浅谈沙钢铸造生产的技术进步
2002-11-12 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
摘 要：介绍了从1994年初至今，铸造车间不断追求技术创新，走上了一条技术进步之路。铸造生产技术水平迅速提高，劳动生产率大大提高，铸件质量不断改进，人均创效益逐年上升，同时降低职工劳动强度，能源得到一定程度的节约，环境得以明显改善。
关键词：铸造 技术进步 铸造设备 铸造工艺 轧辊材质
0 概述 江苏沙钢集团公司铸造车间的前身是机修车间的铸件组，1993年年底公司投资新建的铸造车间落成，铸件组发展为一个独立管理车间，定编人员约79人。目前，定编作业人员仅32人。车间生产组织形式为：5t冲天炉生产普通灰铸件；3t工频炉熔炼球合金轧辊；1t中频炉与250kg中频炉双联熔炼双金属符合辊套。通过实施先进技术，在车间定编人员不断减少的情况下，车间平均月产量仍呈上升趋势，1998年到2001年期间更为明显。
1 铸造设备的进步
1.1 熔炼设备
熔炼设备从原来的单一的冲天炉，发展到目前的1台3t工频炉、1台1t中频炉、1台250kg中频炉，车间熔炼能力不断提高，组织生产更灵活、柔性化。
（1）新车间的5t双排大间距倒置大风口热风炉胆冲天炉淘汰了机修铸件组的1t多排小风口冲天炉。带来的效益有： 1）5t冲天炉径大，生铁炉料不再需要靠人工用铁锤砸断，减轻了操作者的劳动强度。
2）冲天炉风口排数的减少及大风口的应用，提高炉内送风速度，促进底焦的完全燃烧，热损失减少，保证了炉况的稳定；拉长了燃烧区，提高了炉内高温区的温度，从而可获得提高的铁水温度，降低了废品率，提高铸件材质性能。
3）热风炉胆可使冲天炉利用炉气余热，进行预热送风，既可提高铁水温度，又可节约焦碳，提高了熔炼热效率。
（2）感应电炉熔炼铸铁有着冲天炉无法比拟的优点，其在国内铸造生产企业的应用日益广泛。车间从无限冷硬轧辊的批量生产组织考虑，向公司提出添置1台3t共频无芯感应电炉。1995年投产的工频炉给熔化工部带来了一系列的效益： 1）批料熔炼速度快，且有较高的过热温度，可提高铁质量和铸件成品率，熔炼工艺灵活，便于组织生产。
2）合金元素烧损少，合金成分和温度易调整和控制，铁水化合成分均匀，氧化夹杂物少，使所生产的球铁轧辊质量得到更可靠的保证，并降低轧辊生产成本。
3）可由同一炉子生产出不同成分合金，车间生产的铸件材质范围从普通灰铁件和球铁件迅速扩展到多种合金铸铁件。
4）对炉料的适应性强，可从整支废辊到细小的铁屑，而普通冲天炉冲天炉不能用处理废料与铁屑作炉料。这一点对车间而言尤为重要。因为使用该工频炉后，可使用当时车间内积存了大量轧辊机加工铁屑，铁屑中含有大量贵重镍、钼、铬合金，是降低轧辊生产成本的一条最有效益的途径，同时也具有很大的节能效果。
5）修筑炉料简便，比冲天炉修炉、开炉准备的劳力和材料耗费少。
6）加料过程可完全由行车来完成没，而5t冲天炉的加料仍然需由人工加料，因而使操作者劳动强度大大降低。
7）产生烟雾少，减轻了对环境的污染；炉子周围温度低，噪音小，作业环境好。
（3）1999年10月车间为组织生产铸钢件，购置了1台250kg的中频无芯感应电路。在年底的符合辊生产中，与3t工频炉双联熔炼，完成了对复合辊材质的熔炼试验任务。为成批生产高附加值的复合辊套，于2000年9月车间再增加1台1t的中频无芯感应电炉。近年来中频电炉的运用得到迅速发展，它比工频炉更具优势，熔炼特点主要为：
1）中频炉电效率高，熔炼时间短，耗电省。
2）适合炼各种金属材料的熔炼。
3）占地较少，投资较低，与工频炉比较不需要配置大量补偿电容器。
4）熔炼品种灵活，炉内铁水可倒空，而工频炉铁液不宜倒空。
5）炉料的适应性很强。
6）产生烟雾少，符合环保要求。
1.2 造型工装设备
轧辊的研制生产打破了车间原来单一砂型铸造工艺，也带来了工装设备的发展，如轧辊生产采用金属型工装，复合辊套采用离心机生产。金属型的运用，既提高了成型速度，又减轻了操作者的劳动强度。1999年10月，车间购置1台J526型托轮式离心铸造机用于复合辊套的生产。
