專利名稱：：一種鑄鐵機(jī)鑄鐵模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及煉鐵高爐配套設(shè)備鑄鐵機(jī)所用的一種鑄鐵模。
背景技術(shù)：
：鑄鐵機(jī)是將煉鐵高爐生產(chǎn)的鐵水鑄造成一定形狀鐵塊的設(shè)備，鑄鐵模約占鑄鐵機(jī)整機(jī)重量的三分之一，是鑄鐵機(jī)關(guān)鍵的易耗件。鑄鐵模固定在傳動(dòng)鏈上，約125(TC的高溫鐵水經(jīng)鐵水流槽流入鑄鐵機(jī)的鑄鐵模內(nèi)，鑄鐵模內(nèi)鐵水隨著鏈帶的移動(dòng)經(jīng)噴淋水冷卻區(qū)域冷卻鑄成鐵塊，鐵塊脫離鑄鐵模時(shí)溫度約50(TC，鑄鐵模再次返回到澆注點(diǎn)時(shí)溫度降低到20(TC左右?？梢婅T鐵模在工況條件下，長期處于頻繁變化的急冷、急熱狀態(tài)，工作條件十分惡劣。鑄鐵模的破壞機(jī)理屬于熱疲勞破壞。目前，由于鑄鐵模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材質(zhì)選用不合理，易造成鑄鐵模因熱疲勞破壞而失效，大大縮短鑄鐵模的使用壽命，直接影響使用廠家的設(shè)備運(yùn)行成本和經(jīng)濟(jì)效益。目前鑄鐵模的型腔結(jié)構(gòu)為倒等腰梯形，壁厚的偏差較大，斜邊與底邊過渡圓角為R40，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，使用中易產(chǎn)生裂紋；鑄鐵模采用的材質(zhì)為普通灰鑄鐵、耐熱鑄鐵等，韌性差，易斷裂，往往要在鑄鐵模內(nèi)放入鋼筋，抵抗灰鑄鐵及耐熱鑄鐵的斷裂傾向，且導(dǎo)致鑄造工藝復(fù)雜。鑒于上述原因，開發(fā)長壽鑄鐵模非常迫切。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在解決上述鑄鐵模在使用過程中易出現(xiàn)的嚴(yán)重裂紋或斷裂等技術(shù)問題，通過對(duì)鑄鐵模整體結(jié)構(gòu)及材質(zhì)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，延長鑄鐵模的使用壽命，減少鑄鐵機(jī)停機(jī)維修時(shí)間，從而提高鑄鐵機(jī)的綜合生產(chǎn)能力。本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下根據(jù)鑄鐵模急冷急熱及局部冷熱不均的使用工況條件，通過對(duì)鑄鐵模斷裂主要原因的分析、判定，認(rèn)為鑄鐵模斷裂的主要原因是熱應(yīng)力的循環(huán)加載引起鑄鐵模的熱疲勞破壞所致。應(yīng)從材質(zhì)及結(jié)構(gòu)兩方面進(jìn)行改進(jìn)。1.材質(zhì)對(duì)現(xiàn)有常用材質(zhì)(灰鐵、耐熱鐵、球墨鑄鐵、鑄鋼等)進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)鑄鋼性能是較好的一種材料，而在鑄鋼中添加稀土元素后，更能進(jìn)一步提升其性能。經(jīng)分析比對(duì)，鑄鐵模材質(zhì)設(shè)計(jì)為ZG270-500特種合金鑄鋼新材料較合理。此種鑄鐵模的材質(zhì)是在鑄鋼ZG270-500中加入總質(zhì)量0.02%0.2%的鑭(La)和0.02%0.1%的鈰(Ce)制成的，這兩種稀土元素的加入進(jìn)一步提升了鑄鋼的機(jī)械性能，同時(shí)耐蝕、耐熱性能也有所提高，能有效地延長鑄鐵模的使用壽命。2.結(jié)構(gòu)將原倒等腰梯形改為大圓弧結(jié)構(gòu)的成型腔，更能有效地減少鑄鐵模上應(yīng)力集中和應(yīng)變集中的區(qū)域。利用有限元分析軟件，優(yōu)化鑄鐵模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用雙圓弧的設(shè)計(jì)方案，使鑄鐵模壁厚均勻一致，壁厚偏差為±3毫米(鑄鐵模的邊緣和隔筋處除外)。減少鑄鐵模各表面因壁厚不均存在的溫度梯度。溫度梯度最大處往往存在應(yīng)變集中，容易造成熱疲勞破壞的發(fā)生。將溫度梯度控制在合理的范圍內(nèi)，能有效減少應(yīng)變集中的強(qiáng)度，從而能有效地減緩鑄鐵模的熱疲勞破壞。為此，將成型腔縱向內(nèi)圓弧r的尺寸控制在90115mm，縱向外圓弧R控制在135165mm，二者配合能使鑄鐵模受熱區(qū)各處壁厚更加均勻，過渡更加平滑，可最大限度地避免熱應(yīng)力集中，減緩熱疲勞破壞；同時(shí)經(jīng)過有限元溫度場的模擬分析，采用較合理的成型腔壁厚尺寸3045mm，能將鑄鐵模的溫度梯度控制在最為合理的范圍內(nèi)，工作時(shí)能縮小其內(nèi)、外表面各處的溫度差，從而有效地減緩熱疲勞破壞的發(fā)生，最終實(shí)現(xiàn)鑄鐵模的長壽命。