20～27t大型鋼錠模的鑄造

李國清

(北滿特鋼今源機(jī)械鑄造有限責(zé)任公司， 黑龍江 齊齊哈爾 161040)

我公司第一煉鋼廠現(xiàn)使用的20～27t鋼錠模(如圖1所示)具有輪廓尺寸大、壁厚均勻、外形高大等特點(diǎn)，材質(zhì)為中錳低硅鑄鐵。針對(duì)其使用特點(diǎn)，采用我廠高爐鐵水經(jīng)第一煉鋼廠LF爐優(yōu)化調(diào)質(zhì)、升溫配制了一種使用壽命較HT200長的鐵液，再加上一套行之有效的工藝保證措施，成功的生產(chǎn)出了3件20～27t鋼錠模，保證質(zhì)量的同時(shí)又取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，滿足了第一煉鋼廠的使用需要。

1 技術(shù)條件

20～27t鋼錠模屬厚大類鑄鐵件，要求鋼錠模內(nèi)腔形狀尺寸比較精確，內(nèi)腔光潔，不能有任何缺陷，主要尺寸見圖1，單件重量：25.6t。

圖1 鋼錠模結(jié)構(gòu)簡圖

技術(shù)要求：

(1)化學(xué)成分

w(%)：C 3.8～3.9 ，Si 1.1～1.6,Mn 1.1～1.8,P≤0.1，S≤0.1。

(2)鋼錠模內(nèi)腔尺寸偏差不超過2%。

(3)鑄件內(nèi)表面不許焊補(bǔ)，表面平整、光滑，凹凸不得超過4mm。

(4)其它技術(shù)條件執(zhí)行YB/T 070-1995標(biāo)準(zhǔn)。

2 鑄造工藝分析：

(1)20～27t鋼錠模平均壁厚240mm，壁厚較厚，熱節(jié)較大，工藝設(shè)計(jì)需考慮到冒口的補(bǔ)縮作用，防止出現(xiàn)縮松、縮孔等缺陷。

(2)20～27t鋼錠模全長3075mm，外形高大，在型內(nèi)鐵水凝固時(shí)間長，對(duì)砂型熱作用時(shí)間也長，易產(chǎn)生粘砂、夾砂缺陷，在生產(chǎn)中應(yīng)采取相應(yīng)措施防止發(fā)生。

(3)根據(jù)技術(shù)條件要求，鋼錠模內(nèi)表面要求高，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)措施防止鑄件內(nèi)表面變形。

(4)20～27t鋼錠模毛坯重量約為27.9t，由于鐵液量大，外皮砂箱受到的浮力也大。壓鐵的重量要達(dá)到要求。以防止抬箱現(xiàn)象出現(xiàn)。

3 工藝設(shè)計(jì)

(1)澆注系統(tǒng)

采用階梯水口澆注，Φ80mm直澆道1條，Φ60mm內(nèi)澆道4條，這樣利于鐵液中雜質(zhì)上浮，防止縮孔和夾渣。內(nèi)澆口在造型過程中擺放時(shí)，要避開芯型，防止鐵液在澆注過程中沖壞芯型。

(2)工藝參數(shù)確定

鑄件橫向縮尺0.4%，縱向不留縮尺，頂部尺寸延伸200mm，底部延伸20mm，砂芯負(fù)數(shù)5mm，非加工壁厚的負(fù)余量5mm。

(3)冒口設(shè)計(jì)

頂部采用四個(gè)Φ300×350mm安全冒口，冒口均勻布置，充分補(bǔ)充鐵液的凝固收縮。

(4)芯骨

芯骨采用10mm厚鋼板卷制并焊接而成，尺寸Φ850×3 385。芯骨要有足夠的強(qiáng)度、剛度和合理的結(jié)構(gòu)，不防礙鑄件的收縮。芯骨要切出一定量的排氣孔，有利于澆注過程中的排氣，保證砂型排氣通暢。為了保證鋼錠模內(nèi)腔質(zhì)量和尺寸，內(nèi)腔整體打結(jié)完成。

(5)砂箱

采用5節(jié)砂箱造型，砂箱尺寸為2 130×2 130×600mm,由20mm厚鋼板焊接結(jié)構(gòu)而成，鑄件分型面在底部。

4 鐵水熔煉及優(yōu)化

鋼錠模在使用過程中要經(jīng)受高溫、急冷急熱和撞擊等作用，要求其應(yīng)具有較高的強(qiáng)度和較低的彈性模量、耐疲勞、抗高溫氧化等特點(diǎn)。但灰口鑄鐵強(qiáng)度較低，易產(chǎn)生裂紋，鋼錠模使用壽命不高。適當(dāng)提高鑄鐵中Si、Mn的含量，降低P、S等有害元素含量，有利于提高鋼錠模的使用壽命。我們采用本廠高爐冶煉的鐵水，原鐵液成分：w(%)：C 4.09，Si 0.53,Mn 0. 24, P 0.108，S 0.02。由于LF爐無法去除原鐵液中帶來的C元素和P元素，原鐵液中含量又較高，所以在升溫、調(diào)質(zhì)過程中向LF爐中對(duì)入10%的低碳鋼鋼水，以達(dá)到降低鐵液中的C元素和P元素。最終得到的鐵水的化學(xué)成分為 w(%)：C 3.85 ；Si 1.32；Mn 1.18；P 0.086；S 0.006。

使用LF爐冶煉鐵水的優(yōu)點(diǎn)是能夠有效的去除鐵液中的有害元素S元素；保證鐵液的出爐溫度、鐵液純凈、化學(xué)成分精確。

5 操作說明

(1)采用呋喃樹脂砂型工藝方法造型。填砂時(shí)，用木棒對(duì)型砂進(jìn)行搗實(shí)，以提高鑄型的緊實(shí)度。

(2)砂芯應(yīng)具有較好的透氣性。制芯前，芯骨外應(yīng)纏繞一圈草繩，以增強(qiáng)砂芯的退讓性、透氣性。

(3)涂料采用醇基石墨涂料，涂料層厚度1.5～2mm。

(4)合箱前要吹凈芯子底盤上的浮砂，防止砂子卷入鐵水內(nèi)造成鑄件表面夾砂。

(5)合箱前，必須要檢查芯型表面是否光潔，并保證芯骨排氣通暢。

(6)壓鐵重量10t。

(7)對(duì)于鋼錠模這類厚大件來說，要遵循高溫出爐，低溫澆注這條原則。鐵水出爐溫度1 360℃。澆注溫度控制在1 280±20℃。澆注時(shí)澆口杯要始終充滿。

(8)鑄件保溫時(shí)間126h。

(9)鑄件進(jìn)行去除應(yīng)力退火后上交。

6 結(jié)語

使用以上工藝目前為止共生產(chǎn)出3件20～27t鋼錠模。沒有發(fā)現(xiàn)有裂紋、氣孔、縮孔、夾渣、粘砂等缺陷。鋼錠模內(nèi)表面光潔、平整，符合鋼錠模技術(shù)條件要求。加工后，未發(fā)現(xiàn)任何鑄造缺陷，組織致密，第一煉鋼廠反映使用效果良好。取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。