圆,找出每个螺栓孔圆心坐标,制作比对专用样板,加工耳轴孔及耳轴上的12个螺栓孔。
进一步的,步骤4)中加工耳轴用样板ΦD s6内孔检查,加工耳轴孔用样板ΦD H7外圆检,所述D为耳轴插入端的直径,确保耳轴和耳轴孔同心,并满足ΦD H7/s6过盈配合要求。
进一步的,步骤4)中两耳轴孔加工后,同轴度≤2mm。
进一步的,步骤4)中本体和耳轴冷镶装配,过盈配合,配合公差H7/s6,并用12个8.8级螺栓连接固定,螺栓材质为42CrMo。
Claims (10)
1.一种超大型渣罐制造方法,其特征是:包括以下步骤:
1)渣罐本体的钢水冶炼,渣罐本体材质为ZG230-450RE,其材料组份的质量百分比为:C:0.18-0.23%、Si:0.30-0.50%、Mn:0.80-1.20%、RE:0.025-0.035%、P≤0.015%、S≤0.012%,其余为Fe;
2)渣罐本体铸造;
3)耳轴制作,耳轴的材质为35#锻钢,其材料组份的质量百分比为:C:0.32-0.39%、Si:0.17-0.37%、Mn:0.50-0.80%、P≤0.015%、S≤0.012%,其余为Fe;耳轴按照EBT-LF-VD-模铸-锻造-初加工-探伤-精加工的工艺流程进行制作,质量满足探伤和性能要求;
4)在渣罐本体上加工耳轴孔,将耳轴装配在耳轴孔内。
2.根据权利要求1所述的一种超大型渣罐制造方法,其特征是:所述步骤1)中严格控制钢种有害元素S、P含量,P≤0.015%、S≤0.010%;精炼完成后添加细化晶粒元素RE,确保RE:0.025-0.035%;精炼过程全程吹氩。
3.根据权利要求1所述的一种超大型渣罐制造方法,其特征是:所述步骤2)中铸造用型砂采用酯硬化水玻璃砂,其配比为:原砂100份:改性水玻璃2.8份,所述改性水玻璃为水玻璃100份:有机酯14-15份;铸造用外模及内芯采用硅砂,圆弧处热节采用铬铁矿砂。
4.根据权利要求1所述的一种超大型渣罐制造方法,其特征是:所述步骤2)中砂型内水口设置两层,每层四道,两边对称,使钢水分散均匀进入型腔,防止水口处过热形成热裂纹;热节处设置内冷铁、顶部设置保温冒口,保证铸件顺序凝固,消除缩孔或疏松缺陷,提高铸件致密度。
5.根据权利要求1所述的一种超大型渣罐制造方法,其特征是:所述步骤2)中浇注时采用对炉联浇,直水口边浇注温度1550℃,横流边浇注温度1560℃,采用氩气调节两边温度,这样可保证钢水进入型腔温度一致,凝固收缩一致。
6.根据权利要求1所述的一种超大型渣罐制造方法,其特征是:所述步骤2)中铸件做完全退火处理,以消除铸造应力,工艺为:先以60℃/h的速率升至680℃,保温2h,接着再以80℃/h的速率升至880℃,保温8-10h,然后随炉冷却。
7.根据权利要求1所述的一种超大型渣罐制造方法,其特征是:所述步骤3)中耳轴探伤应符合JB/T5000.15标准中Ⅰ级要求,力学性能应满足:Rel≥315MPa、Rm≥530MPa、A≥20%、Z≥45%、αk≥55J/cm2。
8.根据权利要求1所述的一种超大型渣罐制造方法,其特征是:所述步骤4)中用五坐标仪找出渣罐耳轴孔中心十字线、渣罐中心线及加工线,保证两耳轴同轴度和耳轴中心距;运用CAD软件画出12个螺栓孔中心圆,找出每个螺栓孔圆心坐标,制作比对专用样板,加工耳轴孔及耳轴上的12个螺栓孔。
9.根据权利要求1所述的一种超大型渣罐制造方法,其特征是:所述步骤4)中本体和耳轴冷镶装配,耳轴与耳轴孔过盈配合,配合公差H7/s6,并用12个8.8级螺栓连接固定,螺栓材质为42CrMo。
10.根据权利要求9所述的一种超大型渣罐制造方法,其特征是:所述步骤4)中用ΦDs6样板检查内孔,用ΦD H7样板检查外圆,所述D为耳轴插入端的直径,确保耳轴和耳轴孔同心,并满足ΦD H7/s6过盈配合要求。
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