王桂民 楊震華

(沈陽(yáng)重型機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧110014)

風(fēng)扇磨煤機(jī)作為高效、節(jié)能、環(huán)保型設(shè)備，在制煤行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。近來(lái)，隨著我國(guó)大型褐煤鍋爐的應(yīng)用，電站燃煤機(jī)組逐漸向大型化發(fā)展。600 MW及1 000 MW以上機(jī)組是我國(guó)東北能源基地建設(shè)的戰(zhàn)略規(guī)劃，因此褐煤鍋爐市場(chǎng)發(fā)展迅速。從近期國(guó)內(nèi)市場(chǎng)信息看，有12個(gè)600 MW機(jī)組即將在蒙東能源基地建設(shè)。而近期國(guó)外項(xiàng)目中，用戶所要求的磨煤機(jī)規(guī)格也基本選用MB或更大型號(hào)的風(fēng)扇磨煤機(jī)。

后盤是風(fēng)扇磨煤機(jī)關(guān)健件，后盤中心部分為鑄件，外圈采用鍛件，分成三塊，焊在中心部分。材質(zhì)為原蘇聯(lián)牌號(hào)20Г1ФЛ，其制造技術(shù)屬俄羅斯專用技術(shù)，國(guó)內(nèi)尚無(wú)科研成果可借鑒。為實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)，我公司決定試制MB型風(fēng)扇磨煤機(jī)后盤鑄件。

1 技術(shù)要求

后盤鑄件圖見圖1。鑄件材質(zhì)為20Г1ФЛ，其化學(xué)成分和力學(xué)性能要求見表1。

該鑄件要進(jìn)行超聲波探傷，其檢測(cè)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)SZ2106-1991風(fēng)扇磨機(jī)輪轂和輪盤供貨條件。

圖1 后盤鑄件簡(jiǎn)圖Figure 1 The schematic drawing for the back disk casting

化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)力學(xué)性能CSiMnPSVTiRm/MPaRe/MPaA(%)Z(%)ak/J.cm-20.16～0.250.20～0.500.90～1.40≤0.050≤0.0500.06～0.12≤0.05≥510≥340≥17≥25≥49.1[4]

2 試制過(guò)程

冶煉—鑄造—打箱及清理水冒口—熱處理—檢測(cè)—精整—加工。

2.1 冶煉

20Г1ФЛ屬于新鋼種，該鋼種工藝性能較差，易產(chǎn)生裂紋。這對(duì)冶煉、鑄造、熱處理帶來(lái)一定難度。因此，我們根據(jù)其特點(diǎn)，制定工藝方案。為了保證鑄件鋼水的質(zhì)量要求，我們?cè)? t EBT交流電弧爐中冶煉20Г1ФЛ鋼水，采用氧化-還原法進(jìn)行冶煉操作，其冶煉操作要點(diǎn)如下：

2.1.1 冶煉前的準(zhǔn)備

(1)保證入爐原材料(包括廢鋼、氧化劑、還原劑、各種冶金輔具等)的干燥，防止因原材料潮濕造成成品鋼水氣體超標(biāo)。

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(2)入爐廢鋼中，保證殘余元素足夠低，防止因殘余元素超標(biāo)對(duì)鑄件的性能造成影響。廢鋼應(yīng)選擇碳素鋼和優(yōu)質(zhì)生鐵。

2.1.2 熔化期

電極進(jìn)行穿井后，在爐底形成熔池。熔化過(guò)程中可以進(jìn)行吹氧助熔，氧氣壓力控制在(5～8)MPa。熔化過(guò)程中防止塌料造成鋼水噴濺和斷電極等事故。

2.1.3 氧化期

爐料全部熔化后，即進(jìn)入氧化期，主要去鋼中的P元素和氣體，應(yīng)保證脫碳量≥0.30%，除渣P≤0.015%。扒除90%的氧化渣后方可進(jìn)行還原操作。

2.1.4 還原期

還原期采用綜合脫氧方式，調(diào)整成分達(dá)到要求范圍，釩鐵應(yīng)在出鋼前15 min加入爐內(nèi)。還原期應(yīng)保證大于15 min的靜沸騰時(shí)間，保證鋼中氣體及夾雜物有充分上浮時(shí)間。加釩鐵前應(yīng)對(duì)鋼水進(jìn)行預(yù)脫氧處理，保證釩鐵正常吸收，避免因?yàn)檫€原不好使釩鐵成分出現(xiàn)號(hào)外的情況。

