特大型鋼錠模類鑄件的工藝質量控制

仇廣發/中國第一重型機械股份公司

特大型鋼錠模類鑄件的工藝質量控制

仇廣發/中國第一重型機械股份公司

本文以生產600T鋼錠模為例，分析并總結了保證鋼錠模一次成型合格的鑄造、冶煉澆注、清理以及熱處理生產工藝控制要點，結果表明：在生產中嚴格按照本文的質量控制要點對特大型鋼錠模生產過程進行控制，可保證所生產的特大型鋼錠模達到預期要求。

鋼錠模；鑄造；冶煉澆注；熱處理

近些年來隨著核電，機床，軋機，造船等新能源和裝備制造業的迅猛發展，全球對大型鍛件需求量急劇增加，導致對特大型鋼錠模附具的需求量顯著提升。因此，對特大型鋼錠模工藝質量控制的研究，對提升特大型鋼錠模制造工藝水平，延長鋼錠模使用壽命，降低鋼錠模廢品率具有重要意義。

一、產品情況及要求

600T鋼錠模，毛坯重296T，外形尺寸為φ5286mm×4487mm，最大壁厚為700mm。該鑄件內腔為24棱表面，且內腔光滑無凹凸不平，不得有粘砂、夾砂、氣孔等影響錠模脫錠的缺陷，鑄件外表不得有砂眼、縮孔及“漲肚”等影響美觀的缺陷。600T鋼錠模是我公司600T鋼錠生產過程中重要附具。

二、工藝質量控制要點

根據以上產品情況和控制要求可知，600T鋼錠模的制造難度非常大，為此開工前對該件進行仔細分析，制定了以下工藝質量控制要點，并在生產中嚴格控制：

1.鑄造工藝設計及造型階段質量控制。如圖1，根據產品特點，鑄造采用主型木做型芯一體活皮實樣模型，螺桿把緊；結構要堅固，模型內外表面要光滑，按照一級品制作。芯盒要保證強度，各個芯盒內的嵌入式凸臺位置要準確。主型上刻出每個冒口的位置線，要與芯盒中位置一致。內腔尺寸必須準確，24棱表面應光滑，無凹凸不平。

該件為鑄鐵件，型芯均采用樹脂砂生產。與鑄鋼件相比，鑄鐵件的材質可焊性差，屬于脆性材料，鋼錠模的內表面光潔度要求很高，是鋼錠模的主要工作表面。該鑄件采用地坑造型，底面全部鋪滿耐火鋼磚，磚縫之間用砂撞實。由于樹脂砂發氣量大，必須做好排氣層，必須保證外型與氣道排氣通暢，內腔芯頭底部吃砂量大于300mm，砂箱四角立放直徑120mm排氣管4根，每根排氣管外部纏滿空心尼龍繩，并向鑄件方向呈須狀引出，距離鑄件外表面150mm左右。加固硬砂床面積超出鑄件邊緣500mm，鋼軌端部應與坑壁固定緊。地坑內剩余面積、鑄件外圍必須用擋鐵擋好，填砂緊實，防止澆注時跑火。

造型后，如圖2，外型刷醇基鋯英粉涂料2遍，第二遍刷完后用砂紙將不平部位磨平，再刷醇基鉛粉涂料，厚度大于1。5mm。每次刷完涂料要點燃，自然干燥后再刷下一遍。如圖3，內腔芯刷醇基鋯英粉涂料，然后刷醇基鉛粉涂料，既要保證涂料厚度并要求涂料附著力好。

造型階段的檢查主要包括模型檢查、型芯砂的檢查、型芯尺寸的檢查、下芯、合箱的尺寸檢查。造型階段的工序繁瑣、工藝復雜，對操作者的能力要求很高，此階段必須嚴格控制，這是保證產品質量的基礎，是決定鑄件質量優劣的關鍵工序。

2.冶煉澆注工藝及質量控制。采用電弧爐加鋼包精煉提供鐵水，冶煉過程中熔化期和氧化期由電弧爐來完成，還原期及精煉在鋼包精煉爐里進行。鐵水要求C：

3.60 ～3.80%；Si：1.60～1.80%；Mn：0.60%～0.80%；P＜0.070%；

S＜0.060%進行控制，嚴格控制殘余元素的含量。如圖4，此件為雨淋澆注系統，澆注前測鐵水溫度，澆注溫度為1235℃～1245℃（目標值1240℃）。鐵水用兩個精煉包裝，一包裝170噸，另一包152噸，大包包孔直徑為φ110mm＊2；小包包孔直徑為φ110mm＊2（包孔必須開閉暢通）。包孔用專用填充材料，待鐵水溫度達到澆注溫度開始澆注。澆注時同時打開兩包四孔，全流澆注，注意觀察渣子和鐵豆不得進入直澆道，當鐵水升到分型面以上100mm－150mm時，兩包各關一孔，當鐵水升到分型面450mm－550mm時大包用半開包孔澆注，此時小包交完，當冒口上升高度750mm時停止澆注，每隔三十秒用半開包孔點注一次，將冒口澆滿，注意觀察包內渣子不得進入型腔。

3.清理、熱處理工藝及質量控制。鋼錠模應采用手工落砂，在使用風鏟鏟除鋼錠模內外燒結層時，注意不要損傷鑄件內壁表面，內壁盡量不打磨或少打磨，有效保護內壁致密層組織，落砂后的鋼錠模不能被冷風吹襲，以免出現裂紋。清理過程中只能用風鏟，不得用烤槍燒烤。鋼錠模在放置運輸過程中要防止變形，避免磕碰。采用去應力退火和自然時效處理方式，防止鋼錠模初期開裂。

三、產品質量結果

鑄造的600T鋼錠模內表面平整光滑，沒有裂紋、砂眼、氣孔等缺陷，能夠滿足高溫高壓工作環境的要求，達到了規定的使用次數。

四、結論

1.按照本文的鑄造工藝設計、冶煉澆注、清理及熱處理工藝質量控制要點對600T鋼錠模生產過程進行嚴格控制，可保證所生產的鋼錠模最終達到預期的性能指標，滿足使用要求。

2.質量控制從生產前端介入，合理的制定鋼錠模生產工藝，并在生產過程中嚴格執行，對鑄件的實物質量控制起著至關重要的作用。

［1］李立，陳維明，張曉博.大型鋼錠模鑄造工藝的研究與應用［J］.鑄造工程，2011（6）：5～7，13.

［2］宋福康.大型鋼錠模鑄造工藝的改進［J］.鑄造技術，2009，30（3）：323～324.

［3］杜成武，李廣田，朱苗勇.影響大型鋼錠錠模使用壽命的因素［J］.特殊鋼，2003，24（3）：33～36.

圖1 實樣模型

圖2 型腔

圖3 內腔芯

圖4 澆注成型圖