四柱立辊机架铸造生产过程控制

中国第一重型机械股份公司 （黑龙江 161042） 范遵才

立辊机架是轧机设备中的关键受力部件，形状复杂，机体承受负荷大，质量要求高，轧辊轴承座及轧辊调整装置等都需安装在机架上，铸件不得存在缩孔、夹杂、裂纹和疏松等铸造缺陷。我公司生产的立辊机架毛重209.5t、钢液重352.5t，最大外形尺寸为8250mm×4100mm×2750mm，材质为GE240N，结构如图1所示，除对尺寸精度要求较高外，对铸件内外部质量的要求也非常严格，内部质量按欧洲标准EN12680进行检验，外部质量按欧洲标准EN1369进行检验。另外，要求在指定位置附铸本体试块，用于性能检测，化学成分及力学性能要求见表1、表2。

表1 化学成分（质量分数） （%）

图1 立辊机架结构示意

表2 力学性能

一、造型过程控制

1.造型材料

立辊机架的型砂、芯砂均采用树脂自硬砂，面砂为铬铁矿树脂自硬砂，厚度为60～80mm，背砂为石英砂树脂自硬砂。树脂砂造型相对于粘土砂造型具有铸件表面质量高，劳动强度低，流动性好，易紧实，溃散性好，铸件尺寸精度高，以及保温效果好等优点。铬铁矿砂具有较高的耐热性，热导率比硅砂大几倍，因此对于面砂及热节较大处放置铬铁矿砂，有利于防止粘砂及裂纹缺陷的产生，有利于提高铸件质量。

2.造型

立辊机架采用地坑造型，要求打好加固硬砂床，保证型砂紧实度，砂床需卧f100～f150mm排气管8根，以保证排气顺畅。由于立辊机架结构复杂，在生产过程中，采用实样与砂芯相结合的方式进行生产，要求在舂制主型及砂芯过程中，对于影响收缩的部位应多放疏松层(如草把子、干砂、锯末等)。由于树脂砂在浇注过程中会产生大量气体，如果排气不畅，将会对铸件质量造成影响，在浇注过程中易产生“放炮”现象，严重者会出现安全事故，这就需要做好树脂砂的排气工作，实践证明，采用草绳或铸造用空心尼龙绳可有效保证树脂砂排气顺畅。对于冷铁、浇口等严格按工艺图样要求卧放，下芯时按中心线量好尺寸，保证尺寸符合图样要求，由班组、工段、技术科三级联检，确保尺寸准确。为防止铸件粘砂，要求砂型、砂芯要舂实，保证强度，并做好涂料涂刷工作，涂料种类采用醇基锆粉涂料，涂层厚度保证在1.5mm以上。

3.浇注

（1）浇注前准备 保证型腔、浇口清洁干净，按工艺要求压好压铁，通过计算，该铸件需压铁重为500t，准备好保温剂及覆盖剂。

（2）浇注系统参数 浇注采用两包合浇，包孔直径和数量为：1#浇包2—f110mm，2#浇包2—f110mm。浇注系统设置为：直浇道4—f140mm、横浇道为f140mm，内浇道为两层分布，每层为28—f80mm。

（3）浇注过程 浇注共分两次完成。第一次浇注需钢液340t，分两包浇注，两精炼包均装钢液170t，浇注前测各包钢液温度，浇注温度1540～1555℃。浇注前两包均进行外引流。

浇注时要求两包4孔齐开，全流浇注，当钢液上升到分型面以上350mm时两精炼包各关一孔，两包均用单孔浇注，浇完为止，浇注时仔细观察，严禁渣子进入型腔。第一次浇注结束后1号冒口的高度为1400mm左右（距离分型面），浇注结束后立即向1#冒口内撒入厚度大于250mm的保温剂。

第二次浇注在第一次浇注后30～45min进行，需钢液12.5t，浇注温度应高于1590℃，包孔1—f80mm，通过冒口专用浇口向两个1#冒口同时补浇，浇完为止，第二次浇注后1#冒口的高度为1800mm左右，浇注结束后向1#冒口内撒厚度大于250mm的保温剂，并加盖芯保温。

二、清理过程控制

1.落砂与切割冒口

为了有效利用能源，降低生产成本，确定采用铸件余热，切割两端最大的1#冒口，要求切割时铸件温度高于300℃，每个冒口切割都要一次完成，不能间断，冒口割掉后放在原处不动，在割口四周覆盖400mm厚干砂，48h后将冒口移走。

冒口移走后落砂，余热切割冒口根、浇口、飞边，除割筋外，铸件上其余附着物都要清理干净。进窑时的毛坯重约210t。

为防止铸件冒口切割后出现裂纹，要求其余冒口需进窑加热后切割，保证冒口切割温度≥250℃。在冒口切割完后，将铸件装炉进行热处理。

2.热处理

热处理工序是保证铸件获得理想性能的重要一环，根据铸件特点，结合以往处理厚大铸件的生产经验，我们决定采用正火+回火热处理方式。热处理曲线如图2所示。

图2 立辊机架性能热处理工艺

热处理后对附铸试块进行力学性能检测，结果见表3。经检测性能完全符合要求。

表3 力学性能检测结果

3.精整

铸件经粗加工后，返回铸钢分厂进行精整，包括碳弧气刨、打磨、无损检测、划线、补焊及最终热处理等过程。

（1）碳弧气刨 清除铸件表面氧化皮、超声波检测缺陷，并按补焊工艺要求对缺陷开出合适坡口等。

（2）打磨 采用角磨机将铸件表面打磨光滑，符合无损检测要求。对于补焊处，表面达到焊前合格。

（3）无损检测 按图样及技术规范要求，做好铸件的UT、MT检测，确保铸件合格。

（4）划线 在铸件返回精整及缺陷补焊合格后，检查员均需对铸件尺寸进行检查，确保尺寸符合图样要求，对尺寸超差部分应在铸件上标记清楚，由清理、热焊工段进行修复。

（5）补焊 对于铸件缺尺及缺陷部位，按补焊工艺进行补焊，采用ER50—6焊丝，直径为1.2mm，铸件补焊预热温度≥150℃，焊后需做MT、UT检测，确保补焊合格。

（6）最终热处理 在铸件无损检测及尺寸检查均合格后，为消除焊补应力、稳定组织，对立辊机架进行最终去应力退火处理，工艺曲线如图3所示。

图3 立辊机架最终去应力退火工艺曲线

三、结语

立辊机架精整后，经用户的严格验收，铸件尺寸符合设计要求，表面光洁、平整，经UT、MT检测均符合要求。通过严抓过程控制，有效保证了产品的质量，为同类四柱立辊机架生产提供了成功经验。