改善鑄鐵模使用工況提高使用壽命

鄒喜成

(世林(漯河)冶金設(shè)計(jì)研究院 河南漯河462000)

改善鑄鐵模使用工況提高使用壽命

鄒喜成

(世林(漯河)冶金設(shè)計(jì)研究院 河南漯河462000)

結(jié)合某鋼廠鑄鐵模使用情況，從鐵水澆注、噴水冷卻、噴漿、鐵塊去除等方面入手分析鑄鐵模損壞的原因，改進(jìn)鑄鐵模的使用工況，從而大幅提高其使用壽命。

鑄鐵模 壽命 燕尾式鐵水流槽 反射式噴淋冷卻 預(yù)熱烘干

1 引言

鑄鐵模是高爐鑄鐵配套設(shè)備鑄鐵機(jī)上的主要易損件之一，整機(jī)所安裝數(shù)量也很大。例如：一臺(tái)60m長(zhǎng)的雙鏈帶輥輪固定式鑄鐵機(jī)就需要安裝840塊鑄鐵模，其重量占整機(jī)重量的三分之一還多。鑄鐵機(jī)鑄鐵時(shí)鑄鐵模長(zhǎng)期處于急熱急冷工作狀態(tài)，工況條件十分惡劣，其內(nèi)腔表面極易出現(xiàn)嚴(yán)重裂紋而造成熱疲勞損壞，直接影響鑄鐵機(jī)的正常作業(yè)，增加鑄鐵成本。因此，延長(zhǎng)鑄鐵模使用壽命，對(duì)降低鑄鐵成本, 減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)效率都具有重要意義。鑄鐵模的使用壽命受多方面因素影響，主要有材質(zhì)選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱處理工藝及使用工況條件等，材質(zhì)選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，本文主要從改善鑄鐵模的使用工況條件，提高其使用壽命方面加以研究和應(yīng)用。

2 問題描述

對(duì)某鋼鐵廠同一批鑄鐵模投產(chǎn)半年后的使用情況進(jìn)行了技術(shù)跟蹤，發(fā)現(xiàn)其中內(nèi)腔表面出現(xiàn)裂紋的占67%，其中裂紋嚴(yán)重的占25%，80%以上橫向裂紋從筋部斷裂。見表1及圖1和圖2。

表1 某鋼鐵廠鑄鐵模損壞統(tǒng)計(jì)表 單位(塊)

3 原因分析

針對(duì)以上鑄鐵模損壞情況，做了大量的調(diào)研和分析工作，認(rèn)為損壞的原因主要是其使用工況條件極為惡劣所致，鑄鐵模使用時(shí)固定在傳動(dòng)鏈帶上，依次經(jīng)過噴漿→鐵水澆注→逐級(jí)冷卻→鐵塊脫?！鷩姖{，在這個(gè)過程中主要受下面五個(gè)方面影響。

圖1 橫裂紋

圖2 筋部裂紋

1)鐵水流槽采用直澆口澆注工藝，鑄鐵模內(nèi)腔中部長(zhǎng)時(shí)間受高溫鐵水沖注，其局部較其它部位溫度過高，見圖3。

圖3 直澆口鐵水溜槽

2)噴淋冷卻采用非反射式噴淋冷卻裝置，其冷卻水集中噴灑在鑄鐵模的中部，鑄鐵模中部受急冷急熱的工況條件過于頻繁，最終造成鑄鐵模的熱疲勞損壞。

3)采用傳統(tǒng)的打鐵裝置對(duì)未脫模鐵塊進(jìn)行去除時(shí)，由于周期性擊打鑄鐵模，加速了鑄鐵模的開裂損壞，從而使其壽命大大縮短。

4)鑄鐵模首次使用或每次開機(jī)使用前，沒有對(duì)鑄鐵模進(jìn)行預(yù)熱烘干，導(dǎo)致鑄鐵模澆鑄鐵水前后本身的溫差較大和掛漿效果較差，鑄鐵模使用過程中也就容易產(chǎn)生熱疲勞破壞。

