钢水温度对摇枕和侧架质量的影响及控制钢水降温速度的几点方法

（牡丹江中车金缘铸业有限公司，黑龙江 牡丹江 157013）隋 臣 薛忠光 袁树林 付海利

摘要：本文阐述了钢水温度对铁路货车摇枕表面质量的影响，以及通过在生产过程中逐步摸索，总结了控制钢水降温速度的几点方法，铁路货车摇枕、侧架的表面质量得到了明显提升，解决了冷隔、水波纹、桔皮、褶皱、成型不良等一系列问题。 关键词：控制钢水降温速度；提高；摇枕侧架；质量，方法

The influence of the steel water temperature on the surface

quality of the Bolster and Side frame and methods to control the

cooling speed of the steel water

SUI Chen Xue-Zhongguang Yuan-Shulin Fu-Haili

（Mudangjiang CRRC Jinyuan Casting Industry

Co.,Ltd.,Mudanjiang ,157013,Heilongjiang,China）Abstract: this paper expounds the influence of the steel water temperature on the surface quality of the Bolster and Side frame of the railway wagon, and summarizes the methods to control the cooling speed of the steel water by gradually groping in the process of production. The surface quality of railway wagon Bolster and Side frame has been improved obviously, and a series of problems have been solved, such as cold lap;elephant skin; fold and forming defects.Key words: control the cooling rate of molten steel; improve, Bolster and Side frame quality, method.

摇枕、侧架是铁路货车转向架重要的大配件，在保证行车安全起到了最为重要的作用。随着国民经济迅速发展和国际铁路运输的复苏，铁路货车，特别是大轴重重载货车的需求呈现出空前

增长的局面[1] ，2017 年铁路货车需求量达到 2 万辆之多，随之而来的是用户对产品的表面质量要求逐渐提高，在产品商品化的市场经济形式下，随着高新技术在铸造行业的发展，在保证铸件密实度的前提下，表面质量逐步成为企业核心竞争力。铁路铸钢件的生产采用塞杆式浇注，20T 钢水最多浇 20 箱以上，水口开关次数多，浇注时间长，浇注过程中钢水温降较大，容易造成铸件裂纹、呛空、缩松、浇不足等缺陷。提高钢包的保温性能，对铸钢件进行低过热度浇注，不仅可以提高铸钢件质量，还能降低电弧炉的出钢温度，降低电耗，提高耐火材料的使用寿命，降低生产成本[2]。

1 浇注温度对摇枕、侧架表面质量的影响1.1 裂纹

浇注温度对裂纹的产生有着明显的影响，《铁道货车铸钢摇枕、侧架》（TB/T3012-2016）中明确规定浇注铁道货车铸钢摇枕、侧架的浇注温度≤1585℃，由此可见，在铸造工艺控制裂纹的前提下，控制浇注温度也成为控制裂纹产生的关键工序环节。然而浇注温度控制在 1585℃以下，裂纹仍会产生，裂纹已成为铸造行业不可避免的缺陷，对于大批量生产的铸件产品，工艺人员主要工作之一就是控制裂纹率，而磁粉探伤成为检测裂纹率和消除裂纹的重要手段。1.2 冷隔、褶皱、桔皮、成型不良

对于使用 20吨 LF精炼钢包来浇注摇枕、侧架产品，每炉要搭配浇注 7 箱摇枕、14 箱侧架，共计 20余箱产品，浇注温度控制在 1585℃以下，整包钢水浇注时间在 1小时左右，钢水温度下降快，每分钟降温约 1.78℃，钢水流动性差，充型能力下降，粘度上升，导致后期浇注的产品会产生冷隔、褶皱、桔皮、成型不良等缺陷。对于铁路货车摇枕、侧架的制造厂中，采用 20T 以上 LF

精炼包浇注摇枕、侧架已成为趋势，如何控制降温速度，也随之成为了一个急需攻克的难题。

2 控制降温速度的几点方法2.1 钢包耐火材料的选用

耐火材料的选用，成为钢包保温性好坏的决定性因素，传统“老三期”浇注摇枕、侧架，大

多采用的是 10吨钢水包，整包浇注时间在 20-25分钟，整包浇注时间较 20吨 LF精炼包浇注时间短，选用镁碳砖即可满足工艺要求。然而面对 20吨 LF精炼包，镁碳砖的保温效果已不能满足工艺要求。通过和耐火材料生产商家的咨询和合作，寻找到一种铝镁刚玉砖，理化指标见表一。

表 1 铝镁刚玉砖理化指标

Table 1 The physical and chemical indicators of Aluminum magnesium corundum brick

理化指标项目Al2O3 MgO 耐火度 显气孔率

常温耐压强度

MPa

体积密度 g/

cm3

常温抗折强度

MPa

荷重软化温度

（0.2MPa）

≥80% ≥13% ≥1790℃ ≤13 ≥85 ≥2.9 ≥16 ≥1500℃

通过对比试验：方案一：工作层的包壁、包底采用铝镁刚玉砖，渣线层采用镁碳砖。方案二：全部采用镁碳砖。检测方法：各 10 炉，浇注 10分钟后，通过热电偶和数字温度显示器，测量钢水温度，以此

