2011年第2期鑄造設(shè)備與工藝2011年4月FOUNDRY EQUIPMENT AND TECHNOLOGYApr.2011 No2.應(yīng)用研究.加壓氣化爐爐篦鑄件的研發(fā)魯志武,胡祥永,徐素峰(太原重工特種鑄造分公司,山西太原030024)摘要:碎煤加壓氣化爐是- -種將煤直接轉(zhuǎn)化為氣的節(jié)能環(huán)保設(shè)備。其主要部件爐篦由23種56件鑄件組成,其大部分尺寸在30 mm~45 mm之間屬薄壁件。其成分亦屬易裂,鑄件生產(chǎn)難度很大,尤其是內(nèi)環(huán)段。通過對材料、鋼水、熱處理、機(jī)加工等各工序的研究控制,在以下關(guān)鍵點(diǎn)有了突破:1)采用了自制的精煉劑,使鋼水質(zhì)量得到凈化,為保證鑄件的力學(xué)性能奠定了基礎(chǔ);2)針對內(nèi)環(huán)段結(jié)構(gòu)復(fù)雜、配合點(diǎn)多且璧薄易裂,應(yīng)用了模框工藝和專用檢驗(yàn)工具,保證了產(chǎn)品質(zhì)量。關(guān)鍵詞:鑄造工藝;內(nèi)環(huán)段;鋼水精煉劑中圖分類號(hào):TC24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào): 1674 -694(2011)02- 0037-03加壓氣化爐是一種進(jìn)行煤氣轉(zhuǎn)化的比較先進(jìn)量較高時(shí)安裝3把刮刀。的節(jié)能裝置。山西省最早是山西化肥廠(天脊集團(tuán))支撐爐篦的止推軸承體上從國外引進(jìn)的。開有兩個(gè)注油孔，由外部加壓氣化爐由煤鎖、爐體和灰鎖三部分組成高壓注油泵通過油管注入(見圖1)。爐體設(shè)在加壓氣化爐的中部,爐體內(nèi)裝有止推軸承面進(jìn)行潤滑。爐圖2爐篦爐篦,它的主要作用是支撐爐內(nèi)燃料層，均勻地將篦的傳動(dòng)采用電動(dòng)或液壓氣化劑分布到加壓氣化爐橫截面上,維持爐內(nèi)料層(采用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和減速機(jī))進(jìn)行驅(qū)動(dòng),具有調(diào)的移動(dòng),將氣化后的灰渣破碎并排除,所以爐篦是速方便.工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。保證加壓氣化爐正常連續(xù)生產(chǎn)的重要裝置。爐篦由62種零件(其中鑄件23種)重疊組裝成金字塔式的大型錐體,最大直徑約3 400 mm(圖2),其受熱溫度約1 000 C,由此可見其工作環(huán)境的煤閉鎖倉惡劣和結(jié)構(gòu)之繁雜,有較高的技術(shù)難度。構(gòu)成爐篦煤分配器驅(qū)動(dòng)器的鑄件的質(zhì)量是爐篦能否順利工作的保證。組成爐煤分配器洗滌冷卻器篦的各鑄件見表1。干燥區(qū)煤化工設(shè)備是太原重工的主要產(chǎn)品之一-。為了脫揮發(fā)分區(qū)-J 粗煤氣使該產(chǎn)品國產(chǎn)化,生產(chǎn)出更符合我國實(shí)際情況的加燃燒區(qū)壓氣化爐,太原重工集中了設(shè)計(jì)、工藝和制造的技爐篦驅(qū)動(dòng)器水夾套術(shù)人員組成了我們,進(jìn)行認(rèn)真分析、廣泛的調(diào)研、多燕汽+氧氣-灰閉鎖倉次的試驗(yàn),克服了重重困難,攻克了各個(gè)難關(guān),歷經(jīng)- -年多的奮戰(zhàn),生產(chǎn)出爐篦上用的鑄件,并加工組裝成功,最終生產(chǎn)出符合我國國情的加壓氣化爐整圖1加壓氣化爐結(jié)構(gòu)簡圖機(jī),其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求,并在-部分廠爐篦分為5層,從下到上逐層疊合固定在底座礦生產(chǎn)中應(yīng)用,效果良好,鑄件的各項(xiàng)檢測指標(biāo)見上，如圖2。