3%23連鑄方坯生產(chǎn)中節(jié)距履帶鋼工藝研究

1、攀 鋼 技 術(shù) 233#連鑄方坯生產(chǎn)中節(jié)距履帶鋼工藝研究薛 艷(攀鋼釩軌梁廠)摘 要：主要論述了3#連鑄方坯生產(chǎn)中節(jié)距履帶鋼的意義和依據(jù)，介紹了3#連鑄方坯生產(chǎn)中節(jié)距履帶鋼生產(chǎn)的條件和技術(shù)措施。通過調(diào)整煉鋼工藝、改進軋制工藝，采用3#連鑄方坯生產(chǎn)了190、203、216中節(jié)距履帶鋼，產(chǎn)品綜合合格率達99.5%，成材率為92.9%。關(guān)鍵詞：連鑄方坯；履帶鋼；推土機；挖掘機 0 引言履帶鋼主要用于制作推土機、挖掘機履帶。履帶板按機型和節(jié)距分類可分為：推土機260、228、216、203、190、175、171、135八種節(jié)距；挖掘機260、228、216、203、190、175、171、154、1

2、40、135、106和101等11種節(jié)距；攤鋪機155、146兩種節(jié)距。履帶板產(chǎn)品總計21個規(guī)格，全球的市場總需求量在40萬t以上。在這所有的產(chǎn)品中171至260的七大類14個規(guī)格的中大節(jié)距履帶板占總需求量的80%以上。但隨著小型機械設(shè)備的日益增多，中節(jié)距履帶板正處在逐步上升的過程。預(yù)計10年后，中節(jié)距履帶板可能占全球市場的30%左右。中國工程機械用履帶板市場年需求量約10萬t，鋼種為23mnb、25mnb，節(jié)距以190、216、228為主。攀鋼可生產(chǎn)的履帶鋼產(chǎn)品為挖掘機用190履帶鋼、推土機用203、216、228節(jié)距履帶鋼四個規(guī)格，每年年產(chǎn)量在3萬t左右。在3#連鑄方坯投產(chǎn)之前，攀鋼216

3、、203、190履帶鋼采用兩火成材生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)成本較高，市場競爭力弱。3#連鑄方坯投產(chǎn)之后，為190、203、216等中節(jié)距履帶鋼實現(xiàn)一火成材提供了契機，同時研究中節(jié)距履帶鋼一火成材生產(chǎn)工藝，對于降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品市場競爭力意義重大。1 中節(jié)距履帶鋼原生產(chǎn)工藝介紹 在3#連鑄方坯投產(chǎn)之前，攀鋼生產(chǎn)190、203、216中節(jié)距履帶鋼采用兩火成材工藝，方坯按現(xiàn)行低合金鋼加熱制度進行加熱；第一次分別軋制成規(guī)格為200 mm200 mm、230 mm250 mm和210 mm280 mm的中間坯；經(jīng)二次加熱后軋制成履帶鋼，其具體生產(chǎn)工藝流程分別見圖13。1e1846履帶板鋼950-800-850

4、軋機二次加熱200200中間坯950-800軋機280380360450原料坯圖1 190履帶鋼工藝流程203履帶板鋼950-800-850軋機二次加熱230250中間坯950-800軋機280380360450原料坯圖2 203履帶鋼工藝流程216履帶板鋼950-800-850軋機二次加熱210280中間坯950-800軋機280380360450原料坯圖3 216履帶鋼工藝流程2 一火成材與二火成材對比一火成材與二火成材相比較，最根本的是可以節(jié)能、降耗、提高產(chǎn)量、降低成本和減少環(huán)境污染。據(jù)統(tǒng)計，一火成材與二火成材相比：可提高鋼材成材率，降低能源消耗30%40%，降低鋼材生產(chǎn)成本10%15%

5、。二火成材一是多進一次加熱爐加熱，增加了熱能、電能及生產(chǎn)用水的消耗，以及操作人員和檢修費用；二是降低了產(chǎn)量，二次加熱，使生產(chǎn)周期延長，勞動生產(chǎn)率降低，鋼坯的燒損率增加；三是加重了環(huán)境污染，加熱爐向大氣排放大量的煙氣，加重了環(huán)境治理上的困難。對比可知，二火成材是造成能耗高、成本高、產(chǎn)量低、污染環(huán)境嚴重的重要原因，而一火成材對二火成材中存在的問題，都可以從根本上得到解決和改善。3 3#連鑄方坯生產(chǎn)中節(jié)距履帶板可行性研究3.1 加熱爐可行性攀鋼軌梁廠采用步進式加熱爐加熱，坯料定尺為3.88.0 m， 履帶鋼定尺12 m，通過如下計算公式（1），計算履帶鋼46倍定尺相對應(yīng)的坯料長度，從而探究3#連鑄方

