钢锭模介绍

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钢锭模(ingot  mold)
    钢水借以凝固成型的铸铁模型。钢锭模是炼钢厂模铸生产必备的、周转使用的大宗铸锭设备，它对钢锭的表面和内部质量以及钢锭成本有重要影响。钢锭模寿命(次)或钢锭模消耗(kg／t钢)是炼钢生产的一项主要技术经济指标。
    分类   按钢锭模纵断面形状可分为上大下小带保温帽或豁口挂绝热板钢锭模和上小下大敞口或瓶口式钢锭模。前者传统上用于浇注镇静钢钢锭，习惯上称为镇静钢钢锭模，现在也用于浇注沸腾钢钢锭，后者传统上用于浇注沸腾钢，习惯上称为沸腾钢钢锭模，现在也广泛用于浇注镇静钢。按钢锭模内腔横断面形状可分为方形、矩形、圆形和多角形等类型。按钢锭模内壁形状可分为凸边形、凹边形、直边形及波纹边形等类型。图1为几种常用钢锭模的实物照片。

钢锭模



    锭型参数    决定钢锭大小及断面形状的钢锭模几何尺寸。主要参数有钢锭重量、断面形状及尺寸、钢锭高度或高宽比、钢锭锥度、模壁厚度或模锭重量比、转角半径及底部形状等。
    钢锭重量     在炼钢和初轧设备条件允许的前提下，尽量选择满足较大倍定尺的钢锭重量。大钢锭整模、浇注、脱模等作业较简单，钢锭热送温度提高，生产能力和成坯率也较高。如φ1150初轧机轧制的扁锭多数在15～20t之间，方锭在8～13t之间。
    断面形状及尺寸    钢锭模的断面形状依钢锭用途而定。用以轧制型材、管材、线材的多采用方锭，轧制板材的多采用扁锭或矩形锭，圆形钢锭则用于轧制车轮、轮箍等，制作大型锻压件多采用多角形钢锭。就铸锭生产能力和生产难度而言，矩形锭优于方形锭，方形锭优于圆形锭。条件允许时，以矩形锭代替方形锭，有利于改善钢锭质量和提高成坯率。还应考虑到钢锭模内壁形状对钢锭质量的影响：直边模壁易使钢锭表面内凹，且边长愈长，凹陷愈重，钢锭模也易变形，往往造成卡锭而过早报废；凹面模壁可得到表面微凸的钢锭，有利于提高成坯率和钢锭模寿命；波纹形模壁的棱在钢锭凝固过程中起加强筋作用，有利于减少表面裂纹。钢锭模的最大尺寸应与轧机能力相匹配，而最小断面尺寸决定于生产高质量产品所必须的压缩比(一般≥8)。
    锭高及高宽比   增加锭高(H)有利于提高轧机生产率，但于内部质量不利。5～8t钢锭的高宽比(H／D)在2．5～3．0为宜，1～5t钢锭H／D可为3．0～3．5。
    锥度      锥度过大增加钢锭局部悬挂的几率，也不利于轧制，而锥度过小不利于脱模。且钢锭内部质量欠佳。锥度一般选择在O．8％～4．2％之间，高质量钢趋高限。
    模壁厚度及模锭重量比     模壁厚度应能保证钢锭模有足够的强度，有时还要在其上端或下端加厚，以增加抗碰撞能力。通常模壁厚度在50～160mm之间，大钢锭取上限；模锭重量比在0．8～1．2之间，大钢锭取下限。球墨铸铁钢锭模的模锭比一般取1．0为宜。模壁上口或外侧还要配置耳环或耳铁，以便于列模和脱模操作。
转角半径    是影响钢锭角部裂纹的重要参数。转角半径过大或过小都易使钢锭产生角部裂纹。适宜的转角半径为钢锭模内腔断面平均水力学直径的8％～15％，碳素钢趋下限，合金钢趋上限。
底部形状     决定着钢锭开坯后的坯尾形状，是影响钢锭成坯率的重要参数。由于钢锭开坯时，表面的变形量大于心部的变形量，角部的变形量大于面部中央的变形量因此坯尾通常呈“鱼尾”形(有时也呈舌形)，需加以切除。钢锭模底部的形状，应能保证钢锭开坯时产生的鱼尾尽可能小，以减少切尾损失。钢锭底部形状有平底、半球形、截锥形等多种类型(图2)，其钢锭开坯切尾率顺次减小。最佳底部形状的尺寸通常是通过冷轧模拟或计算机模拟后再经反复修正而确定。