1.3 热处理设备
复合辊套的生产工艺需要进行热处理，1999年9月车间购置1台燃油热处理炉用于复合辊套的退火。
2000年7月，为杜绝用于烘干轧辊砂箱、底箱、冒口箱的烘窑冒黑烟现象，车间对燃煤烘窑进行彻底改造，采用了燃油加热，减少烟尘，车间环境大为改善，有利职工身体健康。
2 铸造工艺的进步
从生产普通灰铸件为主到生产合金轧辊为主，生产工艺也从单一的普通砂型铸造，发展到特种铸造工艺，如整铸型轧辊生产采用的金属型铸造，双金属复合辊套生产采用的离心铸造。离心铸造法是生产复合辊套的先进方法，能使内外层不同材质金属达到良好熔合而保证符合辊的铸造质量。
3 轧辊材质的进步
在公司炼钢轧钢的主要采用铸锭开坯扎制方式时，车间主导产品为灰铁钢锭模。随着公司连铸连轧技术的迅速发展，车间主导产品随之转向生产各种材质的轧辊。公司棒线材连扎技术的提高对轧辊的性能要求也不断提高，车间对棒线材轧辊材质相应不断进行改进。轧辊材质的改进历程如下。
3.1 生产型钢轧辊
1994年铸造车间主要生产型钢轧辊，材质为低、中、高镍铬钼无限冷硬合金轧辊，生产能力逐渐满足公司轧材车间的轧辊量的需求，减少外购轧辊量。
3.2 研制棒线材轧辊
1997年随着公司对棒先轧辊生产任务的下达，型钢轧辊材质不能满足棒线材扎制要求。于是，车间组织人员进行棒线材轧辊材质开发，研制出中镍铬钼球墨铸铁合金轧辊、铬钼球墨铸铁合金轧辊，并逐渐为棒线材生产线所采用。
3.3 研制双金属离心复合轧辊
1999年，由于当时外购的精轧辊质量优于车间自制轧辊，几乎所有棒线材轧线的精轧辊均从外厂采购。在这种外来压力下，为加强车间的轧辊竞争力，必须尽全力攻克精轧辊质量关。
1999年10月车间开始试制双金属离心复合轧辊，采用3t工频炉与250kg中频炉双联熔炼，分别提供内、外层铁水。辊套外层材质为奥贝球铁，内层为低合金高强度灰铁，工艺方法为离心铸造。经过几个月的试制，于200年4月份开发成功，并开始了复合扎套的小批量生产，经车间扎制使用比较，扎制性能比外购保定等厂家生产的精轧辊高，普遍为公司各轧钢车间所乐用。
2001年4月以后，车间采用1t 中频炉与250kg中频炉双联熔炼铸造复合辊。目前公司计划将在更多规格上推广使用复合轧辊，复合轧辊的扩展工作将是车间今后一段时期内一项重要的技术工作。
4 检测手段的进步
在冲天炉熔炼生产中，几乎无检测仪器，单纯依靠操作工的经验估测铁水温度，确定烧注温度。目前，车间已有较先进的检测手段，既有基本的元素成分化验，又采用了先进方便的红外线册测温仪测量铁水出铁、烧注温度。红外线测温仪具有测试精度高，重复性好，动态响应快，测量范围宽，适应环境能力强的特点，可使轧辊生产工艺控制更为科学客观，也有利于轧辊质量的稳定。
5 其它原辅材料的选用改进
（1）冲天炉曾以冶金焦和土焦碳作燃料使用了一段时期，后通过从焦碳的固定碳含量、发热值大小、块度均匀度、强化大小、含硫量及铸件质量、熔炼热效率等方面进行比较，证明质优价高的铸造焦碳在制造生产中更为经济合理。此后，采购部门定点采购镇江铸造焦供应车间，为获得高温低硫的优质铁水提供了保障。
（2）经过一段时期的轧辊生产后，为了加强孕育效果，增加轧辊材质强度，车间采用硅钡合金取代75号硅铁作为孕育剂，孕育效果明显转好。
6 小结
（1）不断吸取和引用新的技术对铸造生产技术的提高将产生很大的推动作用。
（2）铸造生产技术水平迅速提高，可使劳动生产率大大提高，铸件质量不断改进，人均创效益逐年上升，同时降低职工劳动强度，能源得到一定程度的节约，环境得以明显改善。
（3）实施技术进步工作不仅可提高车间的工艺装备水平，同时也锻炼提高了技术人员与操作人员的业务水平。 （4）随着沙钢集团公司的不断发展壮大，尤其是200万t热卷板项目的建设，必然向铸造车间提出更多等待解决的问题，技术进步工作任重而道远。
7 展望
（1）运用汽化模铸造新工艺生产高炉耐热铸件、轧钢导位等，可以高效大批量低成本生产精度要求高的铸件，为正在建设中的200万t热卷板项目提供性能可靠的铸件备品。