6、坯生產(chǎn)中節(jié)距履帶鋼加熱爐加熱能力的可行性，并且從中選擇最優(yōu)方案，具體參數(shù)見表1。 （1）式中，l-坯料長度，n-倍尺數(shù)，l-定尺長度，q-切頭切尾長，m-成品單重，m-坯料單重，a-燒損率。表1 履帶鋼成品倍尺與坯料長度對應(yīng)品種成品單重/kg.m-1定尺長度/m切頭尾長/m燒損/%坯料單重/ (kg.m-1)倍尺對應(yīng)的坯料長度l/m48 m60 m72 m19028.112.03.01.0312.04.65.76.820331.512.03.01.0312.05.26.47.621640.312.03.01.0312.06.78.29.83.2 軋機前后場地可行性在型鋼軋制方案設(shè)計中，除了考慮

7、加熱爐的裝爐能力之外，還需要考慮不同軋機前后場地的限制（這里所說的機前是指第一道次咬入側(cè)，機后指第一道次軋出側(cè)）,攀鋼軌梁廠950線軋機前后場地實際尺寸如表2所示。 表2 950線軋機前后場地長度 m950800i800ii850機前機后機前機后機前機后機前機后28334848676775-各機架前后的軋件長度隨坯料的變化而變化，其計算如式（2）。 （2）式中，n-延伸系數(shù)，s-前一道次軋件面積，s-當前道次軋件面積，l-當前道次軋件長，l-前一道次軋件長。具體數(shù)據(jù)如表3所示，由表3可見，在軋制190履帶鋼時，選擇72 m定尺，6.8 m長度的坯料時，800架軋完，其軋件長達到69.8 m，超

8、出場地的最大容納能力67 m，所以該尺寸的來料方案被否決；再看190履帶鋼軋制，48 m定尺，4.6 m長度的坯料，雖然同時滿足加熱爐的裝爐能力和場地的容納能力，但不經(jīng)濟，所以該方案也被否決，最后在客觀條件滿足的條件下，190履帶鋼的最優(yōu)選擇是60 m定尺，5.7 m原料坯。同理，203履帶鋼也選擇60 m定尺，6.4 m原料坯，216履帶鋼則選擇48 m定尺，6.7 m原料坯。 表3 不同坯料對應(yīng)的軋件長度 m 品種坯料長度定尺長度950800800850備注機前機后機前機后機前機后機前機后1904.64817.3 19.0 36.5 38.1 39.7 46.6 46.6 51.7 不經(jīng)濟

9、5.76023.8 25.9 47.4 49.4 51.4 59.9 59.9 65.9 6.87227.0 29.4 55.0 57.4 59.7 69.8 69.8 75.1 場地受限2035.2489.1 10.8 28.3 29.9 41.8 48.7 48.7 52.8 不經(jīng)濟6.46011.2 13.3 34.9 36.9 51.4 59.9 59.9 65.0 7.67213.4 15.8 41.4 43.8 61.1 71.2 71.2 77.2 場地受限2166.74811.8 14.0 36.5 38.6 53.8 62.7 62.7 68.0 3.3 壓縮比計算通過對加熱

10、爐裝爐能力的探究以及對場地容納能力的測算，確定了攀鋼軌梁廠950線用3#方連鑄坯生產(chǎn)中節(jié)距履帶鋼的加工能力。下面通過對壓縮比進行計算，探索本方案生產(chǎn)的履帶鋼產(chǎn)品是否滿足性能指標要求。那么，究竟多大的壓縮比才能滿足鋼材性能的要求。為了使軋材內(nèi)部組織致密，具有較好的機械性能,碳素鋼和低合金鋼一般取最小壓縮比6，不銹鋼及耐熱鋼等一般最小壓縮比為8 ，高速鋼及工具鋼等取最小壓縮比為10。國外連鑄坯壓縮比與質(zhì)量的關(guān)系見表4。下面，計算3#連鑄方坯生產(chǎn)履帶鋼的壓縮比，其計算公式如式（3）： （3）式中，n為壓縮比，m為坯料單重，m為成品單重 。具體數(shù)值如表5所示，通過與表3的對比，不難看出，從壓縮比的角度

