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1、3#连铸方坯生产中节距履带钢工艺研究薛 艳(攀钢钒轨梁厂)摘 要：主要论述了3#连铸方坯生产中节距履带钢的意义和依据，介绍了3#连铸方坯生产中节距履带钢生产的条件和技术措施。通过调整炼钢工艺、改进轧制工艺，采用3#连铸方坯生产了190、203、216中节距履带钢，产品综合合格率达99.5%，成材率为92.9%。关键词：连铸方坯；履带钢；推土机；挖掘机 0 引言履带钢主要用于制作推土机、挖掘机履带。履带板按机型和节距分类可分为：推土机260、228、216、203、190、175、171、135八种节距；挖掘机260、228、216、203、190、175、171、154、140、135、106
2、和101等11种节距；摊铺机155、146两种节距。履带板产品总计21个规格，全球的市场总需求量在40万t以上。在这所有的产品中171至260的七大类14个规格的中大节距履带板占总需求量的80%以上。但随着小型机械设备的日益增多，中节距履带板正处在逐步上升的过程。预计10年后，中节距履带板可能占全球市场的30%左右。中国工程机械用履带板市场年需求量约10万t，钢种为23MnB、25MnB，节距以190、216、228为主。攀钢可生产的履带钢产品为挖掘机用190履带钢、推土机用203、216、228节距履带钢四个规格，每年年产量在3万t左右。在3#连铸方坯投产之前，攀钢216、203、190履带
3、钢采用两火成材生产工艺，生产成本较高，市场竞争力弱。3#连铸方坯投产之后，为190、203、216等中节距履带钢实现一火成材提供了契机，同时研究中节距履带钢一火成材生产工艺，对于降低生产成本、提高产品市场竞争力意义重大。1 中节距履带钢原生产工艺介绍 在3#连铸方坯投产之前，攀钢生产190、203、216中节距履带钢采用两火成材工艺，方坯按现行低合金钢加热制度进行加热；第一次分别轧制成规格为200 mm200 mm、230 mm250 mm和210 mm280 mm的中间坯；经二次加热后轧制成履带钢，其具体生产工艺流程分别见图13。1E1846履带板钢950-800-850轧机二次加热2002
4、00中间坯950-800轧机280380360450原料坯图1 190履带钢工艺流程203履带板钢950-800-850轧机二次加热230250中间坯950-800轧机280380360450原料坯图2 203履带钢工艺流程216履带板钢950-800-850轧机二次加热210280中间坯950-800轧机280380360450原料坯图3 216履带钢工艺流程2 一火成材与二火成材对比一火成材与二火成材相比较，最根本的是可以节能、降耗、提高产量、降低成本和减少环境污染。据统计，一火成材与二火成材相比：可提高钢材成材率，降低能源消耗30%40%，降低钢材生产成本10%15%。二火成材一是多进一
5、次加热炉加热，增加了热能、电能及生产用水的消耗，以及操作人员和检修费用；二是降低了产量，二次加热，使生产周期延长，劳动生产率降低，钢坯的烧损率增加；三是加重了环境污染，加热炉向大气排放大量的烟气，加重了环境治理上的困难。对比可知，二火成材是造成能耗高、成本高、产量低、污染环境严重的重要原因，而一火成材对二火成材中存在的问题，都可以从根本上得到解决和改善。3 3#连铸方坯生产中节距履带板可行性研究3.1 加热炉可行性攀钢轨梁厂采用步进式加热炉加热，坯料定尺为3.88.0 m， 履带钢定尺12 m，通过如下计算公式（1），计算履带钢46倍定尺相对应的坯料长度，从而探究3#连铸方坯生产中节距履带钢加
6、热炉加热能力的可行性，并且从中选择最优方案，具体参数见表1。 （1）式中，L-坯料长度，n-倍尺数，l-定尺长度，q-切头切尾长，m-成品单重，M-坯料单重，a-烧损率。表1 履带钢成品倍尺与坯料长度对应品种成品单重/kg.m-1定尺长度/m切头尾长/m烧损/%坯料单重/ (kg.m-1)倍尺对应的坯料长度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 轧机前后场地可行性在型钢轧制方案设计中，除了考虑加热炉的装炉能力之外
7、，还需要考虑不同轧机前后场地的限制（这里所说的机前是指第一道次咬入侧，机后指第一道次轧出侧）,攀钢轨梁厂950线轧机前后场地实际尺寸如表2所示。 表2 950线轧机前后场地长度 m950800I800II850机前机后机前机后机前机后机前机后28334848676775-各机架前后的轧件长度随坯料的变化而变化，其计算如式（2）。 （2）式中，n-延伸系数，S-前一道次轧件面积，s-当前道次轧件面积，L-当前道次轧件长，l-前一道次轧件长。具体数据如表3所示，由表3可见，在轧制190履带钢时，选择72 m定尺，6.8 m长度的坯料时，800架轧完，其轧件长达到69.8 m，超出场地的最大容纳能力
