专利名称：灰铸铁水冷钢锭模及其生产方法
技术领域：
本发明属孕育铸铁制造的产品及该产品的制造工艺技术领域，具体涉及一种特别适合于在水冷条件下使用的孕育灰铸铁钢锭模及其生产方法。
钢锭模一般由HT10-26(《铸铁手册》P113，机械工业出版社，1979年1版)或其他类似的灰铸铁制成，其平均使命寿命较短。采用球墨铸铁制造(见上述参考文献P171)后，其使用寿命得到提高，但球铁制成的钢锭模主要适合于在空冷条件下使用。而用蠕墨铸铁制成的钢锭模主要适合于在雾冷条件下使用。有的钢厂限于钢锭模的数量和场地条件，钢锭浇铸后要对钢锭模施行一定程度的水冷，则这样的钢锭模宜用灰铁铸造，因为适当粗大的石墨和铁素体有良好的耐热冲击和耐疲劳性能和较低的弹性模量。西德专利第1758706号报道了由孕育铸铁铸造的钢锭模，该钢锭模适合于水冷条件下使用，但其生产存在如下缺点1.孕育剂加入量大，每吨累计达26kg，即占铁水重量的2.6％，从而使成本提高，要求原铁水湿度高和焦炭固定炭含量高，铁料含Si量要在1％以下，以及容易产生铸造缺陷影响钢锭模使用寿命。2.造型工艺复杂，要有两个浇口杯，两个浇注系统，增加了造型工作量。3.浇注工艺复杂，一个钢锭模要从二个浇口中分别浇入铁水。4.钢锭模在铸型内缓冷时间要≥60小时，在大量生产钢锭模时，砂箱要增加数倍，钢锭模冷却场地也要相应增加，这对生产场地紧的工厂有一定困难。5.所用孕育剂加入后，如用大包积铁水转倒到小包内浇注，往往第一小包浇的钢锭模寿命提高幅度不如第二、三包的大，从而影响到平均寿命。
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种生产钢锭模的工艺以及由此工艺制造出的钢锭模，要求该钢锭模适合于在水冷条件下使用，铸件质量稳定，寿命提高，并且生产成本低，孕育剂使用量少，造型工艺简单。
本发明的基本技术方案是用电石提高铁水的温度和含碳量，降低含硫量；用复合孕育使组织均匀并有适当的石墨形态和数量，以提高水冷钢锭模寿命。
本发明要点之一是在分批向冲天炉装入铁料的同时，每次加入占铁料重量0.3～3％的电石，电石粒度10～50毫米；要点之二是在炉前用复合孕育剂处理铁水，加入总量为铁水重量的0.03～0.25％，复合孕育剂组成为(重量百分比)Ca-Si20-40，Si-Fe50-70，Sr-Fe1～8，Ba-Fe1～8。
孕育后浇注，浇注温度以1210～1280℃为宜，1200℃以下不宜浇注水冷钢锭模。浇注速度以0.9～1.2T/每分钟为宜，不宜过快。
浇注完毕后钢锭模的最终成份为(重量百分比)C3.76～4.2，Si1.1～1.9，Mn0.5～1.2，P≤0.22，S≤q.09，Sr0.00001～0.00045，Ca0.06～0.08，Ba0.002～0.035，余量为铁。
现对本发明的工艺过程进一步详细说明如下在冲天炉加料时加入占每批铁料重量0.3～3％的电石。由于本发明对所用铁料的要求低，加入比例视铁料来源情况而定，加入新生铁可占每批铁料重量的40～70％，加入回炉废钢锭模可占每批铁料重量的60～30％，这样可大大提高废钢锭模的回炉率，能处理掉堆积的废钢锭模。上述两类铁料的大小均为炉膛直径的1/10左右。此外还加入每批铁料重量3％左右的石灰石，块度为30～50毫米；以及占铁料重量10％的焦炭，块度为30～70毫米，固定炭含量为78～85％；加入硅铁和锰铁的量视铁料中含硅和含锰量的情况而定，使熔化后铁水含硅1.5～2.0含锰0.65～1.2为宜(重量百分比)。所用铁料的成份控制，回炉铁(废钢锭模)为C2.8～3.3，Si1.3～1.8，Mn0.6～0.9，P0.15～0.18，S＜0.07；生铁为C3.3～4.1，Si0.8～3.40，Mn0.6～1.4，P＜0.25，S＜0.09(重量百分比)。加料时，每加一批铁料再加一批焦炭和石灰石，电石。按所使用冲天炉的额定批数(容量)来估算前炉出的铁水已到第几批。由于电石燃烧比较缓慢，一般应提前3～7批开始加入为宜。