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发表于 2012-7-25 23:26:40
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钢锭模使用寿命的影响因素4 C! Y! a" U# M& a7 P1 H) o
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影响钢锭模使用寿命的主要因素有钢锭模的材料、冶铸条件及工作面的质量等，下面分别讨论这些因素的影响。
% K6 j* x& K6 N* _一、钢锭模材料的影响; P/ l5 J) T' @; P; U4 B
钢锭模的材料是影响其寿命的内在因素。钢锭模工作条件苛刻，工作时受到温差应力、相变应力、残余应力和机械应力等的共同作用，内表面易产生微小网状裂纹，随着使用次数的增加，微裂纹扩展，形成龟裂，进一步发展为掉肉、纵裂和横裂，致使钢锭模失效报废。' \& Y0 O; v# K9 c
铸铁中的石墨球化或蠕化后，钢锭模的使用寿命大幅度提高、模耗大大降低。这是由于蠕虫状或球状石墨能减少O2的渗入，降低内氧化，提高铸铁的抗氧化性和高温强度。
% j6 J5 P/ ?' a" Q% x蠕墨铸铁的强度接近球墨铸铁、而导热性接近灰铸铁，具有良好的热疲劳性能，包括抗龟裂、耐开裂和抗变形能力，特别适合钢锭模的工况条件。球墨铸铁具有高强度，但导热性比蠕墨铸铁低，所以其寿命相对较低、模耗也稍高，通常用在10t以下的钢锭模（方锭模），以控制可能产生的变形。0 U5 o4 e- B# V8 b u, T$ j) n
除铸铁钢锭模外，前苏联试用钢质钢锭模，有Cr钢、Mn钢和GCr30钢，使用寿命较灰铸铁提高近一倍。钢质钢锭模试用过程中没有铸铁钢锭模中常出现的裂纹与烧坏现象，其报废主要是翘曲所致，但其铸造性能差，易产生缩孔缩松缺陷，且生产成本高，因此在国内很少研究。
* i0 W- P; `2 `" f) ^. ]二、铸铁中各种元素的影响1 ~* c, ]5 J M* T- K
Cr、Mo、Si等元素能强化铸铁基体，增强铸铁的抗塑性变形能力，提高钢锭模的使用寿命。同时，Cr和Si的氧化物能提高钢锭模表面氧化膜的致密性，减缓铸铁的高温氧化。铁液中加入RE，可脱O2、脱S，净化铁液，降低白口倾向，改善钢锭模的组织，提高钢锭模的抗氧化性。而Pb在钢锭模中是非常有害的元素，必须严格控制。
( Y9 d6 h$ N$ U" u1 H5 ?! l三、冶铸条件的影响
8 Q9 \- N8 G R, B+ `7 O& ^1 U高炉冶炼铁液具有温度高、杂质含量少的优点，采用高炉铁液生产的钢锭模抗热冲击性能明显优于冲天炉铁液钢锭模。但高炉铁液w（C）高，在制造大型钢锭模时易产生石墨漂浮缺陷。因此，需采取相应的措施防止石墨漂浮，通常在转包过程中吹入N2和Ar进行搅拌，均匀铁液温度、调节铁液成分。另外，铸造工艺也对钢锭模的质量有着重要的影响。; Q0 g/ {+ o0 q7 N0 R- s
四、工作面质量的影响8 |0 P% Z W. O. x2 m
钢液和钢锭模的内模壁（工作面）具有很强的润湿能力，凝固后钢锭在钢锭模间的粘附力较强，不易脱模，脱模后钢锭表面易出现大的结疤、裂纹及氧化皮等缺陷，降低钢锭模的成材率。目前主要采用2种途径来提高钢锭模工作面的质量，一是通过开发新型的涂料，改善钢锭模工作面的质量。宋义全等人[6]开发了一种新型钢锭模涂料，组成成分为耐火膨润土+优质石墨+辅助添加剂。该锭模涂料工艺性能和使用性能优越，喷涂后涂层无起皮起泡现象，致密性好，附着力强，喷涂温度高，模耗降低30%。另一种是采用浸渗技术制备金属陶瓷复合工作面，陶瓷表面可以抵抗铸铁的氧化、提高钢锭模的使用寿命。王健等人[7]采用表面浸渗复合技术在钢锭模工作面制备了2～5mm的金属陶瓷层，既改善工作面的性能，又均衡钢锭模铸锭时的温度场和应力场，明显增加了钢锭模的使用次数，降低了模耗。同时，使用复合钢锭模生产的钢锭表面质量好，钢锭内在质量符合产品标准要求。8 y( l4 |2 V' N, x3 j& [