爐篦底層的下面設(shè)有3個(gè)刮灰刀安裝測試報(bào)告(報(bào)告從略)。爐篦的鑄件明細(xì)見表1。口,刮灰刀的安裝數(shù)量由氣化原料煤的灰分含量來1試制生產(chǎn)過程決定,灰分含量較少時(shí)可安裝1~2把刮刀,灰分含中國煤化工1.收稿日期:2011-03-070HCNMHG件逐-進(jìn)行了分作者簡介:魯志武(1966-),男,工程師。析,明確了關(guān)鍵點(diǎn)。37●Apr.2011 No2鑄造設(shè)備與工藝2011年第2期表1爐篦鑄件明細(xì)格控制C-X22CrMoV121其鋼水質(zhì)量,保證清潔度序號(hào) 名稱材質(zhì)數(shù)量和控制成分是-一個(gè)關(guān)鍵。下支承板E4704.03G-X165CrMoV123)鑄件結(jié)構(gòu)2上支承板.E4704.04爐篦上有23種共計(jì)56件鑄件,其優(yōu)勢壁厚大3齒輪環(huán)段E4704.05CS-17C-MoV511 .都在35 mm~45 mm之間,屬薄壁件。薄壁件生產(chǎn)中4下部支承環(huán)E4704.8C-X22C-MoV1215內(nèi)破碎環(huán)段 E4704.09CS-35CrMoV104的問題是變形和裂紋，特別是轉(zhuǎn)角處的裂紋傾向更6蓋板F4704.10.00 GS-35CrMoV104大。如何防止變形和裂紋是工藝上的關(guān)心問題。在7爐篦蓋板E4704.12 G-X25CrNiSi20-14這些鑄件中內(nèi)環(huán)段更是一個(gè)關(guān)鍵鑄件, -是它的材8上部支承環(huán) E4704.21G-X22CrMoV121料是G-X22CrMoV121,二是外形及內(nèi)腔復(fù)雜,如圖9爐篦頂E4704.22G-X25CrNiSi20-143。鑄件加工后三件組裝成一一個(gè)約φ3 100 mm的環(huán)E4704.25GS-3SGrMoV1041[中間支承環(huán) E4704.27G-X22GrMoV121圈,如圖2,必須保證其各部尺寸和外形的正確,否| 12外支承環(huán)(上)「 E4704.32C-X165CrMoV12則影響加工及裝配。裂紋的傾向嚴(yán)重，防裂紋和變[ 13內(nèi)支承環(huán)(上) E470433G-X165CMoV12形是鑄造的難點(diǎn)。14 外支承環(huán)(下E4704.3415內(nèi)支承環(huán)(下「E4704.35，[ 16 左轉(zhuǎn)輸灰刀 E4704.43 C-X25CrNi5i20-1417刀夾耐磨件 E4704.4418右轉(zhuǎn)排灰刀 E4704.45 C-X25CrNiSi20-14[ 19右轉(zhuǎn)輸灰刀F4704.46 G-X25CrNiSi20-14圖3內(nèi)環(huán)圖20左轉(zhuǎn)排灰刀 E4704.47 G-X25CrNiSi20-1421弧形板1E4704.554)熱處理22弧形板E4704.560根據(jù)零件的服役狀況,組成爐篦的各個(gè)鑄件選23內(nèi)環(huán)段47011.000 G-X22CrMoV121用不同成分的耐熱鋼，其化學(xué)成分及力學(xué)性能見表24爐篦環(huán)段 E4704.01.00 C-X2SGrNiSi20-1442、表3。G-X22CrMoV121的熱處理及焊補(bǔ)是十分困25爐篦環(huán)段 E4704.02.00 G-X25CrNiSi20-14難的,對成分和溫度非常敏感。