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1、攀 钢 技 术 233#连铸方坯生产中节距履带钢工艺研究薛 艳(攀钢钒轨梁厂)摘 要：主要论述了 3#连铸方坯生产中节距履带钢的意义和依据，介绍了 3#连铸方坯生产中节距履带钢生产的条件和技术措施。通过调整炼钢工艺、改进轧制工艺，采用 3#连铸方坯生产了 190、203、216 中节距履带钢，产品综合合格率达 99.5%，成材率为 92.9%。关键词：连铸方坯；履带钢；推土机；挖掘机 0 引言履带钢主要用于制作推土机、挖掘机履带。履带板按机型和节距分类可分为：推土机260、228、216、203、190、175、171、135 八种节距；挖掘机260、228、216、203、190、175、1
2、71、154、140、135、106 和 101 等 11 种节距；摊铺机155、146 两种节距。履带板产品总计 21 个规格，全球的市场总需求量在 40 万 t 以上。在这所有的产品中 171 至 260 的七大类 14 个规格的中大节距履带板占总需求量的 80%以上。但随着小型机械设备的日益增多，中节距履带板正处在逐步上升的过程。预计 10 年后，中节距履带板可能占全球市场的 30%左右。中国工程机械用履带板市场年需求量约 10 万 t，钢种为 23MnB、25MnB，节距以 190、216、228 为主。攀钢可生产的履带钢产品为挖掘机用 190 履带钢、推土机用203、216、228
3、节距履带钢四个规格，每年年产量在 3 万 t 左右。在 3#连铸方坯投产之前，攀钢216、203、190 履带钢采用两火成材生产工艺，生产成本较高，市场竞争力弱。3 #连铸方坯投产之后，为 190、203、216 等中节距履带钢实现一火成材提供了契机，同时研究中节距履带钢一火成材生产工艺，对于降低生产成本、提高产品市场竞争力意义重大。1 中节距履带钢原生产工艺介绍 在 3#连铸方坯投产之前，攀钢生产190、203、216 中节距履带钢采用两火成材工艺，方坯按现行低合金钢加热制度进行加热；第一次分别轧制成规格为 200 mm200 mm、230 mm250 mm 和 210 mm280 mm 的
4、中间坯；经二次加热后轧制成履带钢，其具体生产工艺流程分别见图13。2 8 0 * 3 8 03 6 0 * 4 5 0原 料 坯9 5 0 - 8 0 0轧 机2 0 0 * 2 0 0中 间 坯二 次 加 热9 5 0 - 8 0 0 -8 5 0 轧 机1 E 1 8 4 6 履 带 板 钢图 1 190 履带钢工艺流程2 8 0 * 3 8 03 6 0 * 4 5 0原 料 坯9 5 0 - 8 0 0轧 机2 3 0 * 2 5 0中 间 坯二 次 加 热9 5 0 - 8 0 0 -8 5 0 轧 机2 0 3 履 带 板 钢图 2 203 履带钢工艺流程2 8 0 * 3 8 0
5、3 6 0 * 4 5 0原 料 坯9 5 0 - 8 0 0轧 机2 1 0 * 2 8 0中 间 坯二 次 加 热9 5 0 - 8 0 0 -8 5 0 轧 机2 1 6 履 带 板 钢280380360450原料坯280380360450原料坯280380360450原料坯950-800轧机950-800轧机950-800轧机200200中间坯230250中间坯210280中间坯二次加热二次加热二次加热950-800-850 轧机950-800-850 轧机950-800-850 轧机1E1846履带板钢203履带板钢216履带板钢22 2012 年第 35 卷第 2 期图 3 216
6、 履带钢工艺流程2 一火成材与二火成材对比一火成材与二火成材相比较，最根本的是可以节能、降耗、提高产量、降低成本和减少环境污染。据统计，一火成材与二火成材相比：可提高钢材成材率，降低能源消耗 30%40% ，降低钢材生产成本 10%15%。二火成材一是多进一次加热炉加热，增加了热能、电能及生产用水的消耗，以及操作人员和检修费用；二是降低了产量，二次加热，使生产周期延长，劳动生产率降低，钢坯的烧损率增加；三是加重了环境污染，加热炉向大气排放大量的烟气，加重了环境治理上的困难。对比可知，二火成材是造成能耗高、成本高、产量低、污染环境严重的重要原因，而一火成材对二火成材中存在的问题，都可以从根本上得
7、到解决和改善。3 3#连铸方坯生产中节距履带板可行性研究3.1 加热炉可行性攀钢轨梁厂采用步进式加热炉加热，坯料定尺为 3.88.0 m， 履带钢定尺 12 m，通过如下计算公式（1） ，计算履带钢 46 倍定尺相对应的坯料长度，从而探究 3#连铸方坯生产中节距履带钢加热炉加热能力的可行性，并且从中选择最优方案，具体参数见表 1。（1）)(aMqnlL式中，L-坯料长度，n-倍尺数，l-定尺长度，q-切头切尾长，m-成品单重，M-坯料单重，a-烧损率。表 1 履带钢成品倍尺与坯料长度对应倍尺对应的坯料长度 L/m品种 成品单重/kg.m-1定尺长度/m切头尾长/m烧损/%坯料单重/ (kg.m
