风扇磨煤机后盘铸件的试制
2010-09-26王桂民杨震华
王桂民 杨震华
(沈阳重型机械集团有限责任公司，辽宁110014)
风扇磨煤机作为高效、节能、环保型设备，在制煤行业中得到广泛的应用。近来，随着我国大型褐煤锅炉的应用，电站燃煤机组逐渐向大型化发展。600 MW及1 000 MW以上机组是我国东北能源基地建设的战略规划，因此褐煤锅炉市场发展迅速。从近期国内市场信息看，有12个600 MW机组即将在蒙东能源基地建设。而近期国外项目中，用户所要求的磨煤机规格也基本选用MB或更大型号的风扇磨煤机。
后盘是风扇磨煤机关健件，后盘中心部分为铸件，外圈采用锻件，分成三块，焊在中心部分。材质为原苏联牌号20Г1ФЛ，其制造技术属俄罗斯专用技术，国内尚无科研成果可借鉴。为实现国产化生产，我公司决定试制MB型风扇磨煤机后盘铸件。
1 技术要求
后盘铸件图见图1。铸件材质为20Г1ФЛ，其化学成分和力学性能要求见表1。
该铸件要进行超声波探伤，其检测应符合标准SZ2106-1991风扇磨机轮毂和轮盘供货条件。
图1 后盘铸件简图Figure 1 The schematic drawing for the back disk casting
化学成分(质量分数,%)力学性能CSiMnPSVTiRm/MPaRe/MPaA(%)Z(%)ak/J.cm-20.16～0.250.20～0.500.90～1.40≤0.050≤0.0500.06～0.12≤0.05≥510≥340≥17≥25≥49.1[4]
2 试制过程
冶炼—铸造—打箱及清理水冒口—热处理—检测—精整—加工。
2.1 冶炼
20Г1ФЛ属于新钢种，该钢种工艺性能较差，易产生裂纹。这对冶炼、铸造、热处理带来一定难度。因此，我们根据其特点，制定工艺方案。为了保证铸件钢水的质量要求，我们在5 t EBT交流电弧炉中冶炼20Г1ФЛ钢水，采用氧化-还原法进行冶炼操作，其冶炼操作要点如下：
2.1.1 冶炼前的准备
(1)保证入炉原材料(包括废钢、氧化剂、还原剂、各种冶金辅具等)的干燥，防止因原材料潮湿造成成品钢水气体超标。
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(2)入炉废钢中，保证残余元素足够低，防止因残余元素超标对铸件的性能造成影响。废钢应选择碳素钢和优质生铁。
2.1.2 熔化期
电极进行穿井后，在炉底形成熔池。熔化过程中可以进行吹氧助熔，氧气压力控制在(5～8)MPa。熔化过程中防止塌料造成钢水喷溅和断电极等事故。
2.1.3 氧化期
炉料全部熔化后，即进入氧化期，主要去钢中的P元素和气体，应保证脱碳量≥0.30%，除渣P≤0.015%。扒除90%的氧化渣后方可进行还原操作。
2.1.4 还原期
还原期采用综合脱氧方式，调整成分达到要求范围，钒铁应在出钢前15 min加入炉内。还原期应保证大于15 min的静沸腾时间，保证钢中气体及夹杂物有充分上浮时间。加钒铁前应对钢水进行预脱氧处理，保证钒铁正常吸收，避免因为还原不好使钒铁成分出现号外的情况。
2.2 铸造
结合图纸可以看出，轮毂体的设计结构比较简单，但尺寸精度要求高，且探伤等级要求比较严格，给铸造带来一定的难度。根据后盘的结构设计，我们采用砂型组芯造型方法。为保证木型精度，木型及芯盒均为全木制实样木型。造型材料选用呋喃树脂砂，表面刷(2～3)mm厚的醇基锆英粉涂料，防止后盘表面粘砂。在冒口补缩的末端区域，我们适当的放外冷铁，以防钢水补缩不够而产生缩孔、缩松等铸造缺陷。
2.2.2 有关工艺参数
(1)工艺缩尺
参考我厂以前生产后盘的资料，结合我厂具体的生产情况以及实验室实验数据，并通过试生产实践，确定收缩量为1.8%。
(2)加工余量
通过技术条件可了解到，后盘表面需全部加工。为使铸件加工量适宜，能够加工掉表面铸造缺陷，根据我厂生产经验及铸造工艺手册，确定上、下、侧表面加工量均为20 mm。
(3)浇注温度
为避免产生裂纹及表面烧结粘砂，确定钢水浇注温度为1 550℃。
(4)打箱时间
由于该材质开裂倾向较大，因此，浇注后必须严格控制打箱时间。
(5)浇冒口系统的设计
根据后盘的尺寸大小及钢水用量，结合我厂的生产情况，为了确保钢水快速充满型腔，内水口采用底返注入方式。由于冒口较大，因此设专用点冒口水口，且冒口贴保温片，使冒口补缩效果更佳。后盘铸造工艺简图见图2。
(6)清理及打磨
由于冒口较大，需加热割除冒口，防止局部过热产生裂纹。后盘表面清砂需彻底，水冒口根部及冒口增肉处要打磨彻底。处理时要保证不产生局部过热，以避免裂纹的发生。
图2 铸造工艺简图Figure 2 The schematic drawing for the foundry technique
2.3 后盘的热处理
热处理工序是保证铸件获得理想性能的重要一环，根据基础试验所获得结果采用正回火可以满足工艺要求。其工艺操作要点如下：
(1)严格控制升温速度保证零件缓慢升温、均匀的加热，从而避免由于热应力引起开裂。
(2)正确控制奥氏体化温度，是整个热处理过程中至关重要的一环，它决定了最终获得的组织和性能。为了正确掌握和控制零件实际温度，应配合使用铠装热电偶接触零件测温和炉子仪表测温。
3 试制结果
采用上述工艺我们试制了两件后盘铸件，热处理后的力学性能测定结果见表2，其力学性能均达到了要求。热处理后的组织为铁素体+珠光体。
表2 后盘铸件热处理后的力学性能Table 2 The mechanical property of the back disk casting after heat treatment
4 结论
通过后盘铸件的生产实践，基本掌握了后盘的制造技术，为今后的批量生产积累了经验。后盘铸件生产实践的成功，使大型风扇磨机的关健部件实现了国产化，应用前景广阔，可创造显著的经济效益和社会效益。