11、分析，3#連鑄方坯生產(chǎn)中節(jié)距履帶鋼其機械性能和其他性能良好。攀 鋼 技 術(shù) 25表4 國外連鑄坯壓縮比與質(zhì)量的關(guān)系報告者 最小壓縮比 效果 皮爾斯(pierce) 4破壞一次,具有良好的物理性能托馬斯(thomas) 45中心不均勻部分均勻化 哈利戴(halliday) 48柱狀晶被破壞 皮爾遜(pearson) 67足夠滿足鋼材性能 塔曼(tarmann) 6高合金鋼組織均勻 利特伍德(littlewood) 9機械性能及其它性能良好 普里查德(prichard）明田、牛島 10內(nèi)外組織均勻,機械性能均勻 卡本（cabzeb）6滿足碳素鋼、低合金鋼要求 8滿足不銹鋼、耐熱鋼要求 10滿足工具

12、鋼、高速鋼要求 表5 3#連鑄方坯軋制履帶鋼的壓縮比品 種成品單重/(kg.m-1)坯料單重/(kg.m-1)壓縮比190履帶鋼28.13312 11.1203履帶鋼31.5312 9.9216履帶鋼40.29312 7.74 工藝改進4.1 煉鋼工藝調(diào)整壓縮比減小后，為了保證成品鋼材淬透性、夾雜物等性能指標，煉鋼工藝對脫氧工藝進行了優(yōu)化。同時調(diào)整履帶鋼內(nèi)控化學(xué)成分范圍，重點控制c和mn在中上限，提高鋼的淬透性；在轉(zhuǎn)爐出鋼后增加al脫氧的力度、lf爐精煉過程對鋼液進行改性，降低渣中的feo。4.2 軋制工藝改進對于推土機用的單齒履帶鋼，它屬于非對稱的復(fù)雜斷面型材，不均勻變形嚴重，軋制難度特別大

13、。坯料由矩形變?yōu)榉脚骱螅凝X、引導(dǎo)邊、非引導(dǎo)邊三部分不均勻變形更為嚴重，因此，為了保證軋制出合格的履帶鋼產(chǎn)品，軋制工藝必須進行優(yōu)化改進，工藝改進主要集中在950軋機，推土機用履帶鋼（單齒）950軋機孔型系統(tǒng)見圖4。工藝改進要點如下：1）將不均勻變形集中在950軋機消化，否則影響成品規(guī)格與表面質(zhì)量。2）減小950與800i架軋機帽型孔寬度，保證800i架軋機3孔（履帶雛形孔）變形較均勻，203履帶鋼改進前后對比見表6。3）由于坯料規(guī)格減小，950軋機第2孔壓下展寬量減小，由此引起履帶鋼引導(dǎo)邊金屬量減少，為了保證成品引導(dǎo)邊尺寸合格，必須增加950軋機第3孔（梯形孔）大頭金屬量，即大小頭金屬不對稱比

14、例（cb）增大，改進前為2.1，改進后為2.8。圖4 單齒履帶鋼950軋機孔型系統(tǒng) 表6 3#連鑄方坯軋制203履帶鋼帽型孔寬度（a）對比 mm對比950軋機第4孔800i架軋機第1孔800i架軋機第2孔改進前61.050.549.2改進后42.040.540.05 實施效果5.1 性能指標2011年上半年采用3#連鑄方坯生產(chǎn)203、190、216節(jié)距履帶鋼大約1.26萬t，從生產(chǎn)檢驗數(shù)據(jù)看，淬透性、晶粒度等性能指標100%滿足技術(shù)條件要求。5.2 質(zhì)量指標2011年上半年采用3#連鑄方坯生產(chǎn)190、203、216節(jié)距履帶鋼1.26萬t，綜合合格率為99.5%，成材率為92.9%，不同品種具體指標情況見表7。6 結(jié)論 生產(chǎn)實踐證明，采用3#連鑄方坯生產(chǎn)190、203、216中節(jié)距履帶鋼工藝是可行的。表7 不同履帶鋼的質(zhì)量指標品種原料量/t檢查量/t合格量/t合格率/%成材率/%1909432.08722.68700.299.7592.5203758.