3%23连铸方坯生产中节距履带钢工艺研究

1、攀 钢 技 术 233#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、1

2、40、135、106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

3、、203、190履带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

4、轧机二次加热200200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%

5、。二火成材一是多进一次加热炉加热，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

6、坯生产中节距履带钢加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

7、加热炉的装炉能力之外，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

8、出场地的最大容纳能力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

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 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

10、炉装炉能力的探究以及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

11、分析，3#连铸方坯生产中节距履带钢其机械性能和其他性能良好。攀 钢 技 术 25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

12、钢、高速钢要求 表5 3#连铸方坯轧制履带钢的压缩比品 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

13、。坯料由矩形变为方坯后，履齿、引导边、非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

14、例（cb）增大，改进前为2.1，改进后为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，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.