8、-1)48 m 60 m 72 m190 28.1 12.0 3.0 1.0 312.0 4.6 5.7 6.8203 31.5 12.0 3.0 1.0 312.0 5.2 6.4 7.6216 40.3 12.0 3.0 1.0 312.0 6.7 8.2 9.83.2 轧机前后场地可行性在型钢轧制方案设计中，除了考虑加热炉的装炉能力之外，还需要考虑不同轧机前后场地的限制（这里所说的机前是指第一道次咬入侧，机后指第一道次轧出侧）,攀钢轨梁厂 950 线轧机前后场地实际尺寸如表 2 所示。 表 2 950 线轧机前后场地长度 m950 800I 800II 850机前 机后 机前 机后 机前
9、 机后 机前 机后28 33 48 48 67 67 75 -各机架前后的轧件长度随坯料的变化而变化，其计算如式（2） 。 sSnnlL（2）式中，n-延伸系数，S-前一道次轧件面积，s-当前道次轧件面积，L -当前道次轧件长，l-前一道次轧件长。具体数据如表 3 所示，由表 3 可见，在轧制190 履带钢时，选择 72 m 定尺，6.8 m 长度的坯料时，800架轧完，其轧件长达到 69.8 m，超出场地的最大容纳能力 67 m，所以该尺寸的来料方案被否决；再看 190 履带钢轧制，48 m 定尺，4.6 m长度的坯料，虽然同时满足加热炉的装炉能力和攀 钢 技 术 23场地的容纳能力，但不经
10、济，所以该方案也被否决，最后在客观条件满足的条件下，190 履带钢的最优选择是 60 m 定尺，5.7 m 原料坯。同理，203履带钢也选择 60 m 定尺，6.4 m 原料坯，216 履带钢则选择 48 m 定尺，6.7 m 原料坯。表 3 不同坯料对应的轧件长度 m 950 800 800 850品种 坯料长度定尺长度 机前 机后 机前 机后 机前 机后 机前 机后备注4.6 48 17.3 19.0 36.5 38.1 39.7 46.6 46.6 51.7 不经济5.7 60 23.8 25.9 47.4 49.4 51.4 59.9 59.9 65.9 1906.8 72 27.0
11、29.4 55.0 57.4 59.7 69.8 69.8 75.1 场地受限5.2 48 9.1 10.8 28.3 29.9 41.8 48.7 48.7 52.8 不经济6.4 60 11.2 13.3 34.9 36.9 51.4 59.9 59.9 65.0 2037.6 72 13.4 15.8 41.4 43.8 61.1 71.2 71.2 77.2 场地受限216 6.7 48 11.8 14.0 36.5 38.6 53.8 62.7 62.7 68.0 3.3 压缩比计算通过对加热炉装炉能力的探究以及对场地容纳能力的测算，确定了攀钢轨梁厂 950 线用 3#方连铸坯生产中
12、节距履带钢的加工能力。下面通过对压缩比进行计算，探索本方案生产的履带钢产品是否满足性能指标要求。那么，究竟多大的压缩比才能满足钢材性能的要求。为了使轧材内部组织致密，具有较好的机械性能,碳素钢和低合金钢一般取最小压缩比 6，不锈钢及耐热钢等一般最小压缩比为 8，高速钢及工具钢等取最小压缩比为 10。国外连铸坯压缩比与质量的关系见表 4。下面，计算 3#连铸方坯生产履带钢的压缩比，其计算公式如式（3）： mMn（3）式中，n 为压缩比，M 为坯料单重， m 为成品单重 。具体数值如表 5 所示，通过与表 3 的对比，不难看出，从压缩比的角度分析，3 #连铸方坯生产中节距履带钢其机械性能和其他性能
13、良好。表 4 国外连铸坯压缩比与质量的关系报告者 最小压缩比 效果皮尔斯(Pierce) 4 破坏一次 具有良好的物理性能托马斯(Thomas) 45 中心不均匀部分均匀化哈利戴(Halliday) 48 柱状晶被破坏皮尔逊(Pearson) 67 足够满足钢材性能塔曼(Tarmann) 6 高合金钢组织均匀利特伍德(Littlewood)普里查德(Prichard）9机械性能及其它性能良好明田、牛岛 10 内外组织均匀 机械性能均匀卡本（Cabzeb） 6 满足碳素钢、低合金钢要求24 2012 年第 35 卷第 2 期8 满足不锈钢、耐热钢要求10 满足工具钢、高速钢要求表 5 3#连铸方
14、坯轧制履带钢的压缩比品 种 成品单重/(kg.m -1) 坯料单重/(kg.m -1) 压缩比190 履带钢 28.13 312 11.1203 履带钢 31.5 312 9.9216 履带钢 40.29 312 7.74 工艺改进4.1 炼钢工艺调整压缩比减小后，为了保证成品钢材淬透性、夹杂物等性能指标，炼钢工艺对脱氧工艺进行了优化。同时调整履带钢内控化学成分范围，重点控制 C 和 Mn 在中上限，提高钢的淬透性；在转炉出钢后增加 Al 脱氧的力度、LF 炉精炼过程对钢液进行改性，降低渣中的 FeO。4.2 轧制工艺改进对于推土机用的单齿履带钢，它属于非对称的复杂断面型材，不均匀变形严重，轧制难度特别大。坯料由矩形变为方坯后，履齿、引导边、非引导边三部分不均匀变形更为严重，因此，为了保证轧制出合格的履带钢产品，轧制工艺必须进行优化改进，工艺改进主要集中在 950 轧机，推土机用履带钢（单齿）950 轧机孔型系统见图4。工艺改进要点如下：1）将不均匀变形集中在 950 轧机消化，否则影响成品规格与表面质量。2）减小 950 与 800I 架轧机帽型孔宽度，保证800I 架轧机 3 孔（履带雏形孔）变形较均匀， 203履带钢改进前后对比见表 6。3）由于坯料规格减小，950 轧机第 2 孔压下展宽量减小，由此引起履带钢引导边金属量减少，为了保证成品引导边尺
