20～27t大型鋼錠模的鑄造

李國清

(北滿特鋼今源機械鑄造有限責任公司， 黑龍江 齊齊哈爾 161040)

我公司第一煉鋼廠現使用的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，材質為中錳低硅鑄鐵。針對其使用特點，采用我廠高爐鐵水經第一煉鋼廠LF爐優化調質、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，成功的生產出了3件20～27t鋼錠模，保證質量的同時又取得了較好的經濟效益，滿足了第一煉鋼廠的使用需要。

1 技術條件

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

圖1 鋼錠模結構簡圖

技術要求：

(1)化學成分

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

(2)鋼錠模內腔尺寸偏差不超過2%。

(3)鑄件內表面不許焊補，表面平整、光滑，凹凸不得超過4mm。

(4)其它技術條件執行YB/T 070-1995標準。

2 鑄造工藝分析：

(1)20～27t鋼錠模平均壁厚240mm，壁厚較厚，熱節較大，工藝設計需考慮到冒口的補縮作用，防止出現縮松、縮孔等缺陷。

(2)20～27t鋼錠模全長3075mm，外形高大，在型內鐵水凝固時間長，對砂型熱作用時間也長，易產生粘砂、夾砂缺陷，在生產中應采取相應措施防止發生。

(3)根據技術條件要求，鋼錠模內表面要求高，在工藝設計時應采取相應措施防止鑄件內表面變形。

(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。壓鐵的重量要達到要求。以防止抬箱現象出現。

3 工藝設計

(1)澆注系統

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

(2)工藝參數確定

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，砂芯負數5mm，非加工壁厚的負余量5mm。

(3)冒口設計

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

(4)芯骨

芯骨采用10mm厚鋼板卷制并焊接而成，尺寸Φ850×3 385。芯骨要有足夠的強度、剛度和合理的結構，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。為了保證鋼錠模內腔質量和尺寸，內腔整體打結完成。

(5)砂箱

采用5節砂箱造型，砂箱尺寸為2 130×2 130×600mm,由20mm厚鋼板焊接結構而成，鑄件分型面在底部。

4 鐵水熔煉及優化

鋼錠模在使用過程中要經受高溫、急冷急熱和撞擊等作用，要求其應具有較高的強度和較低的彈性模量、耐疲勞、抗高溫氧化等特點。但灰口鑄鐵強度較低，易產生裂紋，鋼錠模使用壽命不高。適當提高鑄鐵中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、調質過程中向LF爐中對入10%的低碳鋼鋼水，以達到降低鐵液中的C元素和P元素。最終得到的鐵水的化學成分為 w(%)：C 3.85 ；Si 1.32；Mn 1.18；P 0.086；S 0.006。

使用LF爐冶煉鐵水的優點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，用木棒對型砂進行搗實，以提高鑄型的緊實度。

(2)砂芯應具有較好的透氣性。制芯前，芯骨外應纏繞一圈草繩，以增強砂芯的退讓性、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℃。澆注時澆口杯要始終充滿。

(8)鑄件保溫時間126h。

(9)鑄件進行去除應力退火后上交。

6 結語

使用以上工藝目前為止共生產出3件20～27t鋼錠模。沒有發現有裂紋、氣孔、縮孔、夾渣、粘砂等缺陷。鋼錠模內表面光潔、平整，符合鋼錠模技術條件要求。加工后，未發現任何鑄造缺陷，組織致密，第一煉鋼廠反映使用效果良好。取得了較好的經濟效益。