1)爐篦的工作環(huán)境表2爐篦鑄件化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)爐篦上的各鑄件工作環(huán)境為與高溫的爐灰直材C-X22CrMoC-X25CrNiSiC-S35CrMo G -S17Cr- C-X165Cr-接接觸,由于使用時(shí)可能受較大的溫度波動(dòng),所以貢VI2120-14_V104MossMoV12C| 0.2-0.26 0.15-0.30 032-0.39 0.15-0.20 1.55-1.75應(yīng)有足夠的耐熱、耐磨和耐疲勞強(qiáng)度。ln 0.5-0.8≤1.50.6-1.00.5-0.8 0.2-0.402)材質(zhì)及熔煉si 0.1-0.41.0-250.3-0.50.3-0.6 0.25-0.40爐篦由56個(gè)鑄件組成，其材質(zhì)為耐熱鋼，最Cr| 1.3-1219-212.2-2.71.0-1.5 11-12高受熱溫度為1 000 C,國外的此種耐熱鋼牌號(hào)為Ni 0.7-1.013-15G -X22CrMoV121、G -X25CrNiSi20 -14 G -S35Cr-Mo 1.0-1.20.3-0.5 0.45-0.55 0.5-0.7MoV104、G-X165CrMoV12、G- -SI7CrMo55等,其化v 0.25-0.350.1-0.5學(xué)成分及力學(xué)性能見表2、表3。我國和其成分相近w≤0.050.4-0.6的鋼號(hào)也有,但我廠生產(chǎn)較少,對材料的性能及鑄<0.03≤0.035≤0.025≤0.03<0.035造工藝性了解不多。≤0.02特別是G-X22CrMoV121是-一個(gè)關(guān)鍵，原材料表3材料的力學(xué)性能G-X22CrMoV121的成分給的范圍很窄，據(jù)有關(guān)文C-G-獻(xiàn)介紹,熱處理有特殊要求,而且補(bǔ)焊性能很差,因x22Cr-| X25Cr-| S35Cr-|517CrMo55X165Cr-MoV121 NiSi20-14 MoV104此對鋼水的要求是要確保成分正確,其中碳元素給出的含量范圍很窄,該元素對性能影響很大,必須| ReCMPa ≥590 ≥230 ≥700 (315 )RmMPa 740-880 ≥400 900 -1050 490-640進(jìn)行試驗(yàn)。特別是要保證鋼水的清潔度,評價(jià)耐熱鋼冶金質(zhì)量的指標(biāo)之一是鋼中夾 雜的數(shù)量類型和A9% I中國煤化工- 220≥24分布狀況,這是非常重要的。而且要嚴(yán)格控制出鋼HBw |YHCNMHG及澆注溫度,否則達(dá)不到力學(xué)性能的要求。所以嚴(yán)≥608●2011年第2期魯志武,胡祥永,徐索峰:加壓氣化爐爐篦鑄件的研發(fā)飾造設(shè)備與工藝C-X22CrMoV121耐熱鋼鑄件應(yīng)按其要求制定芯骨和特制樣板,保證了內(nèi)環(huán)段的質(zhì)量。正確的熱處理工藝,保證其力學(xué)性能,防止裂紋和4)鑄件的熱處理變形,這是很重要的。一些國家不再選用此材質(zhì),但C -X22CrMoV121屬馬氏體型耐熱鋼，熱處理是該材質(zhì)高溫強(qiáng)度高抗蠕度性能好產(chǎn)品壽命長,對鑄件性能影響很大,因此要特別注意兩點(diǎn):一是所以美、蘇德等工業(yè)技術(shù)先進(jìn)國家仍在繼續(xù)選用。防變形,二是達(dá)到要求力學(xué)性能。我們制定了熱處從上述分析不難看出對爐篦上的各個(gè)主要鑄理工藝和裝爐防變形措施,其熱處理工藝如圖4。件(特別是內(nèi)環(huán)段)要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)有很大的難度。