改善铸铁模使用工况提高使用寿命

邹喜成

(世林(漯河)冶金设计研究院 河南漯河462000)

改善铸铁模使用工况提高使用寿命

邹喜成

(世林(漯河)冶金设计研究院 河南漯河462000)

结合某钢厂铸铁模使用情况，从铁水浇注、喷水冷却、喷浆、铁块去除等方面入手分析铸铁模损坏的原因，改进铸铁模的使用工况，从而大幅提高其使用寿命。

铸铁模 寿命 燕尾式铁水流槽 反射式喷淋冷却 预热烘干

1 引言

铸铁模是高炉铸铁配套设备铸铁机上的主要易损件之一，整机所安装数量也很大。例如：一台60m长的双链带辊轮固定式铸铁机就需要安装840块铸铁模，其重量占整机重量的三分之一还多。铸铁机铸铁时铸铁模长期处于急热急冷工作状态，工况条件十分恶劣，其内腔表面极易出现严重裂纹而造成热疲劳损坏，直接影响铸铁机的正常作业，增加铸铁成本。因此，延长铸铁模使用寿命，对降低铸铁成本, 减轻工人劳动强度和提高生产效率都具有重要意义。铸铁模的使用寿命受多方面因素影响，主要有材质选择、结构设计、热处理工艺及使用工况条件等，材质选择和结构设计等，本文主要从改善铸铁模的使用工况条件，提高其使用寿命方面加以研究和应用。

2 问题描述

对某钢铁厂同一批铸铁模投产半年后的使用情况进行了技术跟踪，发现其中内腔表面出现裂纹的占67%，其中裂纹严重的占25%，80%以上横向裂纹从筋部断裂。见表1及图1和图2。

表1 某钢铁厂铸铁模损坏统计表 单位(块)

3 原因分析

针对以上铸铁模损坏情况，做了大量的调研和分析工作，认为损坏的原因主要是其使用工况条件极为恶劣所致，铸铁模使用时固定在传动链带上，依次经过喷浆→铁水浇注→逐级冷却→铁块脱模→喷浆，在这个过程中主要受下面五个方面影响。

图1 横裂纹

图2 筋部裂纹

1)铁水流槽采用直浇口浇注工艺，铸铁模内腔中部长时间受高温铁水冲注，其局部较其它部位温度过高，见图3。

图3 直浇口铁水溜槽

2)喷淋冷却采用非反射式喷淋冷却装置，其冷却水集中喷洒在铸铁模的中部，铸铁模中部受急冷急热的工况条件过于频繁，最终造成铸铁模的热疲劳损坏。

3)采用传统的打铁装置对未脱模铁块进行去除时，由于周期性击打铸铁模，加速了铸铁模的开裂损坏，从而使其寿命大大缩短。

4)铸铁模首次使用或每次开机使用前，没有对铸铁模进行预热烘干，导致铸铁模浇铸铁水前后本身的温差较大和挂浆效果较差，铸铁模使用过程中也就容易产生热疲劳破坏。

5)喷浆系统对铸铁模的喷浆效果不理想，喷浆浓度不合适，挂浆不均匀且厚度不够，浆层对铸铁模所起的隔热效果很有限，热传导给铸铁模的热量过大。

4 解决方法

1)铁水流槽采用两段式燕尾流嘴：铁水流动分布均匀，呈薄而宽的瀑布状注入铸铁模，减缓了对铸铁模的局部冲蚀，避免了铸铁模内腔中部长时间受高温铁水冲注，其局部较其它部位温度过高的弊端。详见图4。

2)采用反射式喷淋冷却装置：水向上冲击弧型板，反射后成瀑布双向流下，很缓和的将水均匀地洒在铁块表面，同时也增大了冷却面积，铸铁模及铁块冷却均匀。详见图5。

图4 燕尾式铁水流嘴

图5 反射式喷淋冷却装置

3)采用新型铁块去除装置取代传统的打铁装置，从根本上杜绝了打铁装置周期性击打铸铁模去除铁块所产生的诸多弊端，整个铁块去除过程对铸铁模毫无机械损伤，可有效防止铸铁模的过快或延伸开裂。

