萊鋼57m鑄鐵機鐵模使用壽命提高實踐

撰文/韓 鴻

■萊鋼集團銀山型鋼有限公司煉鐵廠

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萊鋼57m鑄鐵機鐵模使用壽命提高實踐

撰文/韓 鴻

■萊鋼集團銀山型鋼有限公司煉鐵廠

由于更換供貨廠家后材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、制造工藝等發(fā)生變化，萊鋼57m鑄鐵機鑄鐵模的使用壽命顯著降低，產(chǎn)生大量裂紋，造成鐵塊脫模率大幅降低。通過采取控制原材料成分，增大鐵模內(nèi)部過渡半徑，鐵模壁厚做均一化處理和增加熱處理工藝等措施，有效解決了鐵模內(nèi)部過早出現(xiàn)裂紋問題，鐵模使用壽命提高1倍以上。鐵模；壽命；熱處理

鑄鐵模是鑄鐵機的重要部件，安裝在鏈帶上，用來盛裝鐵水，并將其鑄成具有一定重量、一定形狀的鐵塊。鑄鐵模結(jié)構(gòu)按照塊模分類：二塊模、三塊模和四塊模。我廠57m 鑄鐵機采用三塊模設(shè)計，由35 鋼鑄造而成，所生產(chǎn)出的鐵塊重量43Kg。每條鏈帶含有鑄鐵模400 個，2 臺鑄鐵機4 條鏈帶共有鑄鐵模1600 個。

鑄鐵模在使用中存在的問題

我廠57m鑄鐵機于2010年5月份投產(chǎn)，2012年5月鑄鐵機大修更換了全部鑄鐵模。在此之前，有部分鑄鐵模鐵模內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，進行了更換。總體來看，鑄鐵機原廠鐵模的使用壽命約為18-24個月。

2012年鑄鐵機大修采用的是本地廠家生產(chǎn)的鑄鐵模，鐵模材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、制造工藝等均有不同程度變化。2012年9月初，崗位點檢發(fā)現(xiàn)大修所更換的鐵模開始出現(xiàn)裂紋。至2012年11月，該批鐵模大量出現(xiàn)裂紋，使用壽命不足6個月。裂紋主要集中在鐵模中間隔斷根部和頂部均流槽處，且裂紋擴展迅速，鐵模從裂紋產(chǎn)生至報廢不足1個月。

裂紋產(chǎn)生后，鐵模的脫模率大幅下降，大量鐵塊在鑄鐵機機頭不能正常脫模，而掉落在鏈帶下行區(qū)間，嚴(yán)重時每個班次掉落的鐵塊可達10t以上，脫模率不足80%，遠(yuǎn)低于規(guī)定值98%。掉落的鐵塊砸壞噴漿設(shè)施；在鏈帶下方堆積阻礙鏈帶運行，造成鏈帶掉道、鏈板斷裂等生產(chǎn)設(shè)備事故。需要頻繁更換鐵模，一方面增加了檢修工作量，另一方面造成了成本的急劇升高。

鑄鐵模質(zhì)量原因分析

a材質(zhì)

經(jīng)落實，現(xiàn)鐵模廠家所生產(chǎn)的鐵模鋼材來源為廢鋼，鋼材種類不一，鋼號不固定，雜質(zhì)含量較大，從而造成鐵模材質(zhì)較差。

b鐵模結(jié)構(gòu)

圖-1　鐵模結(jié)構(gòu)圖

如圖-1所示，鐵模內(nèi)部圓角過渡半徑均為R20，圓角過渡半徑較小，造成鐵模厚度不均，在隔斷根部和頂部均流槽處厚度偏小。鑄鐵時，鐵模受熱應(yīng)力變化較大，從而造造成隔斷根部和頂部均流槽處產(chǎn)生裂紋。

c制造工藝

現(xiàn)鐵模在鑄造后直接進行機械加工，產(chǎn)生成品。無熱處理工序，鐵模組織均勻，鑄造中存在的內(nèi)應(yīng)力得不到釋放。

改進措施

a材質(zhì)

采用強度、韌性等綜合性能較好的35鋼制造，統(tǒng)一鋼材來源，控制雜質(zhì)含量，保證鋼材質(zhì)量。其相關(guān)化學(xué)成分應(yīng)滿足GB/T699-1999或JB/T6397-1992之要求：

表-1 GB/T699-1999元素含量/%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

表-2 JB/T6397-1992元素含量/%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

如圖-2所示，對鐵模結(jié)構(gòu)做如下改進：

圖-2　鐵模結(jié)構(gòu)圖（改進后）

①圓角過渡半徑由R20提高到R30。

②對鐵模壁厚做均一化處理，在鐵模整體厚度保持在40mm的基礎(chǔ)上，確保鐵模厚度的整體一致性，即等壁結(jié)構(gòu)。

改進后鐵模曲線過渡平緩，厚度一致且得到提高，受熱時應(yīng)力變化降低。

b改進鐵模的制造工藝，進行整體退火處理

①熱處理工藝的選擇。鐵模為鑄鋼件，熱處理的目的是細(xì)化和均勻組織，消除偏析和內(nèi)應(yīng)力，防止開裂，兼顧工藝性和經(jīng)濟性，選擇退火熱處理。且其材質(zhì)為中碳鋼，因此選擇完全退火處理。

②熱處理溫度的選擇。加熱速度：為防畸變、開裂，理論上中小件的加熱速度控制在100-150℃/h，此處選擇加熱速度120℃/h。

最終加熱溫度：熱處理相關(guān)文獻表明，完全退火加熱溫度一般為Ac3+30-50℃，鐵模材質(zhì)35鋼的Ac3溫度為802℃，綜合考慮選擇鐵模的最終加熱溫度為835℃

冷卻速度：隨爐冷卻到350℃，然后空冷。

③保溫時間的選擇。鐵模的縱向截面尺寸為780mm，根據(jù)1.5-2mm/min的保溫時間公式，可得最大保溫時間需要26h，考慮到鐵模的橫向截面和壁厚尺寸較小，保溫時間定為24小時。

改進后使用效果

改進后的鑄鐵模從2013年4月開始使用，從目前使用情況看，鐵模裂紋的產(chǎn)生和擴展速度顯著放緩；鐵塊脫模率基本達到要求，98%以上，鏈帶下行區(qū)間掉鐵數(shù)量大幅度下降，2013年6月份以來未再發(fā)生因掉鐵砸壞噴漿設(shè)施的情況。鐵模的平均使用壽命由6個月提高到15個月以上，甚至可達18個月以上。

作者簡介：

韓鴻（1982-），男，2006年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)無機非金屬材料工程專業(yè)，工程師，主要從事鐵水罐砌筑維護管理、鑄鐵機生產(chǎn)管理和設(shè)備管理工作。