中注管

中注管

中注管:下注時安放於底板中央用以集中接受鋼水的內襯空心耐火磚鑄鐵管。有整體式和兩半式兩種,中國多採用前者。中注管高度高於鋼錠模200~300mm,內徑為150~200mm。

基本介紹

  • 中文名:中注管
  • 外文名:fountain
  • 作用 :提高鋼質量
中注管耐火磚成型模內襯的失效分析與選材,毛坯的鑄造,內襯熱處理,中注管磚成型模內襯選材分析,中注管加入稀土與耐火材料的作用,稀土與耐火材料作用片,性質,

中注管耐火磚成型模內襯的失效分析與選材

中注管耐火磚成型模具工作面大,在2000kN壓力機上承受著耐火材料堅硬顆粒的擠壓刮削研磨,其服役條件較惡劣。因此,要求模具工作面具有高硬度、高耐磨性、足夠的強度和適當的韌性。國外有使用高合金冷作模具鋼製作模具內襯,熱處理後表面硬度高、耐磨性好,但脆性大,模具安裝時易開裂,且成本高。國內不少耐火材料廠曾試用高鉻鑄鐵、高碳鉻鉬耐磨合金以及硬質合金等製作模具內襯,但由於種種原因沒有得到廣泛套用。

毛坯的鑄造

根據模具的服役條件,要求模具內襯工作面具有高硬度、高耐磨性,同時模具整體應具有足夠的強度和適當的韌性,因此所選用的稀土鎂球墨鑄鐵的化學成分為:3.6%~3.8%C、2.0%~2.4%Si、0.5%~0.7%Mn、<0.1%P、<0.03 %S、0.03 %~0.05 %Mg、0.03 %~0.05 %RE。
所用爐料為本溪鑄造生鐵 (Z14、Z18、Q10、Q12)、矽鐵 (含矽量為75%)、錳鐵 (含Mn 量為65%)、廢鋼以及回爐料。採用鑄造焦 ,固定碳大於80%。生鐵及回爐料均預先砸成尺寸小於200mm 、重量小於10kg 的塊料, 廢鋼切割成尺寸小於200mm, 重量小於7kg 的塊料,並清除表面粘砂和鐵鏽。
球化劑 FeSiMg10RE9, 加入量為鐵水重量的1.6%,其粒度為10~ 15mm,採用堤壩式倉底沖入法進行球化處理。孕育劑為75Si-Fe,加入量為鐵水重量的0.8%,其粒度為10 ~15mm ,二次孕育加入量為鐵水重量的0.2%,其粒度為3~5mm。

內襯熱處理

模具內襯毛坯在切削加工之前先進行去應力退火,即加熱到500 ~550℃,保溫3h後緩冷, 消除鑄造內應力,防止模具機加工之後發生變形模具內襯切削加工後,須進行高溫滲碳、淬火和低溫回火處理。
採用固體滲碳,模具內襯與滲碳劑裝入箱中,密封后於車底式加熱爐中加熱到950℃,保溫2h進行滲碳處理。如前所述,在滲碳溫度下,爐氣中的碳不斷滲入工件表層,同時球鐵組織中 “碳庫”(球狀石墨)中的碳也不斷溶入奧氏體中,只需950℃、2h保溫就足以保證球鐵內襯的表層和內層具有足夠高的含碳量。
滲碳後預冷到880℃,於油中淬火,由於球鐵的淬透性高,模具內襯心部也可淬硬。淬火後組織不穩定,脆性大,淬火內應力也較大,須立即進行回火,以防止模具變形開裂。回火溫度為180℃、保溫2.5h。經低溫回火後,模具工作面仍然具有高硬度、高耐磨性,但脆性大為降低,內應力基本消除。