5)噴漿系統(tǒng)對(duì)鑄鐵模的噴漿效果不理想，噴漿濃度不合適，掛漿不均勻且厚度不夠，漿層對(duì)鑄鐵模所起的隔熱效果很有限，熱傳導(dǎo)給鑄鐵模的熱量過大。

4 解決方法

1)鐵水流槽采用兩段式燕尾流嘴：鐵水流動(dòng)分布均勻，呈薄而寬的瀑布狀注入鑄鐵模，減緩了對(duì)鑄鐵模的局部沖蝕，避免了鑄鐵模內(nèi)腔中部長(zhǎng)時(shí)間受高溫鐵水沖注，其局部較其它部位溫度過高的弊端。詳見圖4。

2)采用反射式噴淋冷卻裝置：水向上沖擊弧型板，反射后成瀑布雙向流下，很緩和的將水均勻地灑在鐵塊表面，同時(shí)也增大了冷卻面積，鑄鐵模及鐵塊冷卻均勻。詳見圖5。

圖4 燕尾式鐵水流嘴

圖5 反射式噴淋冷卻裝置

3)采用新型鐵塊去除裝置取代傳統(tǒng)的打鐵裝置，從根本上杜絕了打鐵裝置周期性擊打鑄鐵模去除鐵塊所產(chǎn)生的諸多弊端，整個(gè)鐵塊去除過程對(duì)鑄鐵模毫無機(jī)械損傷，可有效防止鑄鐵模的過快或延伸開裂。

該種新型鐵塊去除裝置利用齒輪齒條機(jī)構(gòu)原理，采用無動(dòng)力的扒鐵輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),節(jié)能環(huán)保。鑄鐵機(jī)正常鑄鐵作業(yè)時(shí)，扒鐵輪在鑄鐵機(jī)下層鏈帶上鑄鐵模的拖動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，將(因噴漿效果不好或因鑄鐵模裂紋造成夾鐵未脫模的)鐵塊從鑄鐵模內(nèi)沿扒鐵輪旋轉(zhuǎn)的切線方向擠撥出去，鐵塊沿左、右鐵塊溜槽滑下落入接料斗或地面。該新型鐵塊去除裝置的主要結(jié)構(gòu)、扒鐵輪總成及工作原理詳見圖6、圖7及圖8。

圖6 鐵塊去除裝置主要結(jié)構(gòu)

1-扒鐵輪總成; 2-右鐵塊溜槽; 3-左鐵塊溜槽; 4-拉桿組; 5-護(hù)網(wǎng)

圖7 扒鐵輪總成簡(jiǎn)圖

1-支座; 2-軸; 3-自潤(rùn)滑軸承; 4-扒鐵輪; 5-限位圈; 6-緊定螺釘; 7-壓板

圖8 鐵塊去除裝置工作原理

1-扒鐵輪; 2-鑄鐵模; 3-鏈帶; 4-鐵塊

4)對(duì)首次使用設(shè)備或冬季比較寒冷的鑄鐵機(jī)使用廠家，采用鐵模烘干裝置對(duì)鑄鐵模進(jìn)行預(yù)熱烘干，可有效避免澆注鐵水時(shí)因鑄鐵模內(nèi)有水引起爆炸，提高鑄鐵機(jī)運(yùn)行的安全性；同時(shí)也提高了鑄鐵模工作時(shí)的初始溫度，改變急冷急熱變化的工況條件，提高鑄鐵?？篃崞趶?qiáng)度，延長(zhǎng)鑄鐵模使用壽命，有利于鑄鐵模的掛漿和提高噴漿效果?；鹑紘婎^內(nèi)腔為壓縮空氣，外管道為燃?xì)?，混合均勻，燃燒充分，安全高效。噴頭火焰孔直徑大，不會(huì)因灰漿滴落上面而堵塞。燃?xì)夤芎涂諝夤苋坎捎脴?biāo)準(zhǔn)無縫鋼管，不滲漏、耐高壓、耐腐蝕。詳見圖9。

