提高薄板大铜瓦使用寿命的探讨

作者：安钢集团 吴天良 高英民 段安生

欢迎访问e展厅 展厅 10 锻压/冲压/轧制设备展厅 压力机, 空气锤, 锻压机床, 单柱液压机, 四柱液压机, ... 摘要：本文首先分析了影响薄板厂大铜瓦使用寿命的原因，介绍了制作过程中的冶炼、铸造工艺的特点和提高改进的部分。 一．问题的提出： 薄板大铜瓦是薄板厂轧机的重要零件，它的使用寿命直接影响着该厂的薄板产量。攻关前，薄板厂每月需要更换40块左右大铜瓦，严重影响了 薄板的正常生产，所以提高大铜瓦使用寿命就成了关键问题，降低铜瓦使用铸命就成了关键问题，降低铜瓦消耗迫在眉睫。 二．影响大铜瓦寿命的原因分析 通过多次在现场取得的调查结果分析，我们发现在影响大铜瓦的使用寿命的众多原因当中，有几个原因是主要的，需要作为重点来解决。 1．大铜瓦使用当中报废的原因主要是碎裂，出现碎裂的原因是铸件脆性高、抗冲击韧性较差，在强大的外力作用下发生脆性碎裂或产生裂纹。 2．轧机在轧制钢材过程中，铜瓦受到强烈的冲击和强大的压下力，压下力在两千吨左右。铜瓦除了要有高的抗冲击韧性外，还必须有较高的抗压强度。在这种恶劣的条件下，微小的内在缺陷或组织结构的不尽合理，都会造成铜瓦使用寿命的大大降低。 3．铜瓦本身铸造质量不是很稳定。这种合金含有熔点较高的锰、铁等元素，还含一定数量的铝（锰12%、铝8%、铁3%）。在熔炼、浇注过程中，铝在高温下极易氧化，形成的氧化物很不容易去除，附在铸件表面影响铸件的表面粗糙度及表面质量，夹杂在铸件当口的部分大大降低了铸件的机械性能，从而降低了使用寿命。所以必须加强熔炼操作，提高铜瓦质量的稳定性。 4．铜瓦在铸造过程中，铸件表面由于受铸型的激冷作用，其表层金相组织细密，综合性能高，但加工铜瓦时这一层都被加掉了，影响到了组织的强度和韧性。所以必须提高铸造金属型尺寸精度，减少加工余量，尽量保留表层附近的金相细密组织层。 5．这种合金结晶范围较小，形成层状凝固，体收缩较大，易形成集中缩孔。降低了铜瓦的抗压强度和抗冲击韧性。所以应采取更合理的铸造工艺，设置更合理的浇冒口系统，提高铸件内在质量。 三．采取的措施 1．改进金属型尺寸精度。金属型导热性好，散热快，可以得到细小、致密的结晶组织，提高铸件的力学性能。表层附近的金相组织细密，为了减少铜瓦的加工余量，尽量保留表层附近的金相细密组织层，必须提高铸造金属型的尺寸精度。由于用纯加工的办法制造金属型是很复杂的，也很困难，同时也不经济。只有用铸造成形的办法生产金属型内腔，内腔的形状就是铜瓦毛坯的外形。这就是用到两次铸造手段生产出铜瓦毛坯。其间必须解决好两次铸造尺寸的变化。首先，按照铜瓦毛坯各部尺寸计算生产铜瓦的金属型毛坯的木模应用的尺寸。利用木模型铸造出金属型毛坯。然后加工好金属型，用金属型生产铜瓦毛坯。测量铜瓦毛坯各部分尺寸与图纸尺寸进行对照。以铜瓦毛坯尺寸为准，往回倒算金属型和用来生产金属型的木模型应用的尺寸。这个过程至少进行两次才能保证铜瓦毛坯尺寸符合我们的要求。经过反复试验得到尺寸合格的铜瓦毛坯。为了保证粗糙度，提高表面质量。我们采用以下措施：A．金属型毛坯砂型两次刷涂料，上窑前一次，出窑后一次。B．专人负责刷金属型内表面涂料。金属型内表面应干净无锈无残余涂料，刷涂料要均匀，厚度在0.2-0.3mm之间。C．刷金属型涂料要均匀，刷的过程中要不断搅拌涂料，以免发生沉淀。D．刷好涂料后，用刮刀将金属型面和表面清理干净，才能合箱。 2．为了保证铜瓦的尺寸和表面粗糙度，金属型表面要选用涂敷性、耐火性更好的涂料。以前用机油、石墨粉涂料，它使铸件有表面不太光洁，主要是成本较低。现在我们采用酒精、松香涂料。第一次刷涂前，为防止涂料不易粘附，我们对金属型表面进行了喷砂处理。 3．为了保证铜瓦的内在致密度，调整铜瓦的成分为锰12%、铝7%、铁3%。在熔炼、浇注过程中，减少铝含量可以减少铝在凝固时的偏析，减少缩孔的倾向，提高内在致密度。 4．提高熔炼质量。这种合金含有一定数量的铝。在熔炼过程中，必须严格控制熔炼速度和铜液温度，避免氧化。现在利用吹氩净化的办法除掉铜液中气体和一部分杂物，保证铜液的纯净度。其次进行仔细的脱气，减少气孔、针孔，特别是防止氢脆。当铸件含氢量高时，在使用温度较高时，氢会析出，使铸件产生微裂纹，在强大外力作用下会逐渐产生大裂纹。所以在加金属料熔化前先加精炼剂、覆盖剂。熔炼出炉后用木炭覆盖，防止铜液吸入气体，减少铜液中的含气量。另外要特别严格控制锰、铁含量，尤其是锰对铜瓦的抗压强度和抗冲击韧性影响较大。所以应采取更合理的配料办法，保证合金成分稳定。采用的措施有（1）由于熔炼时合金要有烧埚，为了合理控制合金成分，我们多次统计，搞清了锰、铝、铁三元素的烧损率。（2）由于熔炼时要用到一定比例的废铜，而且废铜的成分差别较大，如果分类不仔细，容易造成合金成分的波动。我们把废铜按相同成分进行分类存放（以往按相似成分进行分类存放），保证了合金成分的稳定。 5．采取更合理的铸造工艺。（1）改进现有的浇注系统，采用反浇口保证铜液充型平稳，避免铸件夹渣和保证铸件的顺序凝固。采用更合适的冒口形状和尺寸促进铸件的顺序凝固。浇注后视收缩情况进行点注补缩。控制好浇注时铜液和铁模的温度，保证铸件的表面粗糙度、表面质量及内在质量。（2）金属型本身不透气，如果内型腔排气不良，会造成浇注不足和气孔等缺陷。虽然我们改良了浇冒口系统的设置，考虑了合金液体平稳的充满铸型，使空气顺序地从冒口排出。所以金属型中的这些地方，应设在特种排气措施。我们在分型面上开出深0.4--0.6mm，宽10mm的扁缝，顺利的解决了金属型的排气问题。（3）保持金属型浇注时温度在100摄氏度到150摄氏度之间，由于金属型有较强的冷却作用，如果模温过高，则结晶速度慢，铸件容易产生缩松，保持一定的温度，以达到理想的铸件结晶结构。（4）铜液脱氧时加入少量稀土铜加强脱氧和孕育效果，促进细化晶粒。 四．实施效果 经过努力，大铜瓦的消耗量从每月40多块降低到每月20块左右，减少了轧机更换铜瓦的时间50%，提高了轧机的生产效率，使大铜瓦的消耗量达到了历史最好水平，提高了生产的数量。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2/22/2005)