中注管磚成型模內襯選材分析

選用 10 鋼製作中注管磚成型模具內襯, 毛坯料為供應狀態下的無縫鋼管。原材料需外購,價格較貴,且供應困難。選用稀土鎂球鐵,可採用沖天爐或中頻感應爐熔煉,設備簡單,加工簡易,成本較低。
中注管磚模內襯經機加工後須進行高溫固體滲碳,以使內襯內表面獲得足夠厚的滲碳層,預冷後淬火獲得足夠深的淬硬層 ,具有高硬度、高耐磨性的淬硬層愈深,模具的使用壽命則愈長。要達此目的,10鋼製內襯須經 980℃、8h 高溫滲碳,預冷到 880 ℃後冰鹽水中淬火。儘管如此,內襯表層碳濃度不高,滲碳層淺,過渡區窄,淬硬層也淺,表面硬度不均勻,內層硬度低,因而模具內襯失效較早,使用壽命不長。
選用稀土鎂球鐵製作內襯,可避免10鋼製內襯的諸多不足。球鐵組織中存在著大量的球狀石墨,它相當於一個天然的 “碳庫”。在滲碳溫度下,“碳庫”中的碳可部分地溶於奧氏體中,溫度越高,保溫時間越長,奧氏體中的含碳量愈高。選用稀土鎂球鐵代替10鋼(無縫鋼管)製作中注管磚成型模內襯是完全可行的,且可降低成本,提高使用壽命。

中注管加入稀土與耐火材料的作用

中心注管鋼流中加稀土的試驗生產表明,鋼中稀土可腐蝕中注管和湯道的粘土質耐火材料,並隨稀土加人量和加人時間的增加而加,劇腐蝕產物中SiO、Al2O3逐漸減少或消失,REAIO、RE 一 Al 一 Si 一O、RE2SiO5等複合氧化物相依次出現,腐蝕層逐漸增厚。稀土與耐火材料反應對鋼中夾雜物有一定影響,中注管部位出現大型外來RE 一 Al 一 Si 一O 複合夾雜,但能被湯道耐火材料及保護渣吸收。本稀土處理工藝可使鋼中夾雜數量減少, 不會引起湯道結瘤。

稀土與耐火材料作用片

實驗中,10號鋼的稀土加入量差別較大,RF/S值分別為1.16 和3.67,且鋼液澆注至帽口的全過程中一直從中注管加入1號稀土合金。上述條件有利於稀土與耐火材料的充分作用及進行分析研究。
加稀土後耐火材料腐蝕層的顏色和厚度均發生明顯變化。稀土含量分析表明,同一樣品對應的耐火材料腐蝕 層與鑄態鋼樣邊部的稀土含量相比,81+ RE高2至3倍;93+RE則高10倍左右。在中注管部位二者的比值高於湯道 部位,93+RE尤為明顯。可見稀土在中注管和湯道耐火材料邊部富集相當明顯,說明稀土對耐火材料有腐蝕作用,尤其對中注管部位的耐火材料。
鋼中夾雜物分析表明,稀土夾雜物主要以REAIO3、RExOy 和REO2S2 型式存在。說明鋼中稀土可與 Al2O3 、MnS 等夾雜物反應,有使夾雜物變質的作用。定量分析表明,中注管加稀土處理可減少夾雜,淨化鋼質。在試驗的加稀土工藝條件下,不會增加鋼中夾雜物數量,因而對提高鋼質量有益。

性質

l、 中注管加入稀土,稀土對中注管和湯道粘土質耐火材料有 一定的腐蝕作用,腐蝕產物除常見的莫來石外 ,還有REAIO3、RE2SiO5、RE一AI一Si一O等複合氧化物相。隨稀土加人量增加,耐火材料腐蝕層中SiO2、Al2O3逐漸減少、消失,稀土鋁酸鹽和稀土矽酸鹽依次出現,腐蝕層逐漸增厚,腐蝕作用加劇。
2、 中注管加人稀土,當混合稀土加人量小等於300g/t,或1號矽稀土合金加人量小等於2.0g/t,在大量工業試驗 ( 近30爐 ) 的澆注過程中均未出現湯道結瘤堵塞現象。
3、 中注管加入稀土,稀土對中注管上部耐火材料作用強烈,揚道耐火材料及保護渣有吸收夾雜物作用。實驗稀土加入工藝不會增加鋼中夾雜物數量。

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