四柱立輥機架鑄造生產過程控制

中國第一重型機械股份公司 （黑龍江 161042） 范遵才

立輥機架是軋機設備中的關鍵受力部件，形狀復雜，機體承受負荷大，質量要求高，軋輥軸承座及軋輥調整裝置等都需安裝在機架上，鑄件不得存在縮孔、夾雜、裂紋和疏松等鑄造缺陷。我公司生產的立輥機架毛重209.5t、鋼液重352.5t，最大外形尺寸為8250mm×4100mm×2750mm，材質為GE240N，結構如圖1所示，除對尺寸精度要求較高外，對鑄件內外部質量的要求也非常嚴格，內部質量按歐洲標準EN12680進行檢驗，外部質量按歐洲標準EN1369進行檢驗。另外，要求在指定位置附鑄本體試塊，用于性能檢測，化學成分及力學性能要求見表1、表2。

表1 化學成分（質量分數） （%）

圖1 立輥機架結構示意

表2 力學性能

一、造型過程控制

1.造型材料

立輥機架的型砂、芯砂均采用樹脂自硬砂，面砂為鉻鐵礦樹脂自硬砂，厚度為60～80mm，背砂為石英砂樹脂自硬砂。樹脂砂造型相對于粘土砂造型具有鑄件表面質量高，勞動強度低，流動性好，易緊實，潰散性好，鑄件尺寸精度高，以及保溫效果好等優點。鉻鐵礦砂具有較高的耐熱性，熱導率比硅砂大幾倍，因此對于面砂及熱節較大處放置鉻鐵礦砂，有利于防止粘砂及裂紋缺陷的產生，有利于提高鑄件質量。

2.造型

立輥機架采用地坑造型，要求打好加固硬砂床，保證型砂緊實度，砂床需臥f100～f150mm排氣管8根，以保證排氣順暢。由于立輥機架結構復雜，在生產過程中，采用實樣與砂芯相結合的方式進行生產，要求在舂制主型及砂芯過程中，對于影響收縮的部位應多放疏松層(如草把子、干砂、鋸末等)。由于樹脂砂在澆注過程中會產生大量氣體，如果排氣不暢，將會對鑄件質量造成影響，在澆注過程中易產生“放炮”現象，嚴重者會出現安全事故，這就需要做好樹脂砂的排氣工作，實踐證明，采用草繩或鑄造用空心尼龍繩可有效保證樹脂砂排氣順暢。對于冷鐵、澆口等嚴格按工藝圖樣要求臥放，下芯時按中心線量好尺寸，保證尺寸符合圖樣要求，由班組、工段、技術科三級聯檢，確保尺寸準確。為防止鑄件粘砂，要求砂型、砂芯要舂實，保證強度，并做好涂料涂刷工作，涂料種類采用醇基鋯粉涂料，涂層厚度保證在1.5mm以上。

3.澆注

（1）澆注前準備 保證型腔、澆口清潔干凈，按工藝要求壓好壓鐵，通過計算，該鑄件需壓鐵重為500t，準備好保溫劑及覆蓋劑。

（2）澆注系統參數 澆注采用兩包合澆，包孔直徑和數量為：1#澆包2—f110mm，2#澆包2—f110mm。澆注系統設置為：直澆道4—f140mm、橫澆道為f140mm，內澆道為兩層分布，每層為28—f80mm。

（3）澆注過程 澆注共分兩次完成。第一次澆注需鋼液340t，分兩包澆注，兩精煉包均裝鋼液170t，澆注前測各包鋼液溫度，澆注溫度1540～1555℃。澆注前兩包均進行外引流。

澆注時要求兩包4孔齊開，全流澆注，當鋼液上升到分型面以上350mm時兩精煉包各關一孔，兩包均用單孔澆注，澆完為止，澆注時仔細觀察，嚴禁渣子進入型腔。第一次澆注結束后1號冒口的高度為1400mm左右（距離分型面），澆注結束后立即向1#冒口內撒入厚度大于250mm的保溫劑。

第二次澆注在第一次澆注后30～45min進行，需鋼液12.5t，澆注溫度應高于1590℃，包孔1—f80mm，通過冒口專用澆口向兩個1#冒口同時補澆，澆完為止，第二次澆注后1#冒口的高度為1800mm左右，澆注結束后向1#冒口內撒厚度大于250mm的保溫劑，并加蓋芯保溫。

二、清理過程控制

1.落砂與切割冒口

為了有效利用能源，降低生產成本，確定采用鑄件余熱，切割兩端最大的1#冒口，要求切割時鑄件溫度高于300℃，每個冒口切割都要一次完成，不能間斷，冒口割掉后放在原處不動，在割口四周覆蓋400mm厚干砂，48h后將冒口移走。

冒口移走后落砂，余熱切割冒口根、澆口、飛邊，除割筋外，鑄件上其余附著物都要清理干凈。進窯時的毛坯重約210t。

為防止鑄件冒口切割后出現裂紋，要求其余冒口需進窯加熱后切割，保證冒口切割溫度≥250℃。在冒口切割完后，將鑄件裝爐進行熱處理。

2.熱處理

熱處理工序是保證鑄件獲得理想性能的重要一環，根據鑄件特點，結合以往處理厚大鑄件的生產經驗，我們決定采用正火+回火熱處理方式。熱處理曲線如圖2所示。

圖2 立輥機架性能熱處理工藝

熱處理后對附鑄試塊進行力學性能檢測，結果見表3。經檢測性能完全符合要求。

表3 力學性能檢測結果

3.精整

鑄件經粗加工后，返回鑄鋼分廠進行精整，包括碳弧氣刨、打磨、無損檢測、劃線、補焊及最終熱處理等過程。

（1）碳弧氣刨 清除鑄件表面氧化皮、超聲波檢測缺陷，并按補焊工藝要求對缺陷開出合適坡口等。

（2）打磨 采用角磨機將鑄件表面打磨光滑，符合無損檢測要求。對于補焊處，表面達到焊前合格。

（3）無損檢測 按圖樣及技術規范要求，做好鑄件的UT、MT檢測，確保鑄件合格。

（4）劃線 在鑄件返回精整及缺陷補焊合格后，檢查員均需對鑄件尺寸進行檢查，確保尺寸符合圖樣要求，對尺寸超差部分應在鑄件上標記清楚，由清理、熱焊工段進行修復。

（5）補焊 對于鑄件缺尺及缺陷部位，按補焊工藝進行補焊，采用ER50—6焊絲，直徑為1.2mm，鑄件補焊預熱溫度≥150℃，焊后需做MT、UT檢測，確保補焊合格。

（6）最終熱處理 在鑄件無損檢測及尺寸檢查均合格后，為消除焊補應力、穩定組織，對立輥機架進行最終去應力退火處理，工藝曲線如圖3所示。

圖3 立輥機架最終去應力退火工藝曲線

三、結語

立輥機架精整后，經用戶的嚴格驗收，鑄件尺寸符合設計要求，表面光潔、平整，經UT、MT檢測均符合要求。通過嚴抓過程控制，有效保證了產品的質量，為同類四柱立輥機架生產提供了成功經驗。