8、67 m，所以该尺寸的来料方案被否决；再看190履带钢轧制，48 m定尺，4.6 m长度的坯料，虽然同时满足加热炉的装炉能力和场地的容纳能力，但不经济，所以该方案也被否决，最后在客观条件满足的条件下，190履带钢的最优选择是60 m定尺，5.7 m原料坯。同理，203履带钢也选择60 m定尺，6.4 m原料坯，216履带钢则选择48 m定尺，6.7 m原料坯。 表3 不同坯料对应的轧件长度 m 品种坯料长度定尺长度950800800850备注机前机后机前机后机前机后机前机后1904.64817.3 19.0 36.5 38.1 39.7 46.6 46.6 51.7 不经济5.76023.8
9、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 场地受限2035.2489.1 10.8 28.3 29.9 41.8 48.7 48.7 52.8 不经济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 场地受限2166.74811.8 14.0 36.5 38.6 53.8 62.7 62.7 68.0 3.3 压缩比计算通过对加热炉装炉能力的探究以及
10、对场地容纳能力的测算，确定了攀钢轨梁厂950线用3#方连铸坯生产中节距履带钢的加工能力。下面通过对压缩比进行计算，探索本方案生产的履带钢产品是否满足性能指标要求。那么，究竟多大的压缩比才能满足钢材性能的要求。为了使轧材内部组织致密，具有较好的机械性能,碳素钢和低合金钢一般取最小压缩比6，不锈钢及耐热钢等一般最小压缩比为8 ，高速钢及工具钢等取最小压缩比为10。国外连铸坯压缩比与质量的关系见表4。下面，计算3#连铸方坯生产履带钢的压缩比，其计算公式如式（3）： （3）式中，n为压缩比，M为坯料单重，m为成品单重 。具体数值如表5所示，通过与表3的对比，不难看出，从压缩比的角度分析，3#连铸方坯生
11、产中节距履带钢其机械性能和其他性能良好。表4 国外连铸坯压缩比与质量的关系报告者 最小压缩比 效果 皮尔斯(Pierce) 4破坏一次,具有良好的物理性能托马斯(Thomas) 45中心不均匀部分均匀化 哈利戴(Halliday) 48柱状晶被破坏 皮尔逊(Pearson) 67足够满足钢材性能 塔曼(Tarmann) 6高合金钢组织均匀 利特伍德(Littlewood) 9机械性能及其它性能良好 普里查德(Prichard）明田、牛岛 10内外组织均匀,机械性能均匀 卡本（Cabzeb）6满足碳素钢、低合金钢要求 8满足不锈钢、耐热钢要求 10满足工具钢、高速钢要求 表5 3#连铸方坯轧制履
12、带钢的压缩比品 种成品单重/(kg.m-1)坯料单重/(kg.m-1)压缩比190履带钢28.13312 11.1203履带钢31.5312 9.9216履带钢40.29312 7.74 工艺改进4.1 炼钢工艺调整压缩比减小后，为了保证成品钢材淬透性、夹杂物等性能指标，炼钢工艺对脱氧工艺进行了优化。同时调整履带钢内控化学成分范围，重点控制C和Mn在中上限，提高钢的淬透性；在转炉出钢后增加Al脱氧的力度、LF炉精炼过程对钢液进行改性，降低渣中的FeO。4.2 轧制工艺改进对于推土机用的单齿履带钢，它属于非对称的复杂断面型材，不均匀变形严重，轧制难度特别大。坯料由矩形变为方坯后，履齿、引导边、非
13、引导边三部分不均匀变形更为严重，因此，为了保证轧制出合格的履带钢产品，轧制工艺必须进行优化改进，工艺改进主要集中在950轧机，推土机用履带钢（单齿）950轧机孔型系统见图4。工艺改进要点如下：1）将不均匀变形集中在950轧机消化，否则影响成品规格与表面质量。2）减小950与800I架轧机帽型孔宽度，保证800I架轧机3孔（履带雏形孔）变形较均匀，203履带钢改进前后对比见表6。3）由于坯料规格减小，950轧机第2孔压下展宽量减小，由此引起履带钢引导边金属量减少，为了保证成品引导边尺寸合格，必须增加950轧机第3孔（梯形孔）大头金属量，即大小头金属不对称比例（cb）增大，改进前为2.1，改进后为
14、2.8。图4 单齿履带钢950轧机孔型系统 表6 3#连铸方坯轧制203履带钢帽型孔宽度（a）对比 mm对比950轧机第4孔800I架轧机第1孔800I架轧机第2孔改进前61.050.549.2改进后42.040.540.05 实施效果5.1 性能指标2011年上半年采用3#连铸方坯生产203、190、216节距履带钢大约1.26万t，从生产检验数据看，淬透性、晶粒度等性能指标100%满足技术条件要求。5.2 质量指标2011年上半年采用3#连铸方坯生产190、203、216节距履带钢1.26万t，综合合格率为99.5%，成材率为92.9%，不同品种具体指标情况见表7。6 结论 生产实践证明，
15、采用3#连铸方坯生产190、203、216中节距履带钢工艺是可行的。表7 不同履带钢的质量指标品种原料量/t检查量/t合格量/t合格率/%成材率/%1909432.08722.68700.299.7592.5203758.6724.2708.6 97.8 93.42162378.52227.92208.4 99.1 92.9合计12568.511674.711617.2 99.5 92.9参考文献1 段丕荣.攀钢1 # 连铸坯生产大型材最小压缩比探讨J.特钢技术，2007，3.2 王晓明.小型轧钢的 “一火成材之路J. 科技情报开发与经济， 2004，14（9）. 3 王廷溥.轧钢工艺学M .北京：冶金工业出版社，1989. 编辑 余文华收稿日期：2012-01-13