2 ?; J u4 F8 i, [0 y! q# w4 P1 x% w3 ^' L7 `' ]( Z
6 F5 R5 ^- I, u8 x, V& B" _. J
钢锭模技术要求
! a0 t5 k% E) A5 l8 i. q壁厚 ＜63±2～±5 63～100±4～±6 100～160±6～±8 160～250±7～±10, j% K% U$ A0 j0 G: r# E! ^( E
边长 ＜250±3～±3 250～400±3～±4 400～630±4～±5 630～1000±4～±6 ]4 [* y: i% U8 \8 h+ B4 [
高度 ＜1600±5～±8 1600～2500±10～±10 ＞2500均为0.4％H
! ?; `! P* I0 y) n9 X+ B: ?/ r2 _底0 m0 a" [5 g S1 V; l, y, I" O
孔 项目1 A. I) h A" Y+ L4 X
型号 直径 底厚 中心 圆度
* z b# u' F9 L. C& ? 小型钢锭模 +5～1 ±2 ＜4 ＜3% [' X# m7 {, u
中大型钢锭模 -7～1 上注：±10) B- ^4 C/ S. V! ^$ P
下注：-8-6 ＜4 ＜4
" N! _; a$ C% c/ |" ^4 Z' a- f模耳 小型钢锭模±10～±12 中大型钢锭模±15～±20* B% v% |. k+ D4 H$ x
内/ e( \) |. m( K: @! C7 z/ @
表
, p: b# i) k z8 Q t6 O面 壁高≥2m（2m直尺）弦高≤5m 壁高≤2m（1m直尺）弦高≤2m小型≤4m中大型
7 w" R# ~' X9 K* @; a, G; N 其内表面不允许焊补，不得有裂纹、砂眼、气孔等，对于涨砂结疤可磨平。
3 L; \% y7 H) r, I: Q+ V外4 {# w6 {, V4 {6 v
表3 W T5 r9 q" y" u
面 1、不得有裂纹、卷刺和严重粘砂等。' A; g0 k" R$ J/ a3 ^) i
2、砂眼、气孔、结疤、石墨坑等缺陷深度不大于壁厚10%。
0 q5 h# P" t3 m2 X" Z* H- B端面 1、非加工端面平面度≤3～5。3 r! r& p2 }- E
2、上下注钢锭模允许有限制的缺陷，允许焊补、磨平。
+ e- F- p/ Q" Y$ o合相/ ~4 C: {# b( Y2 u$ R: E
组织 1、石墨球化级别1～6级。2、组织中的游离渗碳体和磷共晶均≤4%。
! `2 X1 j; y9 D7 u! n! z容积8 g! \& M( Y& F0 f- |2 j- w6 A( `
其他 1、容积允许偏差为标准容积的±0.7%。
1 a: u; l# L1 O6 e' o- F! K 2、外型、结构、尺寸应符合用户要求。
" w6 G' N( o: I# [/ T; K$ i化$ C, ~5 M$ e$ K/ a+ W
学
% x, r) k+ I$ c9 v成
. y) d0 V) d1 j% M3 y8 e9 y份 材质 冲天炉铁水化学成份% 备注
, n$ J3 s' e5 X$ {5 Y 牌号 代号 C碳 Si硅 Mn锰 P磷 S硫 Mg镁 稀土
8 I. r: N- C" B! p ~. P 普铁 CHT1 3.3～3.9 1.2～1.8 0.6～1.2 ≤0.15 ≤0.10 ≤3T 小型
- B, `5 T. q, |9 ]7 h$ b CHT2 3.4～4.1 1.1～1.8 0.4～1.0 ≤0.15 ≤0.10 ≤3T 中大型1 U+ r' F9 F! a+ W- X M
球铁 CQT 3.4～4.0 2.2～3.0 0.2～0.8 ≤0.10 ≤0.03 0.03～0.08 ≤0.03 |
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