水冷锭模在铁合金生产中的应用.doc

水冷锭模在铁合金生产中的应用 × × （汪清东方化工冶金有限公司 吉林 中国 ×××××） 摘 要 水冷锭模是一种新式铸模，符合铁合金模铸工艺所使用铸模的发展新方向，本文阐述了水冷锭模的结构原理，分析了水冷锭模的优点，介绍了我公司开发使用水冷锭模的实际经验。 关键词 铁合金 水冷锭模 优点 1前言 目前，国内外铁合金生产的成型方法主要是模铸，即：冶炼—出铁—除渣—浇入铸模。众所周知，传统铸模的降温是靠空气对流自然冷却，冷却时间长，铸模受高温时间长，致使对传统铸模的材质耐热要求高，并且体积要求大。由于长时间承受高温，铸模使用寿命短，成本高。而新式的水冷锭模，其降温是采用强制水冷，大大缩短了冷却时间，锭模所承受的温度低，对材质耐热要求低，体积小，使用寿命长，成本低。 2水冷锭模的基本结构及工作原理 图1 图1是水冷锭模系统示意图，图中1、冷却池，2、冷却介质，3、循环泵，4、阀门，5、管道，6、水冷锭模 在开炉前，启动循环泵（3）打开阀门（4），这时冷却池（1）中冷却介质(2)经过管道(5)由泵(3)打入管道(5)进入水冷锭模(6)，再经管道(5)进入冷却池(1)中循环，当铁水进入水冷锭模6时，铁水中热量即被冷却介质迅速带走，使铁水温度迅速降低，使之远不能达到熔化锭模的温度，从而使锭模长久使用，同时，铁水迅速凝固，使合金不产生偏析，合金成分均匀。 3普通铸模存在的问题和缺点 我公司于七十年代开始从事铁合金生产，先后生产过硅铁、硅锰、硅钙、硅钙钡、锰铁、铬铁等铁合金产品，使用过传统普通铸模，存在许多问题和缺点。 3、1 成本高，使用寿命短。 普通铸铁由于不耐高温，有的新铸模第一次使用铁水就将铸模表面熔化冲蚀出坑。 使用耐高温铸铁、铸钢的虽然得到程度上的缓解，但解决不了根本问题，由于普通铸膜受热温度高，受热时间长（如图3），缩短了使用寿命，增加生产成本。 所以在实际生产中，要不断更换铸模，从而增加了生产成本。而且铸模使用寿命短。 3、2 影响产品外观质量。 普通铸模，合金入模后，铸模散热较慢温度快速升高，致使内部的铁水冷却速度缓慢，易产生冒瘤现象，合金偏析，使合金成分不均，影响产品外观，降低产品质量。 3、3影响合金化学成分。 普通铸模使用时需要刷浆，其成分会熔入合金中，生产高纯合金时，使用普通铸模，质量很难达标；另外合金冲刷铸模，会将熔化部分直接带入合金中，对合金造成污染。 3、4精整工序劳动强度大。 普通铸模使用时所刷浆料，一部分粘结在合金底部，另一部分被铁水冲起漂浮在合金表面，合金凝固后清理困难，增加了产品精整的劳动强度。 3、5工人劳动条件恶劣 工人处在高温条件下作业，受高温烘烤，易烧伤、烫伤，存在一定安全隐患。 4水冷锭模的优点 为了克服以上传统普通铸模的缺点，我公司于2004年开始研究试制水冷锭模。在开始的试验中发现，由于水冷锭模通水冷却，温度很低，流入铁水后，锭模受急冷急热，普通材质热稳定性差，易炸裂，致使试验失败。后经过对材质的韧化工艺，并加入适量有益微量元素，改善晶界状态，从而改善了材质的塑性。经过多次试验，材质的热稳定性得以解决。2005年8月，公司在1号炉（硅铁）和2号炉（碳铬）改用试制成功的水冷锭模，使用过程中通过与传统铸模的对比，体现出以下优点: 4、1铁水整体冷却速度快，产品不冒瘤，不偏析，不粉化，合金成分均匀。 4、1、1产生冒瘤的主要原因 当75%硅铁铸入普通铸模时，外部铁水凝固，由于其内部铁水冷却缓慢（自然冷却），未凝固的铁水随着温度的降低形成了ξ相并共析为FeSi2,引起体积膨胀。在外部体积缩小与内部铁水体积膨胀的共同作用下，其内部压力达到一定程度，即液态合金反作用力大于外部压力时，内部液态合金便由表面凝固层薄弱的部位冒出，产生冒瘤现象。 冒瘤的危害是：影响产品的外观质量，增加精整的劳动强度；冒瘤铁的含硅量（约60—65%）较低，含Al、P、Ca较高，会产生粉化现象。 防止冒瘤的办法： 增加锭模的冷却强度。 。降低浇注温度，采用二次或多次浇铸。 尽量不使用石灰水涂刷锭模，采用石墨粉涂刷锭模较好。 降低浇注温度，采用二次或多次浇铸的方法，增加了工作量，也增加了挂包量，增加了金属损失，降低了回收率。而使用水冷锭模，如图2所示，水冷锭模大大的增加了锭模的冷却强度，铁水冷却速度快，仅需15分钟即可脱模，而普通铸模需要1小时；并且水冷锭模不需涂刷如何物质，避免了冒瘤现象的产生，使产品纯净，不受任何污染。 4、1、2硅铁粉化的原因 硅铁粉化的原因除了硅铁中铝、磷、硫，钙等杂质含量不当，不适宜的含硅量是硅铁粉化的重要原因。含硅53.5—56.6%的硅铁在冷却