1.2 爐篦的生產(chǎn)特點(diǎn)門連同底盤吊980 T1)生產(chǎn)中的幾個(gè)重要環(huán)節(jié)760~780C根據(jù)上述分析,就爐篦的生產(chǎn)注意以下幾點(diǎn):680①煉鋼必須認(rèn)真采取技術(shù)措施,提供符合標(biāo)準(zhǔn)≤5009s200C /f 6人爐6出500"的優(yōu)質(zhì)鋼水。②鑄造工藝上必須制定穩(wěn)妥的方案,杜絕裂時(shí)間h圈3內(nèi)環(huán)段熱處理工藝 曲線紋、變形,尺寸形狀應(yīng)準(zhǔn)確,保證生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求及方便裝備的鑄件。除了正確的工藝外,專用墊鐵的設(shè)計(jì)使用也是③制定比較完善的熱處理工藝。保證力學(xué)性能和不變形的一個(gè)關(guān)鍵。④加工中應(yīng)采取措施,必須保證各部尺寸和幾鑄件經(jīng)檢驗(yàn),表面質(zhì)量粗糙度達(dá)到Ral5 μm~何形狀,使得組裝順利。Ra25 μum,精度達(dá)到CT11-12,尺寸符合圖紙要求，2)生產(chǎn)爐篦的主要設(shè)備探傷檢查合格。①熔煉澆注設(shè)備:0.75t及1 t的中頻電爐,1.5t2技術(shù)指標(biāo)對比漏包。②造型設(shè)備:用樹脂礦生產(chǎn)線(堿性自硬)。公司生產(chǎn)的全部爐篦鑄件進(jìn)行了嚴(yán)格的檢驗(yàn),③清理設(shè)備:落砂床、拋丸室、拋光砂輪機(jī)。檢驗(yàn)結(jié)果如表4。④熱處理設(shè)備:用帶有自動(dòng)溫控的電加熱爐和表4鑄件檢驗(yàn)結(jié)果有循環(huán)設(shè)備的淬火池。項(xiàng)目”合同要求實(shí)際檢查結(jié)果⑤檢測設(shè)備:磁粉探傷、超聲探傷快速測溫?zé)峄瘜W(xué)成分表達(dá)到要求電偶。力學(xué)性能表3⑥加工進(jìn)行外協(xié)。表面粗糙度Ra125 um~Ra25 um達(dá)到Ra12.5 pm3)研究和生產(chǎn)過程尺寸公差CT13CT12①精煉劑的研制幾何形狀符合圖紙符合用紙要求我公司的熔煉設(shè)備主要是中頻爐。從煉鋼的角允許焊接部位|射線探傷無夾渣和裂紋運(yùn)轉(zhuǎn)配合f 配合良好,安全運(yùn)轉(zhuǎn)度上講，中頻爐熔煉爐篦鑄件用鋼水是不行的:產(chǎn)品壽命28-3a以正常運(yùn)轉(zhuǎn)6個(gè)月,仍在服役一是鋼水的清潔度達(dá)不到要求;二是很窄的化學(xué)成分不好控制。為此我們花了較長時(shí)間研究出了3存在的問題及改進(jìn)措施一種多元復(fù)合專用精煉劑,效果十分滿意,解決了鋼水的質(zhì)量和控制化學(xué)成分的難題，保證了G-3.1存在的問題X22CrMoV121內(nèi)環(huán)段等鑄件的生產(chǎn)。組成爐篦的鑄件大部分為薄壁件,在生產(chǎn)中變②鑄造生產(chǎn)形時(shí)有發(fā)生,影響加工，需要矯正,從而增加了費(fèi)對23種鑄件我們都認(rèn)真編制工藝，進(jìn)行多次修改獲得成功,其中內(nèi)環(huán)段的工藝較為復(fù)雜,造型國外產(chǎn)品一般的使用壽命為2d~3d,我廠生有3層芯子共22塊。產(chǎn)的中國煤化工宗服務(wù),最長的用.在木模制作方面,我們主要采用了?？蚨ㄎ槐粢汛?yàn)證。證了尺寸精度。