D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.08.014 第29卷第8期 北京科技大学学报 Vol.29 No.8 2007年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug:2007 大型板带轧机机架制造工艺研究 朱昌逑 马鞍山钢铁股份有限公司，马鞍山243000 摘要为实现大型轧机制造的国产化和降低轧机设备投资，结合马钢2250mm热轧机和2130mm冷轧机薄板生产线的特 点和需要，对大型板带轧机机架的制造工艺进行了研究。经预装配测试，轧机机架的制造精度完全达标，各项性能指标完全符 合设计的技术质量要求.2250mm热轧薄板和2130mm冷轧机薄生产线的工业试验结果表明：在确保轧机机架质量的前提 下，降低了设备投资，缩短了制作时间， 关键词大型板带轧机：机架：制造工艺 分类号TG333.7 保证大型板带轧机机架的加工及机架装配的精 度是大型机架的铸造制作难点之一].由SMSD 2机架的制造工艺 设计的马钢2250热轧机组粗轧机机架属特大型铸 2.1机架毛坯的铸造 钢件，最大外形尺寸为12070mm×4670mm× 由于机架为厚实大断面结构，按传统铸造易造 1610mm,单片质量235t,毛坯质量达285t,机架结 成结晶组织粗大，偏析严重，裂纹倾向较大；因钢水 构复杂，内部质量要求高，一般这种大型铸件由重型 充型速度慢，对上箱型砂烘烤强烈，落砂倾向较大； 制造企业铸造，冶金企业铸造这种大型机架比较少， 机架探伤要求高，内窗口四个圆弧及轧制线区域内 本文以马钢2250热轧机组中重量最大、制造难度 不允许焊补，而圆弧处又极易出现铸造缺陷：仅靠冒 最高的R2粗轧机机架为例对毛坯制作、加工及装 口补缩机架不够，窗口立柱仍会存在缩松区域，需设 配等大型板带轧机机架制作的基本工艺进行研究， 置外冷铁控制铸件冷却凝固可]. 1钢水的冶炼 针对以上工艺技术难点，为严格限制夹杂物，防 止产生缩孔、缩松、裂纹等铸造缺陷，解决关键部位 粗轧机机架毛坯单片质量达285t,冒口质量 不允许焊补的问题，要求铸造工艺具有高度保证 185t,需要经过精炼的470t钢水来保证浇注，根据 性].为确保铸造工艺设计的准确无误，采用与清 相关的规范要求，铸件的化学成分（质量分数） 华大学联合研制开发的FT-STAR凝固模拟软件， 为：C0.18%~0.25%,Si0.30%~0.60%, 对机架俦件充型和凝固过程进行模拟，通过有限元 Mn0.80%~1.0%,P≤0.02%，S≤0.015%，Cr≤ 软件IDEAS分析凝固、冷却过程中的热应力、应变 0.3%,N≤0.4%，Mo≤0.015%：力学性能指标为： 情况，并利用铸造工艺计算机辅助分析，优化、完善 屈服强度o,≥230MPa,抗拉强度，≥450MPa,断 铸造工艺，模拟结果表明：充型结束时，铸件最大温 面收缩率≥31%，冲击韧性A(20℃)≥27J,硬 差约为25℃（如图1所示）·浇注后3h的凝固状态 度HB130~170.为此，在工艺设计上采用3座 凝固壳示意图如图2所示（不包括两相区），为了 120tLF精炼炉同步冶炼，根据渣流动性适当加石 透视凝固补缩通道，模拟分析软件后处理对铸件进 灰或铝钒土快速造合格渣，加强精炼前期的强搅脱 行了局部剖切，由图2可知，铸件保持畅通的顺序 硫工作；在升温操作上尽量保证一次升温达到目标 凝固方式.计算得到疏松情况如图3所示8.从 值；在停止加热和强搅一定时间后，再加合金进行微 图3中可知铸件在图中斑点处可能出现少量疏松， 合金化，将合金元素调至目标值；此外，在精炼后期 因此少量疏松部位要进步加强冷铁的激冷效果，即 要有充分的弱搅时间，并通过“三包联浇”的工艺，确 可消除疏松.由于铸件整体基本上对称，图中疏松 保提供充足的浇注所需的优质钢水， 位置只显示了1/4（其他三个对称位置疏松程度相 收稿日期：2007-05-30修回日期：2007-06-28 对较小)，总之，冒口能充分补缩铸件，铸件凝固前 作者简介：朱昌速(1946-)，男，高级工程师 补缩通道畅通，冷铁设计需改进后才能满足铸件顺大型板带轧机机架制造工艺研究 朱昌逑 马鞍山钢铁股份有限公司‚马鞍山243000 摘 要 为实现大型轧机制造的国产化和降低轧机设备投资‚结合马钢2250mm 热轧机和2130mm 冷轧机薄板生产线的特 点和需要‚对大型板带轧机机架的制造工艺进行了研究．