该种新型铁块去除装置利用齿轮齿条机构原理，采用无动力的扒铁轮机构设计,节能环保。铸铁机正常铸铁作业时，扒铁轮在铸铁机下层链带上铸铁模的拖动下旋转，将(因喷浆效果不好或因铸铁模裂纹造成夹铁未脱模的)铁块从铸铁模内沿扒铁轮旋转的切线方向挤拨出去，铁块沿左、右铁块溜槽滑下落入接料斗或地面。该新型铁块去除装置的主要结构、扒铁轮总成及工作原理详见图6、图7及图8。

图6 铁块去除装置主要结构

1-扒铁轮总成; 2-右铁块溜槽; 3-左铁块溜槽; 4-拉杆组; 5-护网

图7 扒铁轮总成简图

1-支座; 2-轴; 3-自润滑轴承; 4-扒铁轮; 5-限位圈; 6-紧定螺钉; 7-压板

图8 铁块去除装置工作原理

1-扒铁轮; 2-铸铁模; 3-链带; 4-铁块

4)对首次使用设备或冬季比较寒冷的铸铁机使用厂家，采用铁模烘干装置对铸铁模进行预热烘干，可有效避免浇注铁水时因铸铁模内有水引起爆炸，提高铸铁机运行的安全性；同时也提高了铸铁模工作时的初始温度，改变急冷急热变化的工况条件，提高铸铁模抗热疲劳强度，延长铸铁模使用寿命，有利于铸铁模的挂浆和提高喷浆效果。火燃喷头内腔为压缩空气，外管道为燃气，混合均匀，燃烧充分，安全高效。喷头火焰孔直径大，不会因灰浆滴落上面而堵塞。燃气管和空气管全部采用标准无缝钢管，不渗漏、耐高压、耐腐蚀。详见图9。

图9 铁模烘干装置示意图

1-喷头; 2-支架; 3-管道; 4-阀门

5)制订合理的灰浆浓度及喷浆工艺

喷浆的目的是使浇铸的铁块更容易脱模，因此喷浆的效果好坏对铁块是否顺利脱模至关重要，同时也直接影响铸铁模的使用寿命和铸铁机的生产率。为此，对喷浆须作以下两方面的严格控制：

(1)喷浆料和浓度的控制

①生石灰粉(粒度：150目以上，GaO含量：≥96%)时：浓度30±2%，相当于100kg水加生石灰43±4kg；生石灰粒度大时(小于150目)或GaO含量小时(低于96%)则适当增加生石灰原料的比重，要保证所配制的浆液的浓度，配制好浆液后，用一规则的容器盛装浆液样品，经过沉淀4～5天后，沉淀物占所取浆液的容积比例接近72%即可。

②生石灰粉和煤泥时：生石灰的比例为28%，煤泥的比例为7%。生石灰的粒度和纯度要求同上。

(2)喷浆工艺的控制：

①初始使用设备前或铸铁模内的浆层厚度较薄时，在浇注铁水前运转铸铁机3～4圈，对铸铁模进行充分的喷浆，且在运转每圈后停止一段时间(30～40min)，使喷涂的灰浆充分干燥，有利于粘附下一次喷涂的灰浆，累积达到喷浆的厚度要求：最佳为1～2mm，最少在0.8mm。

②浇完铁水后，再连续运行2～3圈，继续喷浆，利用铸铁模的余温粘附更多的灰浆，利于下次铸铁需要，此时需关闭喷淋冷却水。

5 结语

通过以上对铸铁模浇铸工艺及相关设备的合理改进，从根本上改善了铸铁模的使用工况条件，大幅延长了铸铁模的使用寿命，使用效果及经济效益十分显著。

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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

邹喜成，男，1966年出生，武汉工学院冶金机械专业毕业，工程师，长期从事冶金机械设备研究与设计 李艳冰

TF325.1

B

10.3969/j.issn.1001-1269.2014.04.019

2013-08-06)