论文摘要
钢锭模是炼钢厂生产大型锻件毛坯的主要冶金器具之一,在工作状态下,钢锭模受到温差应力、相变应力、残余应力、机械应力等综合应力的作用,易产生裂纹、龟裂、鳞剥,使钢锭模报废。蠕铁具有导热性能好、抗拉强度高、抗氧化生长性能及耐热疲劳性能良好的特点。因此,利用蠕铁制造钢锭模,可显著提高钢锭模的耐开裂、龟裂以及抗变形能力,并能减轻重量,提高模锭比,降低模耗,将产生显著的经济效益和社会效益。本文以生产大型蠕铁钢锭模为目标,采用模拟试块,研究蠕化剂的组成及蠕化工艺对厚大断面蠕铁的组织和性能的影响,开发具有良好蠕化及抗衰退能力的蠕化剂及蠕化处理工艺;研究冷铁等对厚大断面蠕铁组织和性能的影响;对比研究蠕铁与灰铁的耐热性能。同时,利用华铸CAE软件对钢锭模的充型及凝固过程进行模拟计算,优化钢锭模的铸造生产工艺。开发适合于大型钢锭模的蠕铁材质及生产工艺。对比研究了REMg、YSBM-1、YSBM-3、YSBM-A四种蠕化剂对厚大断面蠕铁组织和性能的影响。研究结果表明,重稀土蠕化剂（YSBM-A）的具有良好的蠕化效果和抗衰退能力,采用该蠕化剂处理的400mm×400mm×450mm模拟试块中心部位的蠕化率达到85%,试块的组织均匀性较好,抗拉性能达到315MPa,延伸率达到3.3%,满足钢锭模材质的要求。冷铁可显著缩短厚大断面蠕铁的凝固时间、提高试块中心的蠕化率,在相同蠕化处理条件下模拟试块中心部位的蠕化率由未加冷铁的35%提高到55%,破碎石墨的数量明显减少,获得了均匀分布的蠕墨和晶粒细小的基体组织。蠕铁72小时的平均氧化增重为3.14g/（m2·h）,显著低于灰铁的4.76g/（m2·h）;700℃至室温的水淬试验中,蠕铁的平均热疲劳寿命为42次,高于灰铁的30次。利用华铸CAE模拟优化的结果,采用雨淋式工艺,成功生产出48t钢锭模。钢锭模附铸块的蠕化率达到85%,抗拉强度为350MPa,延伸率为7.5%,达到了RuT300的水平。420t钢锭模的优化工艺为上、下双浇注系统,上浇注系统为雨淋式,下浇注系统为二级底注式,浇注温度1300℃～1320℃。