鋼錠模是煉鋼廠(chǎng)模鑄生產(chǎn)必備的、周轉(zhuǎn)使用的大宗鑄錠設(shè)備，它對(duì)鋼錠的表面和內(nèi)部質(zhì)量以及鋼錠成本有重要影響。鋼水借以凝固成型的鑄鐵模型。鋼錠模壽命(次)或鋼錠模消耗(kg/t鋼)是煉鋼生產(chǎn)的一項(xiàng)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
分類(lèi)
按鋼錠模縱斷面形狀可分為上大下小帶保溫帽或豁口掛絕熱板鋼錠模和上小下大敞口或瓶口式鋼錠模。前者傳統(tǒng)上用于澆注鎮(zhèn)靜鋼鋼錠，習(xí)慣上稱(chēng)為鎮(zhèn)靜鋼鋼錠模，現(xiàn)在也用于澆注沸騰鋼鋼錠，后者傳統(tǒng)上用于澆注沸騰鋼，習(xí)慣上稱(chēng)為沸騰鋼鋼錠模，現(xiàn)在也廣泛用于澆注鎮(zhèn)靜鋼。按鋼錠模內(nèi)腔橫斷面形狀可分為方形、矩形、圓形和多角形等類(lèi)型。按鋼錠模內(nèi)壁形狀可分為凸邊形、凹邊形、直邊形及波紋邊形等類(lèi)型。。圖1為幾種常用鋼錠模的實(shí)物照片。
錠型參數(shù)
決定鋼錠大小及斷面形狀的鋼錠模幾何尺寸。主要參數(shù)有鋼錠重量、斷面形狀及尺寸、鋼錠高度或高寬比、鋼錠錐度、模壁厚度或模錠重量比、轉(zhuǎn)角半徑及底部形狀等。
鋼錠重量 在煉鋼和初軋?jiān)O(shè)備條件允許的前提下，盡量選擇滿(mǎn)足較大倍定尺的鋼錠重量。大鋼錠整模、澆注、脫模等作業(yè)較簡(jiǎn)單，鋼錠熱送溫度提高，生產(chǎn)能力和成坯率也較高。如φ1150初軋機(jī)軋制的扁錠多數(shù)在15～20t之間，方錠在8～13t之間。
斷面形狀及尺寸 鋼錠模的斷面形狀依鋼錠用途而定。用以軋制型材、管材、線(xiàn)材的多采用方錠，軋制板材的多采用扁錠或矩形錠，圓形鋼錠則用于軋制車(chē)輪、輪等，制作大型鍛壓件多采用多角形鋼錠。就鑄錠生產(chǎn)能力和生產(chǎn)難度而言，矩形錠優(yōu)于方形錠，方形錠優(yōu)于圓形錠。條件允許時(shí)，以矩形錠代替方形錠，有利于改善鋼錠質(zhì)量和提高成坯率。還應(yīng)考慮到鋼錠模內(nèi)壁形狀對(duì)鋼錠質(zhì)量的影響：直邊模壁易使鋼錠表面內(nèi)凹，且邊長(zhǎng)愈長(zhǎng)，凹陷愈重，鋼錠模也易變形，往往造成卡錠而過(guò)早報(bào)廢；凹面模壁可得到表面微凸的鋼錠，有利于提高成坯率和鋼錠模壽命；波紋形模壁的棱在鋼錠凝固過(guò)程中起加強(qiáng)筋作用，有利于減少表面裂紋。鋼錠模的最大尺寸應(yīng)與軋機(jī)能力相匹配，而最小斷面尺寸決定于生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品所必須的壓縮比（一般≥8）。
錠高及高寬比 增加錠高（H）有利于提高軋機(jī)生產(chǎn)率，但于內(nèi)部質(zhì)量不利。5～8t鋼錠的高寬比（H/D）在2.5～3.0為宜，1～5t鋼錠H/D可為3.0～3.5。
錐度 錐度過(guò)大增加鋼錠局部懸掛的幾率，也不利于軋制，而錐度過(guò)小不利于脫模。且鋼錠內(nèi)部質(zhì)量欠佳。錐度一般選擇在0.8%～4.2%之間，高質(zhì)量鋼趨高限。
模壁厚度及模錠重量比 模壁厚度應(yīng)能保證鋼錠模有足夠的強(qiáng)度，有時(shí)還要在其上端或下端加厚，以增加抗碰撞能力。通常模壁厚度在50～160mm之間，大鋼錠取上限；模錠重量比在0.8～1.2之間，大鋼錠取下限。球墨鑄鐵鋼錠模的模錠比一般取1.0為宜。模壁上口或外側(cè)還要配置耳環(huán)或耳鐵，以便于列模和脫模操作。