圖9 鐵模烘干裝置示意圖

1-噴頭; 2-支架; 3-管道; 4-閥門

5)制訂合理的灰漿濃度及噴漿工藝

噴漿的目的是使?jié)茶T的鐵塊更容易脫模，因此噴漿的效果好壞對(duì)鐵塊是否順利脫模至關(guān)重要，同時(shí)也直接影響鑄鐵模的使用壽命和鑄鐵機(jī)的生產(chǎn)率。為此，對(duì)噴漿須作以下兩方面的嚴(yán)格控制：

(1)噴漿料和濃度的控制

①生石灰粉(粒度：150目以上，GaO含量：≥96%)時(shí)：濃度30±2%，相當(dāng)于100kg水加生石灰43±4kg；生石灰粒度大時(shí)(小于150目)或GaO含量小時(shí)(低于96%)則適當(dāng)增加生石灰原料的比重，要保證所配制的漿液的濃度，配制好漿液后，用一規(guī)則的容器盛裝漿液樣品，經(jīng)過沉淀4～5天后，沉淀物占所取漿液的容積比例接近72%即可。

②生石灰粉和煤泥時(shí)：生石灰的比例為28%，煤泥的比例為7%。生石灰的粒度和純度要求同上。

(2)噴漿工藝的控制：

①初始使用設(shè)備前或鑄鐵模內(nèi)的漿層厚度較薄時(shí)，在澆注鐵水前運(yùn)轉(zhuǎn)鑄鐵機(jī)3～4圈，對(duì)鑄鐵模進(jìn)行充分的噴漿，且在運(yùn)轉(zhuǎn)每圈后停止一段時(shí)間(30～40min)，使噴涂的灰漿充分干燥，有利于粘附下一次噴涂的灰漿，累積達(dá)到噴漿的厚度要求：最佳為1～2mm，最少在0.8mm。

②澆完鐵水后，再連續(xù)運(yùn)行2～3圈，繼續(xù)噴漿，利用鑄鐵模的余溫粘附更多的灰漿，利于下次鑄鐵需要，此時(shí)需關(guān)閉噴淋冷卻水。

5 結(jié)語

通過以上對(duì)鑄鐵模澆鑄工藝及相關(guān)設(shè)備的合理改進(jìn)，從根本上改善了鑄鐵模的使用工況條件，大幅延長(zhǎng)了鑄鐵模的使用壽命，使用效果及經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

[1]劉寶瑄.冶金機(jī)械檢修手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1992.

[2]金焱.冶金工程專業(yè)英語[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[3]重慶鋼鐵設(shè)計(jì)研究院.煉鐵機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[4]白書亭.金屬加工(熱加工)[J].鑄鐵模模態(tài)分析研究,2012(5).

[5]李傳栻.鑄造工程師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[6]王海濤.冶金機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國科技文化出版社，2006.

Improve Used Conditions of the Pig Mould to Prolong Service Life

Zou Xicheng Li Yanbing

(SHILIN (LUOHE) Metallurgical Design & Research Institute, Luohe 462000)

Consider with service conditions of pig moulds in a steel enterprise, these cause damage of pig moulds were analyzed from hot metal pouring, water cooling, slurry spraying and pigs removing, the service conditions are improved, and thereby the moulds service life are prolonged.

Pig mould Service life Swallow-tailed hot metal launder Reflecting cooling Preheating and drying

鄒喜成，男，1966年出生，武漢工學(xué)院冶金機(jī)械專業(yè)畢業(yè)，工程師，長(zhǎng)期從事冶金機(jī)械設(shè)備研究與設(shè)計(jì) 李艷冰

TF325.1

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10.3969/j.issn.1001-1269.2014.04.019

2013-08-06)