用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模及其制造方法

摘要

本发明公开一种用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模及其制造方法，锻造铸铁模由锻造工艺整体成型，在锻造铸铁模内部至少设置有两个低于高温铁水液面的隔筋，隔筋将锻造铸铁模内部模腔分隔成至少三个成型模腔，锻造铸铁模下端设置有用于与相邻锻造铸铁模相搭接的搭接嘴Q，锻造铸铁模上端设置与相邻锻造铸铁模下端搭接嘴相对应的铸铁模尾部P，在搭接嘴Q上至少设有两个溢流口，锻造铸铁模两侧设有铁水护沿M1和M2和与链板连接的耳部T1和T2。锻造成型铸铁模避免了铸造成型铸铁模的铸态金相组织差和各种铸造缺陷，有效提高了铸铁模耐热疲劳强度，提高了铸铁模安全可靠性，提高了铸铁模使用寿命。

说明书

技术领域

本发明属于浇铸模具，具体地说是涉及一种用于将高温铁水浇铸成铸造用生铁或炼钢用生铁的铸铁机上的浇铸模具。

背景技术

在钢铁行业的生产过程中，铸铁机设备把高炉冶炼出的高温铁水连续浇铸成铁块（俗称面包铁）。

目前，现有的铸铁机采用的铸铁模其材质多为铸铁或铸钢。铸铁或铸钢材质的铸铁模在使用过程中，承受反复的高低温作用，其型腔内部及其隔筋容易产生裂纹，而且裂纹逐渐会加大，甚至造成铸铁模断裂。裂纹大的铸铁模要及时更换，铸铁机设备维护工作量很大。铸铁机上的铸铁模数量有数百块，最多的达1000多块。而且，新的铸铁机投入生产后，由于铸铁或铸钢材质的铸铁模难免存在气孔、疏松等铸造缺陷，并且铸态金相组织级别低，其中3~5%的铸铁模会在使用初期很短时间内便产生大的裂纹，甚至断裂，给铸铁机设备使用单位造成很大麻烦，而且这个问题也长期困扰着设备制造单位。

中国国家知识产权局2011年7月13日授权专利“一种铸铁机铸铁模”，专利号：ZL200910172703.1，授权公告号：CN101758173B，公开了一种铸铁机铸铁模。这种铸铁模在铸钢ZG270-500中加入稀土元素，提升了铸钢的机械性能和耐蚀、耐热性能。但是，这种铸铁模仍然铸态金相组织，并且不可避免存在气孔、疏松等铸造缺陷，批量使用这种铸造铸铁模时，仍然不能解决铸铁模初期使用时即产生大的裂纹，甚至断裂的技术难题，从而影响铸铁机的生产效率，并带来安全隐患。

发明内容

本发明为了克服上述不足，改变了长期以来一直采用的铸造工艺制造的铸造结构铸铁模的生产方式，解决了现有铸铁模在铸铁机使用过程中存在的上述技术问题，提出一种用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模及其制造方法。

新的锻造铸铁模制造工艺通过采用优质低碳轧制钢板或复合钢板，降低铸铁模的碳含量，提高铸铁模的延展性，提高铸铁模抵抗热应变的性能，提高铸铁模承受高温铁水的耐热冲击次数，从而有效减缓铸铁模过快出现裂纹的速度和程度，延长铸铁模使用寿命。

新的锻造铸铁模制造工艺通过设计合理结构的锻造模具，制定合理的工艺路线，选择合理的工艺设备，实现铸铁模一次性锻造成型，提高铸铁模生产效率，降低资源消耗。

新的锻造铸铁模制造工艺能够为铸铁机提供长寿、安全、可靠的锻造铸铁模，可以显著改善铸铁模的使用效果，可以显著降低铸铁模的维护管理成本，可以显著提高铸铁机生产能力和生产效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模，锻造铸铁模由锻造工艺整体成型，在锻造铸铁模内部至少设置有两个低于高温铁水液面的隔筋，隔筋将锻造铸铁模内部模腔分隔成至少三个成型模腔，锻造铸铁模下端设置有用于与相邻锻造铸铁模相搭接的搭接嘴Q，锻造铸铁模上端设置与相邻锻造铸铁模下端搭接嘴相对应的铸铁模尾部P，搭接嘴外沿上设置有至少两个溢流口（K1和K2），锻造铸铁模两侧设置有铁水护沿（M1和M2）和与链板联接的耳部（T1和T2）。

上述用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模，所述的锻造铸铁模底部厚度b1为30-45mm，外侧斜面厚度b2为25-35mm，隔筋成型厚度b3为25-35mm，斜面角度C为50-70°，顶部圆角r1为5-15mm，搭接嘴端部厚度b4为10-20mm，横截面内壁圆弧R1为100-130mm，外壁圆弧R2为130-175mm，纵截面底面为平面或圆弧面。

上述用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模，所述的锻造铸铁模为梯形，即L1>L2，锻造铸铁模宽度B3为270-480mm，宽度L3为760-960mm，锻造铸铁模与其上方和下方的锻造铸铁模相互搭接，铸铁模的节距A为250-450mm，上方锻造铸铁模的搭接嘴（Q）下弧面与下方锻造铸铁模尾部（P）弧面搭接间隙e1为3-6mm，上方锻造铸铁模的搭接嘴（Q）下平面与下方锻造铸铁模尾部（P）上面搭接间隙e2为4-8mm。

上述用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模，所述的锻造铸铁模内部隔筋高度h1为50-80mm，隔筋外部凹槽高度h2为30-60mm。

上述用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模，所述的锻造铸铁模两侧铁水护沿高度h3为50-80mm。

