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影响钢锭模使用寿命的主要因素有哪些

影响钢锭模使用寿命的主要因素有钢锭模的材料、冶铸条件及工作面的质量等,下面分别讨论这些因素的影响。
一、钢锭模材料的影响
钢锭模的材料是影响其寿命的内在因素。钢锭模工作条件苛刻,工作时受到温差应力、相变应力、残余应力和机械应力等的共同作用,内表面易产生微小网状裂纹,随着使用次数的增加,微裂纹扩展,形成龟裂,进一步发展为掉肉、纵裂和横裂,致使钢锭模失效报废。
铸铁中的石墨球化或蠕化后,钢锭模的使用寿命大幅度提高、模耗大大降低。这是由于蠕虫状或球状石墨能减少O2的渗入,降低内氧化,提高铸铁的抗氧化性和高温强度。
蠕墨铸铁的强度接近球墨铸铁、而导热性接近灰铸铁,具有良好的热疲劳性能,包括抗龟裂、耐开裂和抗变形能力,特别适合钢锭模的工况条件。球墨铸铁具有高强度,但导热性比蠕墨铸铁低,所以其寿命相对较低、模耗也稍高,通常用在10t以下的钢锭模(方锭模),以控制可能产生的变形。
除铸铁钢锭模外,前苏联试用钢质钢锭模,有Cr钢、Mn钢和GCr30钢,使用寿命较灰铸铁提高近一倍。钢质钢锭模试用过程中没有铸铁钢锭模中常出现的裂纹与烧坏现象,其报废主要是翘曲所致,但其铸造性能差,易产生缩孔缩松缺陷,且生产成本高,因此在国内很少研究。
二、铸铁中各种元素的影响
Cr、Mo、Si等元素能强化铸铁基体,增强铸铁的抗塑性变形能力,提高钢锭模的使用寿命。同时,Cr和Si的氧化物能提高钢锭模表面氧化膜的致密性,减缓铸铁的高温氧化。铁液中加入RE,可脱O2、脱S,净化铁液,降低白口倾向,改善钢锭模的组织,提高钢锭模的抗氧化性。而Pb在钢锭模中是非常有害的元素,必须严格控制。
三、冶铸条件的影响
高炉冶炼铁液具有温度高、杂质含量少的优点,采用高炉铁液生产的钢锭模抗热冲击性能明显优于冲天炉铁液钢锭模。但高炉铁液w(C)高,在制造大型钢锭模时易产生石墨漂浮缺陷。因此,需采取相应的措施防止石墨漂浮,通常在转包过程中吹入N2和Ar进行搅拌,均匀铁液温度、调节铁液成分。另外,铸造工艺也对钢锭模的质量有着重要的影响。
四、工作面质量的影响
钢液和钢锭模的内模壁(工作面)具有很强的润湿能力,凝固后钢锭在钢锭模间的粘附力较强,不易脱模,脱模后钢锭表面易出现大的结疤、裂纹及氧化皮等缺陷,降低钢锭模的成材率。目前主要采用2种途径来提高钢锭模工作面的质量,一是通过开发新型的涂料,改善钢锭模工作面的质量。另一种是采用浸渗技术制备金属陶瓷复合工作面,陶瓷表面可以抵抗铸铁的氧化、提高钢锭模的使用寿命。同时,使用复合钢锭模生产的钢锭表面质量好,钢锭内在质量符合产品标准要求。

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