推算降温速度。钢包烘烤：烘烤时间 2小时为准，通过点温枪测量，方案一铝镁刚玉砖烘烤温度可达 800℃

以上，颜色为红亮色，而方案二的镁碳砖烘烤温度为 650℃，颜色为暗红色。

图 1 方案一钢包烘烤情况 Fig.1 Ladle baking

试验环境：浇注场地温度 10℃

表 2 铝镁刚玉砖与镁碳砖对比结果

Table 2 Comparison results of Aluminum magnesium corundum brick and magnesium-carbon brick

铝镁刚玉砖 镁碳砖

炉次开浇温度/

℃

10min后温度/℃

降温速度℃/min

炉次开浇温度/

℃

10min后温度/℃

降温速度℃/min

4-1272 1580 1572 0.8 4-1274 1579 1561 1.8

4-1278 1579 1570 0.9 4-1279 1578 1560 1.8

4-1283 1579 1572 0.7 4-1285 1580 1563 1.7

4-1288 1576 1569 0.7 4-1290 1577 1561 1.6

4-1294 1580 1571 0.9 4-1295 1576 1558 1.8

4-1299 1578 1572 0.6 4-1300 1580 1561 1.9

4-1305 1578 1570 0.8 4-1306 1579 1561 1.8

4-1311 1580 1573 0.7 4-1313 1576 1559 1.7

4-1317 1579 1572 0.7 4-1318 1578 1560 1.8

4-1322 1578 1570 0.8 4-1323 1580 1561 1.9

平均 1578.7 1571.1 0.76 平均 1578.3 1560.5 1.78

降温速度检测：根据试验情况，由表一可看出铝镁刚玉砖降温速度 0.76℃/min，镁碳砖降温速度 1.78℃/min。铝镁刚玉砖保温效果明显优于镁碳砖，平均降温速度比镁碳砖低 1.02℃/

min。2.2 减少整炉浇注时间

摇枕、侧架传统浇注工艺将水口箱挂在钢包底部，浇注完成一箱后，天车做向上动作，将水口箱抬起，然后移至下一箱，下落的同时，操作者需把持水口箱，让水口箱两侧的流钢口与浇口杯对正。钢包底部挂水口箱的主要缺点：

一、天车需要做六个方向的动作，上下、左右、前后方能使流钢口对正浇口杯，导致整体浇注

时间过长，浇注后期钢水降温严重。二、增加操作者劳动强度，需要增加两名专职人员来把持水口箱，并且劳动强度大。三、水口箱在钢包底部，把持水口箱具有一定的潜在的危险性，并且会受到高温辐射，容易

烫伤。针对以上问题，我公司制作了轨道浇注机，根据铸钢件的砂箱高度尺寸和所需静压头高度，

分别确定水口箱流钢尾砖据浇口杯的高度。将水口箱坐落在浇注机上，在浇注机上需要制作滚轴，从而实现两个方面的作用：

1、起到支撑水口箱的作用。2、起到左右移动水口箱的作用。浇注机上带有的滚轴可以根据所要浇注的铸钢件产品种类和砂箱高度来确定不同的高度，制

作不同高度的滚轴，来实现浇注机对所有产品都能浇注。在连续式浇注线上，轨道固定在浇注线两侧的通道上，根据浇注底板的宽度设计出合适的轨

距。浇注机两侧的支持架底部，每侧有两个轮毂落在轨道上，通过轮毂在轨道上滑行，带动浇注机运动；其中，有一侧的支撑架底部为半活动式，起到缓冲作用。浇注机只需要两个人沿着浇注线前后拖动，兼职撬浇口杯，天车也只需要沿着一个方向运动即可。

在浇注机上平面上，有两块带有角钢的铁板，上面可埋上砂子或铺垫砖块，以防止浇注过程中外溅的钢水流入冒口，避免或减少掉钢豆铸造缺陷，降低废品率。

在 20吨及以上的 LF精炼炉浇注时，减少整体浇注时间，减少 20分钟左右，由 1小时减少至 40分钟，使浇注后期钢水浇注温度能够满足工艺要求，保证钢水流动性，从而减少铸件产生冷隔、褶皱、桔皮等铸造缺陷，降低废品率。

图 2 轨道浇注机浇注FIg.2 Rail pouring machine

3 铸件表面质量通过以上措施，摇枕、侧架表面质量得到很大提升，冷隔、桔皮、褶皱得到了彻底的解决。

图 3 冷隔、桔皮缺陷FIg.3 Cold lap;elephant skin

图 4 改进后的表面质量FIg.3 Improved surface quality

4 结语（1）选用铝镁刚玉砖可有效的提高钢包保温性，控制钢水降温速度，温降速度减少了约

1.02℃／min

（2）轨道浇注机可将整炉浇注时间缩短 1/3，由 1小时缩短至 40分钟。（3）通过以上两种方法，浇注温度可控制在 1580℃以下，减少了冷隔、褶皱、桔皮等铸造

缺陷，降低了废品率。参考文献

[1] 王锡安，年产 5.8 万吨钢摇枕和侧架的铸造车间工艺设计[J].铸造，2016,65（7）：661-666.[2] 贾长江，宋德晶，孙宝金，凌云浩，铸造用钢包新型绝热保温材料的应用研究 [J].铸造设备与工艺 ，2016,1：42-44.