20～27t大型钢锭模的铸造

李国清

(北满特钢今源机械铸造有限责任公司， 黑龙江 齐齐哈尔 161040)

我公司第一炼钢厂现使用的20～27t钢锭模(如图1所示)具有轮廓尺寸大、壁厚均匀、外形高大等特点，材质为中锰低硅铸铁。针对其使用特点，采用我厂高炉铁水经第一炼钢厂LF炉优化调质、升温配制了一种使用寿命较HT200长的铁液，再加上一套行之有效的工艺保证措施，成功的生产出了3件20～27t钢锭模，保证质量的同时又取得了较好的经济效益，满足了第一炼钢厂的使用需要。

1 技术条件

20～27t钢锭模属厚大类铸铁件，要求钢锭模内腔形状尺寸比较精确，内腔光洁，不能有任何缺陷，主要尺寸见图1，单件重量：25.6t。

图1 钢锭模结构简图

技术要求：

(1)化学成分

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

(2)钢锭模内腔尺寸偏差不超过2%。

(3)铸件内表面不许焊补，表面平整、光滑，凹凸不得超过4mm。

(4)其它技术条件执行YB/T 070-1995标准。

2 铸造工艺分析：

(1)20～27t钢锭模平均壁厚240mm，壁厚较厚，热节较大，工艺设计需考虑到冒口的补缩作用，防止出现缩松、缩孔等缺陷。

(2)20～27t钢锭模全长3075mm，外形高大，在型内铁水凝固时间长，对砂型热作用时间也长，易产生粘砂、夹砂缺陷，在生产中应采取相应措施防止发生。

(3)根据技术条件要求，钢锭模内表面要求高，在工艺设计时应采取相应措施防止铸件内表面变形。

(4)20～27t钢锭模毛坯重量约为27.9t，由于铁液量大，外皮砂箱受到的浮力也大。压铁的重量要达到要求。以防止抬箱现象出现。

3 工艺设计

(1)浇注系统

采用阶梯水口浇注，Φ80mm直浇道1条，Φ60mm内浇道4条，这样利于铁液中杂质上浮，防止缩孔和夹渣。内浇口在造型过程中摆放时，要避开芯型，防止铁液在浇注过程中冲坏芯型。

(2)工艺参数确定

铸件横向缩尺0.4%，纵向不留缩尺，顶部尺寸延伸200mm，底部延伸20mm，砂芯负数5mm，非加工壁厚的负余量5mm。

(3)冒口设计

顶部采用四个Φ300×350mm安全冒口，冒口均匀布置，充分补充铁液的凝固收缩。

(4)芯骨

芯骨采用10mm厚钢板卷制并焊接而成，尺寸Φ850×3 385。芯骨要有足够的强度、刚度和合理的结构，不防碍铸件的收缩。芯骨要切出一定量的排气孔，有利于浇注过程中的排气，保证砂型排气通畅。为了保证钢锭模内腔质量和尺寸，内腔整体打结完成。

(5)砂箱

采用5节砂箱造型，砂箱尺寸为2 130×2 130×600mm,由20mm厚钢板焊接结构而成，铸件分型面在底部。

4 铁水熔炼及优化

钢锭模在使用过程中要经受高温、急冷急热和撞击等作用，要求其应具有较高的强度和较低的弹性模量、耐疲劳、抗高温氧化等特点。但灰口铸铁强度较低，易产生裂纹，钢锭模使用寿命不高。适当提高铸铁中Si、Mn的含量，降低P、S等有害元素含量，有利于提高钢锭模的使用寿命。我们采用本厂高炉冶炼的铁水，原铁液成分：w(%)：C 4.09，Si 0.53,Mn 0. 24, P 0.108，S 0.02。由于LF炉无法去除原铁液中带来的C元素和P元素，原铁液中含量又较高，所以在升温、调质过程中向LF炉中对入10%的低碳钢钢水，以达到降低铁液中的C元素和P元素。最终得到的铁水的化学成分为 w(%)：C 3.85 ；Si 1.32；Mn 1.18；P 0.086；S 0.006。

使用LF炉冶炼铁水的优点是能够有效的去除铁液中的有害元素S元素；保证铁液的出炉温度、铁液纯净、化学成分精确。

5 操作说明

(1)采用呋喃树脂砂型工艺方法造型。填砂时，用木棒对型砂进行捣实，以提高铸型的紧实度。

(2)砂芯应具有较好的透气性。制芯前，芯骨外应缠绕一圈草绳，以增强砂芯的退让性、透气性。

(3)涂料采用醇基石墨涂料，涂料层厚度1.5～2mm。

(4)合箱前要吹净芯子底盘上的浮砂，防止砂子卷入铁水内造成铸件表面夹砂。

(5)合箱前，必须要检查芯型表面是否光洁，并保证芯骨排气通畅。

(6)压铁重量10t。

(7)对于钢锭模这类厚大件来说，要遵循高温出炉，低温浇注这条原则。铁水出炉温度1 360℃。浇注温度控制在1 280±20℃。浇注时浇口杯要始终充满。

(8)铸件保温时间126h。

(9)铸件进行去除应力退火后上交。

6 结语

使用以上工艺目前为止共生产出3件20～27t钢锭模。没有发现有裂纹、气孔、缩孔、夹渣、粘砂等缺陷。钢锭模内表面光洁、平整，符合钢锭模技术条件要求。加工后，未发现任何铸造缺陷，组织致密，第一炼钢厂反映使用效果良好。取得了较好的经济效益。