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

一种超大型渣罐制造方法
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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