（2）将铸件生产设备与热处理工艺装备进行合理的配置，可生产导轮导辊等高附加值的产品，进一步扩展车间生产品种范围，提高车间生产效益。
关键词：铸造 技术进步 铸造设备 铸造工艺 轧辊材质
0 概述 江苏沙钢集团公司铸造车间的前身是机修车间的铸件组，1993年年底公司投资新建的铸造车间落成，铸件组发展为一个独立管理车间，定编人员约79人。目前，定编作业人员仅32人。车间生产组织形式为：5t冲天炉生产普通灰铸件；3t工频炉熔炼球合金轧辊；1t中频炉与250kg中频炉双联熔炼双金属符合辊套。通过实施先进技术，在车间定编人员不断减少的情况下，车间平均月产量仍呈上升趋势，1998年到2001年期间更为明显。
1 铸造设备的进步
1.1 熔炼设备
熔炼设备从原来的单一的冲天炉，发展到目前的1台3t工频炉、1台1t中频炉、1台250kg中频炉，车间熔炼能力不断提高，组织生产更灵活、柔性化。
（1）新车间的5t双排大间距倒置大风口热风炉胆冲天炉淘汰了机修铸件组的1t多排小风口冲天炉。带来的效益有： 1）5t冲天炉径大，生铁炉料不再需要靠人工用铁锤砸断，减轻了操作者的劳动强度。
2）冲天炉风口排数的减少及大风口的应用，提高炉内送风速度，促进底焦的完全燃烧，热损失减少，保证了炉况的稳定；拉长了燃烧区，提高了炉内高温区的温度，从而可获得提高的铁水温度，降低了废品率，提高铸件材质性能。
3）热风炉胆可使冲天炉利用炉气余热，进行预热送风，既可提高铁水温度，又可节约焦碳，提高了熔炼热效率。
（2）感应电炉熔炼铸铁有着冲天炉无法比拟的优点，其在国内铸造生产企业的应用日益广泛。车间从无限冷硬轧辊的批量生产组织考虑，向公司提出添置1台3t共频无芯感应电炉。1995年投产的工频炉给熔化工部带来了一系列的效益： 1）批料熔炼速度快，且有较高的过热温度，可提高铁质量和铸件成品率，熔炼工艺灵活，便于组织生产。
2）合金元素烧损少，合金成分和温度易调整和控制，铁水化合成分均匀，氧化夹杂物少，使所生产的球铁轧辊质量得到更可靠的保证，并降低轧辊生产成本。
3）可由同一炉子生产出不同成分合金，车间生产的铸件材质范围从普通灰铁件和球铁件迅速扩展到多种合金铸铁件。
4）对炉料的适应性强，可从整支废辊到细小的铁屑，而普通冲天炉冲天炉不能用处理废料与铁屑作炉料。这一点对车间而言尤为重要。因为使用该工频炉后，可使用当时车间内积存了大量轧辊机加工铁屑，铁屑中含有大量贵重镍、钼、铬合金，是降低轧辊生产成本的一条最有效益的途径，同时也具有很大的节能效果。
5）修筑炉料简便，比冲天炉修炉、开炉准备的劳力和材料耗费少。
6）加料过程可完全由行车来完成没，而5t冲天炉的加料仍然需由人工加料，因而使操作者劳动强度大大降低。
7）产生烟雾少，减轻了对环境的污染；炉子周围温度低，噪音小，作业环境好。
（3）1999年10月车间为组织生产铸钢件，购置了1台250kg的中频无芯感应电路。在年底的符合辊生产中，与3t工频炉双联熔炼，完成了对复合辊材质的熔炼试验任务。为成批生产高附加值的复合辊套，于2000年9月车间再增加1台1t的中频无芯感应电炉。近年来中频电炉的运用得到迅速发展，它比工频炉更具优势，熔炼特点主要为：
1）中频炉电效率高，熔炼时间短，耗电省。
2）适合炼各种金属材料的熔炼。
3）占地较少，投资较低，与工频炉比较不需要配置大量补偿电容器。
4）熔炼品种灵活，炉内铁水可倒空，而工频炉铁液不宜倒空。
5）炉料的适应性很强。
6）产生烟雾少，符合环保要求。
1.2 造型工装设备
轧辊的研制生产打破了车间原来单一砂型铸造工艺，也带来了工装设备的发展，如轧辊生产采用金属型工装，复合辊套采用离心机生产。金属型的运用，既提高了成型速度，又减轻了操作者的劳动强度。1999年10月，车间购置1台J526型托轮式离心铸造机用于复合辊套的生产。
1.3 热处理设备
复合辊套的生产工艺需要进行热处理，1999年9月车间购置1台燃油热处理炉用于复合辊套的退火。