2.2 鑄造

結(jié)合圖紙可以看出，輪轂體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但尺寸精度要求高，且探傷等級(jí)要求比較嚴(yán)格，給鑄造帶來(lái)一定的難度。根據(jù)后盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們采用砂型組芯造型方法。為保證木型精度，木型及芯盒均為全木制實(shí)樣木型。造型材料選用呋喃樹脂砂，表面刷(2～3)mm厚的醇基鋯英粉涂料，防止后盤表面粘砂。在冒口補(bǔ)縮的末端區(qū)域，我們適當(dāng)?shù)姆磐饫滂F，以防鋼水補(bǔ)縮不夠而產(chǎn)生縮孔、縮松等鑄造缺陷。

2.2.2 有關(guān)工藝參數(shù)

(1)工藝縮尺

參考我廠以前生產(chǎn)后盤的資料，結(jié)合我廠具體的生產(chǎn)情況以及實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并通過(guò)試生產(chǎn)實(shí)踐，確定收縮量為1.8%。

(2)加工余量

通過(guò)技術(shù)條件可了解到，后盤表面需全部加工。為使鑄件加工量適宜，能夠加工掉表面鑄造缺陷，根據(jù)我廠生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及鑄造工藝手冊(cè)，確定上、下、側(cè)表面加工量均為20 mm。

(3)澆注溫度

為避免產(chǎn)生裂紋及表面燒結(jié)粘砂，確定鋼水澆注溫度為1 550℃。

(4)打箱時(shí)間

由于該材質(zhì)開裂傾向較大，因此，澆注后必須嚴(yán)格控制打箱時(shí)間。

(5)澆冒口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)后盤的尺寸大小及鋼水用量，結(jié)合我廠的生產(chǎn)情況，為了確保鋼水快速充滿型腔，內(nèi)水口采用底返注入方式。由于冒口較大，因此設(shè)專用點(diǎn)冒口水口，且冒口貼保溫片，使冒口補(bǔ)縮效果更佳。后盤鑄造工藝簡(jiǎn)圖見圖2。

(6)清理及打磨

由于冒口較大，需加熱割除冒口，防止局部過(guò)熱產(chǎn)生裂紋。后盤表面清砂需徹底，水冒口根部及冒口增肉處要打磨徹底。處理時(shí)要保證不產(chǎn)生局部過(guò)熱，以避免裂紋的發(fā)生。

圖2 鑄造工藝簡(jiǎn)圖Figure 2 The schematic drawing for the foundry technique

2.3 后盤的熱處理

熱處理工序是保證鑄件獲得理想性能的重要一環(huán)，根據(jù)基礎(chǔ)試驗(yàn)所獲得結(jié)果采用正回火可以滿足工藝要求。其工藝操作要點(diǎn)如下：

(1)嚴(yán)格控制升溫速度保證零件緩慢升溫、均勻的加熱，從而避免由于熱應(yīng)力引起開裂。

(2)正確控制奧氏體化溫度，是整個(gè)熱處理過(guò)程中至關(guān)重要的一環(huán)，它決定了最終獲得的組織和性能。為了正確掌握和控制零件實(shí)際溫度，應(yīng)配合使用鎧裝熱電偶接觸零件測(cè)溫和爐子儀表測(cè)溫。

3 試制結(jié)果

采用上述工藝我們?cè)囍屏藘杉蟊P鑄件，熱處理后的力學(xué)性能測(cè)定結(jié)果見表2，其力學(xué)性能均達(dá)到了要求。熱處理后的組織為鐵素體+珠光體。

表2 后盤鑄件熱處理后的力學(xué)性能Table 2 The mechanical property of the back disk casting after heat treatment

4 結(jié)論

通過(guò)后盤鑄件的生產(chǎn)實(shí)踐，基本掌握了后盤的制造技術(shù)，為今后的批量生產(chǎn)積累了經(jīng)驗(yàn)。后盤鑄件生產(chǎn)實(shí)踐的成功，使大型風(fēng)扇磨機(jī)的關(guān)健部件實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，應(yīng)用前景廣闊，可創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。