轉(zhuǎn)角半徑 是影響鋼錠角部裂紋的重要參數(shù)。轉(zhuǎn)角半徑過(guò)大或過(guò)小都易使鋼錠產(chǎn)生角部裂紋。適宜的轉(zhuǎn)角半徑為鋼錠模內(nèi)腔斷面平均水力學(xué)直徑的8%～15%，碳素鋼趨下限，合金鋼趨上限。
底部形狀 決定著鋼錠開(kāi)坯后的坯尾形狀，是影響鋼錠成坯率的重要參數(shù)。由于鋼錠開(kāi)坯時(shí)，表面的變形量大 于心部的變形量，角部的變形量大于面部中央的變形量因此坯尾通常呈“魚(yú)尾”形（有時(shí)也呈舌形），需加以切除。鋼錠模底部的形狀，應(yīng)能保證鋼錠開(kāi)坯時(shí)產(chǎn)生的魚(yú)尾盡可能小，以減少切尾損失。鋼錠底部形狀有平底、半球形、截錐形等多種類(lèi)型（圖2），其鋼錠開(kāi)坯切尾率順次減小。最佳底部形狀的尺寸通常是通過(guò)冷軋模擬或計(jì)算機(jī)模擬后再經(jīng)反復(fù)修正而確定。
操作規(guī)程
1．吊盤(pán)時(shí)，必須掛四個(gè)吊把。翻完盤(pán)后，要放平吊回，不準(zhǔn)立著吊。
2．安放模子和中注管時(shí)，要掛雙繩套，并先在旁邊落到適當(dāng)高度，然后停車(chē)，再對(duì)準(zhǔn)管磚慢慢落下。
3．安放冒口時(shí)，須先搭好作業(yè)臺(tái)，不準(zhǔn)在潮濕或有水的地坑安放模子。
4．吊模，脫模時(shí)要注意來(lái)往行人，模子立穩(wěn)后再摘繩。人躲開(kāi)后，再起吊。立吊4寸，6寸扁平模子時(shí)，操作者要站在棋子重慶小面一側(cè)。
5．吊運(yùn)粘模鋼錠時(shí)，不準(zhǔn)大頭朝下吊。
6．立放鋼錠模時(shí)，要注意地面平整，不準(zhǔn)斜放。4寸、6寸模子不準(zhǔn)單個(gè)立放。立放二層以上模子時(shí)，一定要放平，不準(zhǔn)斜靠。
7．工作現(xiàn)場(chǎng)要保持整潔，通道暢通。鋼錠模冒口及各種材料應(yīng)放在指定地點(diǎn)。
8．不準(zhǔn)吊帶模子的鋼錠撞東西。
9．使用壓縮空氣要將接頭把緊。吸吹鋼錠模前，要觀(guān)察好周?chē)h(huán)境，出風(fēng)口嚴(yán)禁對(duì)著人。
影響因素
影響鋼錠模使用壽命的主要因素有鋼錠模的材料、冶鑄條件及工作面的質(zhì)量等，下面分別討論這些因素的影響。
一、鋼錠模材料的影響
鋼錠模的材料是影響其壽命的內(nèi)在因素。鋼錠模工作條件苛刻，工作時(shí)受到溫差應(yīng)力、相變應(yīng)力、殘余應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力等的共同作用，內(nèi)表面易產(chǎn)生微小網(wǎng)狀裂紋，隨著使用次數(shù)的增加，微裂紋擴(kuò)展，形成龜裂，進(jìn)一步發(fā)展為掉肉、縱裂和橫裂，致使鋼錠模失效報(bào)廢。
鑄鐵中的石墨球化或蠕化后，鋼錠模的使用壽命大幅度提高、模耗大大降低。這是由于蠕蟲(chóng)狀或球狀石墨能減少O的滲入，降低內(nèi)氧化，提高鑄鐵的抗氧化性和高溫強(qiáng)度。
蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度接近球墨鑄鐵、而導(dǎo)熱性接近灰鑄鐵，具有良好的熱疲勞性能，包括抗龜裂、耐開(kāi)裂和抗變形能力，特別適合鋼錠模的工況條件。球墨鑄鐵具有高強(qiáng)度，但導(dǎo)熱性比蠕墨鑄鐵低，所以其壽命相對(duì)較低、模耗也稍高，通常用在10t以下的鋼錠模（方錠模），以控制可能產(chǎn)生的變形。