3.2TYHCNMHG在鑄造上特別應(yīng)指出的是，設(shè)計(jì)了專門的防裂(下轉(zhuǎn)第43頁)●39●2011年第2期康晉棵，王俊榮，楊群收,謝耀曾:高鉻白口鑄鐵與磨球(續(xù)前)鑄造設(shè)備與工藝供試驗(yàn)材料的成分:C:3.03%、Gr:14.31%。陷引人冒口,故采用金屬型,高壓力頭補(bǔ)縮工藝,對①隨爐降溫退火。為了便于取樣化驗(yàn),停爐后于消除晶間縮松、細(xì)化晶粒是行之有效的。把試樣放人爐內(nèi),用鋼板蓋上爐口,第二天取出(如.9熱處理圖3)。HRC32~HRC35;通常情況下，高鉻鑄鐵鑄態(tài)下的金相組織是:奧氏體+馬氏體+碳化物+珠光體。為了充分發(fā)揮材質(zhì)的硬度潛力和最佳耐磨性能,同時(shí)又使材質(zhì)具有最大的韌性,就需要進(jìn)行熱處理。通常奧氏體化溫度約為960 C~980 C,保溫2 h~4 h(視球徑大小而定)。如果加入0.3%~-1.0%的Cu,要破壞奧氏體的穩(wěn)定性須保溫6h上。圖3珠光體加碳化物回火處理可在兩個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行,在較低的②淬火970 C溫度范圍(200 C-300 C)進(jìn)行回火,其目的是把在保溫2 h HRC63~HRC35(圖 4)淬火中得到的馬氏體進(jìn)行回火,由此而減少斷裂和③鑄態(tài)HRC48-HRC52;對沖擊的敏感性。④鑄態(tài)沖擊韌性1.51 kg:m/cm2~1.77 kg. m/em2在高沖擊磨料磨損狀態(tài)下,如欲得到奧氏體組(金相組織如圖5)可惜的是,由于時(shí)間長久,有的試織，在化學(xué)成分控制的理想情況下,只有進(jìn)行一次驗(yàn)資料已丟失。為降低生產(chǎn)成本和采購方便,用我高溫時(shí)效處理,清除內(nèi)應(yīng)力，就可以滿足- -般的需們自己配制的高鉻鑄鐵變質(zhì)劑,其效果也接近于此要。值。10 結(jié)束語實(shí)際應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)說明,用高鉻鑄鐵材料生產(chǎn)磨球是適宜的,只要在生產(chǎn)過程中注意鑄造、熱處理工藝的實(shí)施，化學(xué)成分的選擇及控制金相組織,以及硬度與韌性的匹配，就可以發(fā)揮材質(zhì)的效率、滿足使用的要求。圖4馬氏體加碳化物加圖5殘余奧氏體，參考文獻(xiàn): .少量鑄態(tài)組織碳化物星段網(wǎng)狀[1] 吳德海.高鉻白口鑄鐵-- 優(yōu)異的抗磨材料[M].[出版地不鑒于高鉻鑄鐵本身具有糊狀凝固的特性,為使詳]: [出版者不詳],1983.凝固斷面的溫度變陡,使固液兩相共存溫度區(qū)間變(續(xù)完)窄,實(shí)現(xiàn)順序逐層凝固,以把磨球心部縮孔、縮松缺(上接第39頁)1)完善鑄造工藝，加強(qiáng)生產(chǎn)管理,防止鑄件變4結(jié)束語形,達(dá)到圖紙要求。碎煤加壓氣化爐爐篦是加壓氣化爐的主要裝2)在用材方面,特別是鑄件的材質(zhì)上進(jìn)- - 步國置,對爐篦上各鑄件的鑄造成功、加工裝配達(dá)到標(biāo)產(chǎn)化,向國際靠攏。準(zhǔn)要求、用戶反應(yīng)良好,將加快該裝置國產(chǎn)化的進(jìn)3)根據(jù)用戶反饋信息進(jìn)-一步改進(jìn)整體質(zhì)量,在程,中國煤化工:件、奠定了基礎(chǔ)。最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到國際先進(jìn)水平,每臺(tái)設(shè)備正常連下一FI強(qiáng)管理、提高質(zhì)續(xù)運(yùn)行兩年的目標(biāo)。我們設(shè)想將這種設(shè)備在全國各CNMH Ga性I量,保畔加u心ruy便重的你大煤礦推廣?！?3.