铁水在打开出铁口流入铁水包后要加上覆盖剂(如珍珠岩粉)复盖，随后立即起吊，准备倒进另一个可容一个钢锭模铁水的小铁水包中，浇第一个钢锭模时，事先将拟加入复合孕育剂中总量的约2/3倒入小铁水包中。复合孕育剂中含有硅钙，其目的在于获得适当的石墨，避免形成表面激冷层，钙的存在又使试样表面形成致密氧化膜，延缓氧化。复合孕育剂中尚有硅铁，目的在于使钢锭模组织均匀，有一定铁素体析出。复合孕育剂中还含有锶铁和钡铁，目的在于保持孕育作用的长久性。在将铁水从大包转小包的过程中，铁水量达约1/3小包时，静置2～5分钟，以使铁水和原加入小铁水包内的复合孕育剂充分熔合均匀。随后又将余下约1/3量的复合孕育剂放入小包内，然后再冲入铁水到铁水量比一个钢锭模略重时为止，吊起小包进行第一个钢锭模浇注。采用顶浇方式，铁水从盖箱上的浇口池下部二道浇道直接流入钢锭模的砂型内。浇完后，如需再浇第二个钢锭模，可将小铁水包连同剩余的少量铁水吊回原地，一次加入占钢锭模重0.03～0.25％的复合孕育剂，再从大包中倒入比一个钢锭模略重的铁水，静置2～5分钟后即行浇注下一个钢锭模。浇后2小时，应松开砂箱扣，让钢锭模在砂箱内缓冷。避免过早出箱造成内应力过大，使用时易开裂。一般在砂箱内保温8～30小时，然后出箱，清砂和加工钢锭模底部。加工完成后可堆放进行自然时效，需要时拉到钢厂使用。
本发明方法及其获得的孕育铸铁也适合于生产在水冷条件下使用的其他机械零部件。
本发明的钢锭模在水冷条件下使用，比普通钢锭模在水冷条件下使用寿命提高15～65％。本发明方法与现有技术相比，其优点是1.由于加入电石，铁水相对于不加电石的情况，可提高温度和增加0.11％～0.15％的碳，从而有利于石墨适当粗大，有利于提高水冷钢锭模的使用寿命。2.使用复合孕育剂和二次孕育方法，有利于石墨均匀化，使钢锭模表面不易开裂。3.孕育剂加入量少，成本较低。4.工艺简单，操作方便，质量稳定。
实施例一.使用10T/小时的倒大双冲天炉，有前炉一个。准备浇注水冷240扁钢锭模(属大中型锭模)，锭模每个重2.6～2.8T。每小时产出的铁水可浇3个钢锭模。所用复合孕育剂为Ca-Si33，Si-Fe54，Sr-Fe6.5，Ba-Fe6.5(重量百分比)，粒度均为5-15毫米。准备10T铁水包和4T铁水包各一个。使用第11批至第20批铁料，自第5批开始加入电石10kg/批，一直加到第14批。第11～20批铁料采用1号生铁(C3.70，Si1.83，Mn0.77，P0.185，S0.031)25％，2号生铁(C3.84，Si1.02，Mn0.81，P0.138，S0.021)25％；回炉废钢锭模(C3.00，Si1.5，Mn0.85，P0.15，S0.05)50％；每批料再加入75硅铁4.5kg，锰铁0.9kg，熔化后铁水成份为C3.62，Si1.50，Mn0.65，S0.062，P0.17(上述成份均为重量百分比)。待铁料加到第25批时，将10T铁水包吊到铁水槽下，铁料加到第30批后，第11～20批铁料已熔化完毕，进入前炉，因炉内仅容10批料，因此可打开出铁口，使铁水流入10T包中。吊起10T包至4T包前，先在4T包中加入复合孕育剂1kg并倒入1.2T左右铁水，静置2分钟，再加入复合孕育剂0.5kg并倒入2.8T铁水，这样即可浇注一个钢锭模，浇注温度为1240～1260℃。浇完后，把4T包又拉到10T包前，加入复合孕育剂2kg，倒入3T铁水，静置2分钟，再浇另一个钢锭模，浇注温度为1230～1250℃。再吊回小包加入复合孕育剂2kg并再倒入3T铁水，浇注第三个钢锭模，浇注温度为1210～1230℃。经8小时后开箱清砂、加工后二个星期拉往炼钢厂使用。