除鑄鐵鋼錠模外，蘇聯(lián)試用鋼質(zhì)鋼錠模，有Cr鋼、Mn鋼和GCr30鋼，使用壽命較灰鑄鐵提高近一倍。鋼質(zhì)鋼錠模試用過(guò)程中沒(méi)有鑄鐵鋼錠模中常出現(xiàn)的裂紋與燒壞現(xiàn)象，其報(bào)廢主要是翹曲所致，但其鑄造性能差，易產(chǎn)生縮孔縮松缺陷，且生產(chǎn)成本高，因此在國(guó)內(nèi)很少研究。
二、鑄鐵中各種元素的影響
Cr、Mo、Si等元素能強(qiáng)化鑄鐵基體，增強(qiáng)鑄鐵的抗塑性變形能力，提高鋼錠模的使用壽命。同時(shí)，Cr和Si的氧化物能提高鋼錠模表面氧化膜的致密性，減緩鑄鐵的高溫氧化。鐵液中加入RE，可脫O、脫S，凈化鐵液，降低白口傾向，改善鋼錠模的組織，提高鋼錠模的抗氧化性。而Pb在鋼錠模中是非常有害的元素，必須嚴(yán)格控制。
三、冶鑄條件的影響
高爐冶煉鐵液具有溫度高、雜質(zhì)含量少的優(yōu)點(diǎn)，采用高爐鐵液生產(chǎn)的鋼錠模抗熱沖擊性能明顯優(yōu)于沖天爐鐵液鋼錠模。但高爐鐵液w（C）高，在制造大型鋼錠模時(shí)易產(chǎn)生石墨漂浮缺陷。因此，需采取相應(yīng)的措施防止石墨漂浮，通常在轉(zhuǎn)包過(guò)程中吹入N和Ar進(jìn)行攪拌，均勻鐵液溫度、調(diào)節(jié)鐵液成分。另外，鑄造工藝也對(duì)鋼錠模的質(zhì)量有著重要的影響。
四、工作面質(zhì)量的影響
鋼液和鋼錠模的內(nèi)模壁（工作面）具有很強(qiáng)的潤(rùn)濕能力，凝固后鋼錠在鋼錠模間的粘附力較強(qiáng)，不易脫模，脫模后鋼錠表面易出現(xiàn)大的結(jié)疤、裂紋及氧化皮等缺陷，降低鋼錠模的成材率。目前主要采用2種途徑來(lái)提高鋼錠模工作面的質(zhì)量，一是通過(guò)開(kāi)發(fā)新型的涂料，改善鋼錠模工作面的質(zhì)量。另一種是采用浸滲技術(shù)制備金屬陶瓷復(fù)合工作面，陶瓷表面可以抵抗鑄鐵的氧化、提高鋼錠模的使用壽命。同時(shí)，使用復(fù)合鋼錠模生產(chǎn)的鋼錠表面質(zhì)量好，鋼錠內(nèi)在質(zhì)量符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。
使用、維護(hù)與修補(bǔ)
鋼錠模壽命與材質(zhì)、構(gòu)造、鑄造質(zhì)量及管理和使用等因素有直接關(guān)系。建立健全合理的管理制度，加強(qiáng)對(duì)鋼錠模的技術(shù)管理，做到正確使用、合理周轉(zhuǎn)、適時(shí)修補(bǔ)是提高鋼錠模壽命、降低鋼錠模消耗的重要途徑。新鋼錠模使用前要烘烤至80～120℃。列模操作應(yīng)輕吊輕放，上升孔對(duì)中，避免澆高溫鋼，盡量縮短注畢至脫模的時(shí)間，脫模后不要在紅熱狀態(tài)下打水急冷。鋼錠模在使用過(guò)程中一旦出現(xiàn)較大的裂縫、掉耳或內(nèi)壁凹坑和燒蝕網(wǎng)（龜裂）等缺陷，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。按破損情況可采用不同的修補(bǔ)方法。對(duì)縱、橫裂縫，采用厚鋼板鉚補(bǔ)，其縫隙用鑄鐵焊條焊接填充；對(duì)模耳破損者用鑄鐵焊條層層堆焊或用厚鋼板鉚補(bǔ)和焊接相結(jié)合；焊補(bǔ)后的鋼錠模可增加使用壽命20～30次。對(duì)內(nèi)壁缺陷，可選用一種混合耐火材料（如30%鐵粉，20%耐火泥，20%石墨粉，15%鉻鐵礦和15%硅酸鈉的混合料）于模溫在80～120℃時(shí)趁熱抹補(bǔ)，抹補(bǔ)后可使用4～5次。不能修補(bǔ)的破損鋼錠模應(yīng)適時(shí)判廢。
參考資料 >