2000年7月，为杜绝用于烘干轧辊砂箱、底箱、冒口箱的烘窑冒黑烟现象，车间对燃煤烘窑进行彻底改造，采用了燃油加热，减少烟尘，车间环境大为改善，有利职工身体健康。
2 铸造工艺的进步
从生产普通灰铸件为主到生产合金轧辊为主，生产工艺也从单一的普通砂型铸造，发展到特种铸造工艺，如整铸型轧辊生产采用的金属型铸造，双金属复合辊套生产采用的离心铸造。离心铸造法是生产复合辊套的先进方法，能使内外层不同材质金属达到良好熔合而保证符合辊的铸造质量。
3 轧辊材质的进步
在公司炼钢轧钢的主要采用铸锭开坯扎制方式时，车间主导产品为灰铁钢锭模。随着公司连铸连轧技术的迅速发展，车间主导产品随之转向生产各种材质的轧辊。公司棒线材连扎技术的提高对轧辊的性能要求也不断提高，车间对棒线材轧辊材质相应不断进行改进。轧辊材质的改进历程如下。
3.1 生产型钢轧辊
1994年铸造车间主要生产型钢轧辊，材质为低、中、高镍铬钼无限冷硬合金轧辊，生产能力逐渐满足公司轧材车间的轧辊量的需求，减少外购轧辊量。
3.2 研制棒线材轧辊
1997年随着公司对棒先轧辊生产任务的下达，型钢轧辊材质不能满足棒线材扎制要求。于是，车间组织人员进行棒线材轧辊材质开发，研制出中镍铬钼球墨铸铁合金轧辊、铬钼球墨铸铁合金轧辊，并逐渐为棒线材生产线所采用。
3.3 研制双金属离心复合轧辊
1999年，由于当时外购的精轧辊质量优于车间自制轧辊，几乎所有棒线材轧线的精轧辊均从外厂采购。在这种外来压力下，为加强车间的轧辊竞争力，必须尽全力攻克精轧辊质量关。
1999年10月车间开始试制双金属离心复合轧辊，采用3t工频炉与250kg中频炉双联熔炼，分别提供内、外层铁水。辊套外层材质为奥贝球铁，内层为低合金高强度灰铁，工艺方法为离心铸造。经过几个月的试制，于200年4月份开发成功，并开始了复合扎套的小批量生产，经车间扎制使用比较，扎制性能比外购保定等厂家生产的精轧辊高，普遍为公司各轧钢车间所乐用。
2001年4月以后，车间采用1t 中频炉与250kg中频炉双联熔炼铸造复合辊。目前公司计划将在更多规格上推广使用复合轧辊，复合轧辊的扩展工作将是车间今后一段时期内一项重要的技术工作。
4 检测手段的进步
在冲天炉熔炼生产中，几乎无检测仪器，单纯依靠操作工的经验估测铁水温度，确定烧注温度。目前，车间已有较先进的检测手段，既有基本的元素成分化验，又采用了先进方便的红外线册测温仪测量铁水出铁、烧注温度。红外线测温仪具有测试精度高，重复性好，动态响应快，测量范围宽，适应环境能力强的特点，可使轧辊生产工艺控制更为科学客观，也有利于轧辊质量的稳定。
5 其它原辅材料的选用改进
（1）冲天炉曾以冶金焦和土焦碳作燃料使用了一段时期，后通过从焦碳的固定碳含量、发热值大小、块度均匀度、强化大小、含硫量及铸件质量、熔炼热效率等方面进行比较，证明质优价高的铸造焦碳在制造生产中更为经济合理。此后，采购部门定点采购镇江铸造焦供应车间，为获得高温低硫的优质铁水提供了保障。
（2）经过一段时期的轧辊生产后，为了加强孕育效果，增加轧辊材质强度，车间采用硅钡合金取代75号硅铁作为孕育剂，孕育效果明显转好。
6 小结
（1）不断吸取和引用新的技术对铸造生产技术的提高将产生很大的推动作用。
（2）铸造生产技术水平迅速提高，可使劳动生产率大大提高，铸件质量不断改进，人均创效益逐年上升，同时降低职工劳动强度，能源得到一定程度的节约，环境得以明显改善。
（3）实施技术进步工作不仅可提高车间的工艺装备水平，同时也锻炼提高了技术人员与操作人员的业务水平。 （4）随着沙钢集团公司的不断发展壮大，尤其是200万t热卷板项目的建设，必然向铸造车间提出更多等待解决的问题，技术进步工作任重而道远。
7 展望
（1）运用汽化模铸造新工艺生产高炉耐热铸件、轧钢导位等，可以高效大批量低成本生产精度要求高的铸件，为正在建设中的200万t热卷板项目提供性能可靠的铸件备品。
（2）将铸件生产设备与热处理工艺装备进行合理的配置，可生产导轮导辊等高附加值的产品，进一步扩展车间生产品种范围，提高车间生产效益。
