影响钢锭模铸造性能的因素主要有以下几方面:
1. 材料因素:
- 材料种类:
- 灰铸铁:熔点较低,铸造性能较好,而且导热性好,热应力小,是较早用于铸造钢锭模的较廉价的铸铁,应用广泛。但其强度较低,易产生裂纹,钢锭模寿命不高。
- 球墨铸铁:抗拉强度优于灰铸铁,钢锭模不易早期开裂。不过其导热性较差,在高温区时延伸率较高,易引起钢锭模内腔变形而造成卡锭。但其综合性能相对较好,能较好地满足钢锭模的材质要求,已开始用于铸造钢锭模,但生产工艺较复杂。
- 蠕墨铸铁:介于球墨铸铁与灰口铸铁之间,抗拉强度大,延伸率略有下降,但导热性能和铸造性能都较好,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。
- 元素成分:铸铁中的一些合金元素对钢锭模的铸造性能影响较大。例如,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;而 Pb 在钢锭模中是非常有害的元素,必须严格控制。
2. 冶铸条件:
- 熔炼温度:温度过高或过低都可能影响钢锭模的铸造性能。温度过高,可能导致铁液中的合金元素烧损严重,影响材料的性能;温度过低,铁液的流动性变差,可能会产生浇不足、冷隔等缺陷。
- 浇注温度和速度:浇注温度过高,会使钢锭模在凝固过程中产生较大的收缩应力,容易导致裂纹等缺陷;浇注温度过低,铁液的流动性不足,也会影响钢锭模的成型质量。浇注速度过快,可能会使铁液在铸型中产生紊流,导致夹渣、气孔等缺陷;浇注速度过慢,会使铁液的温度下降过快,同样影响钢锭模的质量。
- 铁液纯净度:铁液中的杂质、气体等会影响钢锭模的质量。例如,硫、磷等杂质元素含量过高,会使钢锭模的脆性增加,降低其铸造性能;气体含量过高,在凝固过程中会形成气孔等缺陷。
3. 铸造工艺:
- 铸型设计:铸型的结构、尺寸、分型面等设计是否合理,会直接影响钢锭模的铸造性能。例如,铸型的壁厚不均匀,可能会导致钢锭模在凝固过程中产生不均匀的收缩应力,从而产生裂纹等缺陷;分型面的选择不当,可能会影响钢锭模的脱模性能。
- 冒口和冷铁的设置:冒口的作用是补偿钢锭模在凝固过程中的收缩,防止产生缩孔、缩松等缺陷;冷铁的作用是加快钢锭模局部的冷却速度,改善钢锭模的组织和性能。冒口和冷铁的设置位置、大小、数量等是否合理,会对钢锭模的质量产生重要影响。
- 涂料的使用:涂料可以改善钢锭模的表面质量,防止粘砂、夹砂等缺陷的产生。不同的涂料对钢锭模的铸造性能影响也不同,需要根据具体的生产情况选择合适的涂料。
4. 模具结构:
- 钢锭模形状:钢锭模的形状复杂程度、壁厚均匀性等都会影响铸造性能。形状过于复杂,可能会导致铁液在流动过程中出现死角,产生浇不足等缺陷;壁厚不均匀,会使钢锭模在凝固过程中产生不均匀的收缩应力。
- 尺寸参数:钢锭模的尺寸大小、高宽比、锥度、转角半径等参数对铸造性能也有影响。例如,锥度过大或过小都会影响钢锭的脱模性能和内部质量;转角半径过大或过小都易使钢锭产生角部裂纹。
5. 环境因素:
- 铸造车间的温度和湿度:温度和湿度对钢锭模的铸造性能有一定的影响。温度过低,铁液的流动性变差;温度过高,铁液的凝固速度变慢,可能会影响钢锭模的质量。湿度过大,会使铸型中的水分含量增加,在浇注过程中可能会产生气孔等缺陷。
- 振动和冲击:在铸造过程中,如果受到较大的振动和冲击,可能会影响钢锭模的成型质量,甚至导致铸型破裂等问题。