经预装配测试‚轧机机架的制造精度完全达标‚各项性能指标完全符 合设计的技术质量要求．2250mm 热轧薄板和2130mm 冷轧机薄生产线的工业试验结果表明：在确保轧机机架质量的前提 下‚降低了设备投资‚缩短了制作时间． 关键词 大型板带轧机；机架；制造工艺 分类号 TG333∙7 收稿日期：2007-05-30 修回日期：2007-06-28 作者简介：朱昌逑（1946—）‚男‚高级工程师 保证大型板带轧机机架的加工及机架装配的精 度是大型机架的铸造制作难点之一［1—2］．由 SMSD 设计的马钢2250热轧机组粗轧机机架属特大型铸 钢件‚最大外形尺寸为12070mm ×4670mm × 1610mm‚单片质量235t‚毛坯质量达285t‚机架结 构复杂‚内部质量要求高‚一般这种大型铸件由重型 制造企业铸造‚冶金企业铸造这种大型机架比较少． 本文以马钢2250热轧机组中重量最大、制造难度 最高的 R2粗轧机机架为例对毛坯制作、加工及装 配等大型板带轧机机架制作的基本工艺进行研究． 1 钢水的冶炼 粗轧机机架毛坯单片质量达285t‚冒口质量 185t‚需要经过精炼的470t 钢水来保证浇注．根据 相关的规范要求［3—4］‚铸件的化学成分（质量分数） 为：C 0∙18％ ～ 0∙25％‚Si 0∙30％ ～ 0∙60％‚ Mn0∙80％～1∙0％‚P≤0∙02％‚S≤0∙015％‚Cr≤ 0∙3％‚Ni≤0∙4％‚Mo≤0∙015％；力学性能指标为： 屈服强度 σs≥230MPa‚抗拉强度 σb≥450MPa‚断 面收缩率 ψ≥31％‚冲击韧性 Akv（20℃）≥27J‚硬 度 HB 130～170．为此‚在工艺设计上采用3座 120t LF 精炼炉同步冶炼‚根据渣流动性适当加石 灰或铝钒土快速造合格渣‚加强精炼前期的强搅脱 硫工作；在升温操作上尽量保证一次升温达到目标 值；在停止加热和强搅一定时间后‚再加合金进行微 合金化‚将合金元素调至目标值；此外‚在精炼后期 要有充分的弱搅时间‚并通过“三包联浇”的工艺‚确 保提供充足的浇注所需的优质钢水． 2 机架的制造工艺 2∙1 机架毛坯的铸造 由于机架为厚实大断面结构‚按传统铸造易造 成结晶组织粗大‚偏析严重‚裂纹倾向较大；因钢水 充型速度慢‚对上箱型砂烘烤强烈‚落砂倾向较大； 机架探伤要求高‚内窗口四个圆弧及轧制线区域内 不允许焊补‚而圆弧处又极易出现铸造缺陷；仅靠冒 口补缩机架不够‚窗口立柱仍会存在缩松区域‚需设 置外冷铁控制铸件冷却凝固［5］． 针对以上工艺技术难点‚为严格限制夹杂物‚防 止产生缩孔、缩松、裂纹等铸造缺陷‚解决关键部位 不允许焊补的问题‚要求铸造工艺具有高度保证 性［6］．为确保铸造工艺设计的准确无误‚采用与清 华大学联合研制开发的 FT—STAR 凝固模拟软件‚ 对机架铸件充型和凝固过程进行模拟‚通过有限元 软件 IDEAS 分析凝固、冷却过程中的热应力、应变 情况‚并利用铸造工艺计算机辅助分析‚优化、完善 铸造工艺．模拟结果表明：充型结束时‚铸件最大温 差约为25℃（如图1所示）．浇注后3h 的凝固状态 凝固壳示意图如图2所示（不包括两相区） ［7］．为了 透视凝固补缩通道‚模拟分析软件后处理对铸件进 行了局部剖切．由图2可知‚铸件保持畅通的顺序 凝固方式．计算得到疏松情况如图3所示［8］．从 图3中可知铸件在图中斑点处可能出现少量疏松‚ 因此少量疏松部位要进步加强冷铁的激冷效果‚即 可消除疏松．由于铸件整体基本上对称‚图中疏松 位置只显示了1／4（其他三个对称位置疏松程度相 对较小）．总之‚冒口能充分补缩铸件‚铸件凝固前 补缩通道畅通．冷铁设计需改进后才能满足铸件顺 第29卷 第8期 2007年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．8 Aug．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．08．014