鑄鐵模幾種常用材質(zhì)的常溫性能比較見下表序<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>以下結(jié)合附圖介紹本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例l:鑄鐵模的材質(zhì)是在鑄鋼ZG270-500中加入總質(zhì)量O.06%的鑭(La)和0.04%的鈰(Ce)，稀土元素的加入提升了鑄鋼的機(jī)械性能，鑄鐵模耐蝕、耐熱性能也有所提高。鑄鐵模的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過溫度場模擬分析，壁厚尺寸采用40mm，成型腔縱向外壁大圓弧R為150mm，縱向內(nèi)壁大圓弧r為110mm。鑄鐵模成型腔的壁厚偏差為±3毫米(鑄鐵模的邊緣和隔筋處除外)。可以將鑄鐵模的溫度梯度控制在最為合理的范圍內(nèi)，工作時(shí)能縮小其內(nèi)、外表面各處的溫度差，從而有效地減緩熱疲勞破壞的發(fā)生，最終實(shí)現(xiàn)了鑄鐵模的長壽實(shí)施例2:鑄鐵模的材質(zhì)是在鑄鋼ZG270-500中加入總質(zhì)量O.12%的鑭(La)和0.06%的鈰(Ce)，鑄鐵模的機(jī)械性能得到明顯提高，耐蝕、耐熱性能也有所提高。鑄鐵模的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過溫度場模擬分析，壁厚尺寸采用38mm，成型腔縱向外壁大圓弧R為117mm，縱向內(nèi)壁大圓弧r為79mm。鑄鐵模成型腔的壁厚偏差為±3毫米(鑄鐵模的邊緣和隔筋處除外)。鑄鐵模工作時(shí)其內(nèi)、外表面的溫度差明顯減小，減緩了熱疲勞破壞的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了鑄鐵模的長壽命。權(quán)利要求一種鑄鐵機(jī)鑄鐵模，其特征在于它是在ZG270-500中加入稀土元素制成的大圓弧成型腔鑄鐵模。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄鐵機(jī)鑄鐵模，其特征在于所述鑄鐵模材質(zhì)為ZG270-500中加入總質(zhì)量0.02%0.2%的稀土元素La和0.02%0.1%的稀土元素Ce。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄鐵機(jī)鑄鐵模，其特征在于所述鑄鐵模成型腔壁厚為3045mm，成型腔縱向外壁大圓弧R為135165mm，縱向內(nèi)壁大圓弧r為90115mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄鐵機(jī)鑄鐵模，其特征在于所述鑄鐵模成型腔的壁厚偏差為±3毫米(鑄鐵模的邊緣和隔筋處除外)。全文摘要本發(fā)明公開了一種鑄鐵機(jī)鑄鐵模，該鑄鐵模材質(zhì)是在鑄鋼ZG270-500加入總質(zhì)量0.02％～0.2％的鑭(La)和0.02％～0.1％的鈰(Ce)，加入稀土元素進(jìn)一步提升了鑄鋼的機(jī)械性能，同時(shí)耐蝕、耐熱性能也有所提高；鑄鐵模結(jié)構(gòu)采用大圓弧成型腔結(jié)構(gòu)，鑄鐵模成型腔壁厚為30～45mm，成型腔縱向外壁大圓弧R為135～165mm，縱向內(nèi)壁大圓弧r為90～115mm。鑄鐵模成型腔的壁厚偏差為±3毫米(鑄鐵模的邊緣和隔筋處除外)，成型腔過渡平滑，可最大限度地避免熱應(yīng)力集中，減緩熱疲勞破壞。實(shí)踐證明，采用本發(fā)明鑄鐵機(jī)鑄鐵模，其使用壽命提高了兩倍以上，停機(jī)維護(hù)更換鑄鐵模次數(shù)明顯減少，鑄鐵機(jī)的綜合生產(chǎn)能力顯著提高，使用廠家的設(shè)備運(yùn)行成本大大降低，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。本發(fā)明具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。文檔編號(hào)B22D7/00GK101758173SQ20091017270公開日2010年6月30日申請(qǐng)日期2009年11月25日優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日發(fā)明者付志林,馮力,劉升強(qiáng),劉永桀,張進(jìn),李鵬飛,沈猛,滕偉強(qiáng),白書亭,程樹森,竇耀偉,袁靜波申請(qǐng)人:世林(漯河)冶金設(shè)備有限公司