大型轧钢机架铸造工艺计算机辅助分析

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　　大型轧钢机架(牌坊)是轧机的关键承力结构件,质量要求高,要严格限制夹杂物、缩孔疏松、裂纹等铸造缺陷〔1~3〕。随着我国“十五”期间钢铁工业的进一步发展,大型机架的生产需求还会扩大,如仅现代薄板坯连铸连轧生产线(唐钢、通化、马钢、涟源等钢铁公司)就将需要达10台套。大型轧钢机架的生产是一个国家铸造技术水平的标志,国内只有少数几家企业具有生产大型机架的经验和能力,用计算机模拟大型机架铸造工艺是企业必须面临的挑战。马钢双板轧机机架铸件由德马克-西马克公司设计和验收,由马钢机制公司组织生产,总件数为18片,铸造生产时间为8个月。铸件毛坯单片重达95~140t,热轧机架的化学成分为: 0·18%~0·25%C、0·30%~0·60%Si、0·80%~1·0%Mn、P≤0·02%、S≤0·015%、Cr≤0·3%、Ni≤0·4%、Mo≤0·015%。铸件组织为铁素体与珠光体,σs230MPa、σb≥450MPa、Ψ≥31%、Akv　(20℃)≥27J、HB130~170。铸件需一次浇注成功,关键部位不允许焊补(探伤深度180mm)。本文作者利用清华大学FT-Star凝固模拟软件分析了大型轧钢机架铸件充型和凝固过程,并借助有限元软件IDEAS分析了凝固、冷却过程中的热应力、应变。通过计算机辅助分析,使铸造工艺设计合理,确保了铸件质量。
马钢双板轧机机架铸件的计算机三维造型。该铸件重140t, 4个冒口重82t (其中单个大冒口重25t,小冒口重16t),铸件轮廓尺寸10200mm×4300mm×810mm。采用地坑造型并加盖箱,地坑深1500mm。面砂为水玻璃铬铁矿砂,填充砂为水玻璃石英砂。面砂层厚度40~60mm,中间砂层厚度150~200mm。型腔底部及侧面共放置12块挂砂冷铁,挂砂层厚度15~30 mm,总重56t。采用两端、双侧层阶梯浇注系统;盖箱上放置总重200t的暗压铁;浇注温度为1540~1560℃;型腔热风预热8h (约150℃);钢包容量90t;利用计算机辅助分析,确定其它铸造工艺,如冒口、冷铁位置尺寸,补浇、点冒口时间等。