不同材質(zhì)鑄模在鐵合金生產(chǎn)中的應(yīng)用研究*

張 興，劉俊釗，蹇 樂，段望春，緱順虎，張得儉

(甘肅省機(jī)械科學(xué)研究院，甘肅蘭州 730030)

0 引言

錠模的使用壽命很低，多數(shù)錠模應(yīng)用不久便發(fā)生裂紋而報(bào)廢。個(gè)別錠模在澆筑過程中發(fā)生突然炸裂，致鋼水到處流竄飛濺。容易引起人身及設(shè)備事故［1］。因此，研究錠模在生產(chǎn)過程中的組織和性能變化，為分析錠模失效原因，改進(jìn)錠模材質(zhì)提供可靠的理論依據(jù)，是一項(xiàng)重要的任務(wù)。

國(guó)內(nèi)圍繞提高錠模質(zhì)量和使用壽命開展了許多研究［2－5］，在錠模材質(zhì)方面，先后經(jīng)歷了普通灰鐵、中錳灰鐵、高爐鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵以及稀土灰鐵和釩鈦鑄鐵等，結(jié)果表明不同材質(zhì)的錠模具有特定的組織優(yōu)勢(shì)［6］。筆者對(duì)比分析了 QT600－6和 HT200兩種材質(zhì)鑄模在鐵合金清潔生產(chǎn)線上使用前后組織和性能的變化，為分析錠模失效原因，改進(jìn)錠模材質(zhì)提供了可靠的理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)過程

1．1 錠模的制作

本項(xiàng)目根據(jù)自主研發(fā)的鐵合金清潔生產(chǎn)線要求，制作的錠模如圖1所示，錠模材質(zhì)分別為QT600－6和HT200，不同材質(zhì)制作錠模各15個(gè)。其中，QT600－6材質(zhì)錠模球化級(jí)別不低于GB/T 9441規(guī)定的球化級(jí)別3級(jí)。

圖1 自制的錠模

1．2 澆注試驗(yàn)

本試驗(yàn)在自主研制的鐵合金清潔生產(chǎn)線上進(jìn)行。澆注工藝:出鐵溫度:1 430℃，澆注溫度:1 418℃，脫模溫度:170℃。

1．3 試樣制備

錠模應(yīng)用前、后，各取組織分析試樣1個(gè)，試樣規(guī)格:15 mm×15 mm×10 mm。錠模應(yīng)用前、后，各取抗拉強(qiáng)度試樣 1個(gè)，試樣按 GB/T 9439－2010標(biāo)準(zhǔn)制作。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2．1 金相分析

對(duì)各試樣進(jìn)行拋光處理后采用自制的硝酸酒精腐蝕液，侵蝕5 s，清洗后運(yùn)用光學(xué)顯微鏡對(duì)試樣進(jìn)行觀察分析，結(jié)果如圖2、圖3、圖4、圖5所示。

圖2 HT200錠模應(yīng)用前金相組織

圖3 HT200錠模應(yīng)用后金相組織

圖4 QT600－6錠模應(yīng)用前金相組織

圖5 QT600－6錠模應(yīng)用后金相組織

由圖2、圖3可知，HT200錠模在應(yīng)用后組織中珠光體形態(tài)發(fā)生了變化，石墨和鐵素體有團(tuán)聚趨勢(shì)。由圖4、圖5可知，QT600－6鑄模在應(yīng)用后組織由鐵素體－珠光體基向珠光體基轉(zhuǎn)變。綜上可知，鑄模在應(yīng)用過程中，組織發(fā)生了不同程度的轉(zhuǎn)變。

2．2 硬度分析

采用HRS－150D多功能數(shù)顯洛氏硬度計(jì)對(duì)各試樣的硬度進(jìn)行分析，各試樣取3點(diǎn)分析，求其平均值，所得結(jié)果如表1、表2所示。

由表1可知，HT200鑄模在應(yīng)用后硬度略有降低，由表2可知，QT600鑄模在應(yīng)有后硬度略有提高。

表1 HT200鑄模應(yīng)用前后硬度值

表2 QT600-6鑄模應(yīng)用前后硬度值

2．3 抗拉強(qiáng)度分析

采用型號(hào)為100D的微機(jī)控制電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)各試樣抗拉強(qiáng)度進(jìn)行分析，所得結(jié)果如表3、表4所示。

表3 HT200鑄模應(yīng)用前后抗拉強(qiáng)度值

表4 QT600-6鑄模應(yīng)用前后抗拉強(qiáng)度值

由表3、表4可知，HT200鑄模和QT600鑄模在應(yīng)用后抗拉強(qiáng)度基本保持不變。

3 結(jié)論

綜上可知，HT200錠模在應(yīng)用后組織中珠光體形態(tài)發(fā)生了變化，石墨和鐵素體有團(tuán)聚趨勢(shì)。QT600－6鑄模在應(yīng)用后組織由鐵素體－珠光體基向珠光體基轉(zhuǎn)變。鑄模在應(yīng)用過程中，組織發(fā)生了不同程度的轉(zhuǎn)變。HT200鑄模在應(yīng)用后硬度略有降低，QT600鑄模在應(yīng)有后硬度略有提高。HT200鑄模和QT600鑄模在應(yīng)用后抗拉強(qiáng)度基本保持不變。

［1］ 黃德奎．鋼錠模失效分析［J］．價(jià)值工程，2013(20):65－67．

［2］ Dawson S．Process Control for production of compacted Graphite I-ron［C］．The 106thAFS Casting Congress(Kansas)，2002(1):121－124．

［3］ 重稀土蠕化劑在蠕墨鑄鐵鋼錠模上的應(yīng)用研究，現(xiàn)代鑄鐵［J］．2010(5):15－19．

［4］ 蔡寶潤(rùn)．延長(zhǎng)鋼錠模使用壽命的探討［J］．青海科技，2011(1):95－96．

［5］ 陳 進(jìn)，余連權(quán)．大型鋼錠模的設(shè)計(jì)［J］．重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，12(5):116－118．

［6］ 劉俊釗，蹇 樂，張得儉，等．鋼錠模設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及研究趨勢(shì)［J］．機(jī)械研究與應(yīng)用，2014，27(6):189－191．