实施例二.所用冲天炉、铁水包和孕育剂，以及浇注的钢锭模规格均同实施例一，但使用冲天炉内的第21～30批铁料，自第15批开始每批加入电石20kg，加到第24批料为止，从第21批料起加入第一种生铁(C3.68，Si3.37，Mn0.70，S0.073，P0.14)20％，第二种生铁(C3.84，Si1.22，Mn0.85，S0.06，P0.195)20％，回炉废钢锭模(C2.98，Si1.48，Mn0.79，S0.068，P0.17)60％；每批料再加入75硅铁1.4kg，锰铁2.8kg；熔化后铁水成份为C3.70，Si1.48，Mn0.76，S0.068，P0.165(上述成份均为重量百分比)。待铁料加到第35批时，将10T铁水包吊到铁水槽下，铁料加到第40批时，第21～30批铁已熔化完毕，进入前炉，打开出铁口，使铁水流入10T包中。以下孕育处理和浇注工艺均与实施例一相同，只是第一次铁水静置时间为4分钟，自然时效一星期后拉钢厂使用。
上述实施例一和二制得的钢锭模，晶粒大小均匀，表面与内部组织基本一致。石墨为片状，A型分布。经定量全相法检查，磷共晶面积小于0.06％，粗石墨量一细短石墨量/石墨总量由原来的0.23％提高到5％以上。这些钢锭模已用于炼钢车间生产，在水冷条件使用，每生产一吨钢锭的平均消耗由原来的58kg降到40kg。按该车间每年生产钢锭七万吨计算，直接经济效益达60万元。
权利要求
1.一种灰铸铁水冷钢锭模，其特征在于化学成份为(重量百分比)C3.76～4.2，Si1.1～1.9，Mn0.5～1.2，P≤0.22S≤0.09，Sr0.00001～0.00045，Ca0.06～0.09，Ba0.002～0.035，余量铁。
2.如权利要求1所述的水冷钢锭模，其特征在于为大中型扁钢锭模。
3.一种灰铸铁水冷钢锭模的生产方法，其特征在于(1)在分批向冲天炉装入铁料的同时，每次加入占铁料重量0.3～3％的电石，其粒度为15～50毫米，(2)在炉前用复合孕育剂处理铁水，其加入总量为铁水重量的0.03～0.25％，(3)该复合孕育剂组成为(重量百分比)Ca-Si20～40，Si-Fe50～70，Sr-Fe1～8，Ba-Fe1～8。
4.如权利要求3所述水冷钢锭模的生产方去，其特征在于孕育剂的加入方法为(1)浇第一个钢锭模时，先放入约2/3的孕育剂，然后倒入约1/3铁水包的铁水，静置2～5分钟后加入余下约1/3的孕育剂，再加入铁水到比一个钢锭模略重时即行浇铸，(2)浇第二个、第三个钢锭模时，在浇前一个钢锭模剩余的小包内铁水中一次加入孕育剂，再倒入比一个钢锭模略重的铁水，静置2～5分钟后即行浇注。
5.如权利要求4所述水冷钢锭模的生产方法，其特征在于复合孕育剂组成为(重量百分比)Ca-Si33，Si-Fe54，Sr-Fe6.5，Ba-Fe1～8，其粒度均为5～15毫米。
6.如权利要求4所述水冷钢锭模的生产方法，其特征在于浇注温度为1210～1280℃，浇注速度为0.9～1.2T/分钟。
7.如权利要求4所述的水冷钢锭模的生产方法，其特征在于(1)电石提前3～7批随料加入冲天炉，(2)孕育前原铁水控制含Si1.5～2.0，含Mn0.65～1.2(重量百分比)，(3)所用铁料成份控制(重量百分比)为废钢锭模(回炉铁)C2.8～3.3，Si1.3～1.8，Mn0.6～0.9，P0.15～0.18，S＜0.07，生铁C3.30～4.1，Si0.8～3.40，Mn0.6～1.4，P＜0.25，S＜0.09。(4)加入废钢锭模占每批铁料重量的60～30％，加入生铁占每批铁料重量的40～70％。
全文摘要
本发明涉及一种特别适合于在水冷条件下使用的灰铸铁钢锭模及其生产方法。向冲天炉内加入占铁料重0.3～3％的电石。炉前铁水中加入总量为铁水重量0.03～0.25％的复合孕育剂。复合孕育剂含有硅钙、硅铁、锶铁和钡铁。钢锭模成份为(重量百分比)C3.76～4.2，Si1.1～1.9，Mn0.5～1.2。P≤0.22，S≤0.09，Sr0.00001～0.00045。Ca0.06～0.09。Ba0.002～0.035，余量铁。本发明工艺简单，质量稳定，生产成本较低，钢锭模寿命提高15～65％。
文档编号C22C37/00GK1035069SQ8810907
公开日1989年8月30日 申请日期1988年9月30日 优先权日1988年9月30日
发明者江静波, 梁仲康, 赵之虎, 杨文谦, 白士策, 罗锐, 裘雅娟, 杜顺林, 孙熙柱, 张云生, 董云雁, 陈朝军, 张伟, 温永康, 杨兴, 何坚 申请人:昆明钢铁公司