钢锭模



    材质及铸造工艺      钢锭模在使用过程中要经受高温、急冷急热和撞击等作用，要求其材料具有较高的强度和较低的弹性摸量、耐疲劳、抗高温氧化生长及良织的铁碳合金，也称做片状石墨铸铁。它熔点较低，铸造性能好，而且导热性好，热应力小，是最早用于铸造钢锭模的较廉价的铸铁，应用最广。但灰口铸铁强度较低，易产生裂纹，钢锭模寿命不高。适当提高铸铁中C、Si、Mn的含量，降低P、S、Cr、Sn等杂质元素含量，有利于提高钢锭模的使用寿命。球墨铸铁是一种铸态下析出球状石墨的铸铁。一般情况下在过共晶成分的原铁水中加入Mg、Ca、Ce等纯金属及其合金或化合物，就能在铸态下使石墨球化。球墨铸铁的抗拉强度优于灰口铸铁，钢锭模不易早期开裂。但其导热性较差，特别是在高温区(700～800℃)时球墨铸铁的延伸率高达ll％以上，易引起钢锭模内腔变形而造成卡锭。设计成具有曲面内壁的钢锭模，有利于消除卡锭现象。使用球墨铸铁钢锭模成本上比灰口铸铁钢锭模高约25％～40％，但钢锭模寿命却可提高1倍以上。蠕墨铸铁是介于球墨铸铁与灰口铸铁之间的石墨铸铁，其石墨不呈球状，而为蠕虫状。这类铸铁抗拉强度大，延伸率略有下降，但导热性能和铸造性能都较好。球墨铸铁和蠕墨铸铁都能较好地满足钢锭模的材质要求，已开始用于铸造钢锭模，但由于生产工艺较复杂，尚未得到广泛应用。
    钢锭模的传统生产方法是由化铁炉熔化铁水并以普通铸铁工艺成型。20世纪70年代以来，开发成功由高炉铁水经孕育处理直接浇注成型生产灰口铸铁或球墨铸铁钢锭模，收到节约能源、降低生产成本的明显效果，已经普遍推广应用。
    使用、维护与修补     钢锭模寿命与材质、构造、铸造质量及管理和使用等因素有直接关系。建立健全合理的管理制度，加强对钢锭模的技术管理，做到正确使用、合理周转、适时修补是提高钢锭模寿命、降低钢锭模消耗的重要途径。新钢锭模使用前要烘烤至80～120℃。列模操作应轻吊轻放，上升孔对中，避免浇高温钢，尽量缩短注毕至脱模的时间，脱模后不要在红热状态下打水急冷。钢锭模在使用过程中一旦出现较大的裂缝、掉耳或内壁凹坑和烧蚀网(龟裂)等缺陷，应及时修补。按破损情况可采用不同的修补方法。对纵、横裂缝，采用厚钢板铆补，其缝隙用铸铁焊条焊接填充；对模耳破损者用铸铁焊条层层堆焊或用厚钢板铆补和焊接相结合；焊补后的钢锭模可增加使用寿命20～30次。对内壁缺陷，可选用一种混合耐火材料(如30％铁粉，20％耐火泥，20％石墨粉，15％铬铁矿和15％水玻璃的混合料)于模温在80～120℃时趁热抹补，抹补后可使用4～5次。不能修补的破损钢锭模应适时判废。

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挺好，那么该如何设计呢？