上述用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模，所述的锻造铸铁模的材料为优质碳素结构钢钢板或者为耐高温合金钢与优质碳素结构钢复合钢板，厚度为锻造铸铁模底板厚度b1+(10-20)mm。

上述用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模，所述的锻造铸铁模采用了专用中频加热炉和根据下料形状制作的加热线圈，加热时间为5-10分钟，加热温度为1100-1350℃。

上述用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模，所述的锻造铸铁模采用了配套的专用切边模，成型的锻造铸铁模无需后续人工加工。

本发明制出的产品铸铁块的重量为40-90Kg（连体），分隔为三块、四块或六块后单体重量为6-30Kg。

采用上述技术方案，本发明有以下优点：

1、结构：由本发明制成的锻造铸铁模由整块钢板锻造成型，一次成型出模腔内部隔筋、搭接嘴、铁水护沿和连接耳部。锻造成型铸铁模避免了铸造成型铸铁模的铸态金相组织差和各种铸造缺陷，有效提高了铸铁模耐热疲劳强度，提高了铸铁模安全可靠性，提高了铸铁模使用寿命。而且，锻造铸铁模隔筋位置的厚度可以尽量做到与锻造铸铁模底部和侧面的厚度一致，壁厚均匀，减小热应力集中的影响，耐热冲击性能良好，减缓了铸铁模使用过程中热应力的破坏程度，延缓了铸铁模模腔内部或隔筋位置出现裂纹时间，避免了铸铁模突然出现断裂形成安全隐患。

2、材质：由本发明制成的锻造铸铁模由优质碳素结构钢轧制钢板锻造成型铸铁模。锻造铸铁模金相组织均匀，晶粒细小，金相组织可达3级以上，而且，优质碳素结构钢轧制钢板比通常采用的铸钢含碳量低，延伸率δ≥25%。与铸钢件铸铁模相比，内部组织一致性较好，近乎零缺陷。锻造铸铁模有效提高了铸铁模耐热疲劳强度，提高了铸铁模安全可靠性，提高了铸铁模使用寿命。锻造铸铁模还可以由耐热合金钢与整块钢板优质碳素结构钢钢板锻造成型，进一步提高铸铁模耐热疲劳强度及其安全可靠性，提高使用寿命。锻造铸铁模使用寿命长，性价比高。

3、尺寸精度：由本发明制成的锻造铸铁模采用专用锻造模具成型工艺，尺寸精度高，互换性好。锻造铸铁模耳部连接螺栓孔可以采用钻床钻孔，也可以采用锻造成型，进一步降低制造成本，提高锻造铸铁模的应用性。可以与相近搭接尺寸的铸造铸铁模同时配套使用，互换性和通用性好，拓宽了锻造铸铁模的应用范围。

附图说明

图1是本发明锻造铸铁模的俯视图。

图2是图1的中心线纵向截面剖视图。

图3是图2的中心线横向截面剖视图。

图4是锻造铸铁模上下搭接的剖视图。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示的一种用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模，锻造铸铁模由锻造工艺整体成型，在锻造铸铁模内部至少设置有两个低于高温铁水液面的隔筋J1和J2，隔筋将锻造铸铁模内部模腔分隔成至少三个成型模腔N1、N2、N3，锻造铸铁模安装在铸铁机上相互搭接，自下而上移动F，锻造铸铁模下端设置有搭接嘴Q，搭接嘴外沿上设置有至少两个溢流口K1和K2，锻造铸铁模两侧设置有铁水护沿M1和M2和与链板联接的耳部T1和T2。锻造铸铁模两侧铁水护沿高度h3为50-80mm。铸铁机工作过程中，高温铁水通过铁水溜槽流入铸铁模，当注满上面的铸铁模时，再通过其搭接嘴上面的溢流口持续不断地流入下一个铸铁模。铁水经过冷却在模腔内形成大铁块，铸铁模内部的隔筋将大铁块分隔成小铁块，俗称面包铁。

本发明锻造铸铁模底部厚度b1为30-45mm，外侧斜面厚度b2为25-35mm，隔筋成型厚度b3为25-35mm，斜面角度C为50-70°，顶部圆角r1为5-15mm，搭接嘴端部厚度b4为10-20mm，横截面内壁圆弧R1为100-130mm，外壁圆弧R2为130-175mm，纵截面底面为平面或圆弧面。铸铁模底部厚度、外侧斜面厚度和隔筋成型厚度是否均匀对铸铁模抵抗高低温热交变应力作用很明显，而且隔筋在铸铁机工作过程中，始终处于高温铁水液面以下，是最容易出现裂纹的地方。锻造铸铁模很好解决了壁厚不均匀的问题，并有效利用了钢板锻造成型的优势，大大降低了铸铁模底部和隔筋开裂甚至断裂的机会，提高了铸铁模的安全可靠性和使用寿命。

本发明锻造铸铁模为梯形，即锻造铸铁模的下端与上端相互平行，且上端宽度L1大于下端宽度L2，锻造铸铁模宽度B3为270-480mm，宽度L3为760-960mm，锻造铸铁模与其上方和下方的锻造铸铁模相互搭接，铸铁模的节距A为250-450mm，上方锻造铸铁模的搭接嘴（Q）下弧面与下方锻造铸铁模尾部（P）弧面搭接间隙e1为3-6mm，上方锻造铸铁模的搭接嘴（Q）下平面与下方锻造铸铁模尾部（P）上面搭接间隙e2为4-8mm。

本发明锻造铸铁模内部隔筋高度h1为50-80mm，隔筋外部凹槽高度h2为30-60mm。隔筋数量一般为2个、3个或5个，在铸铁模内部形成3个、4个或6个小模腔。也可以增加1个纵向隔筋，在铸铁模内部形成更小的6个、8个或12个小模腔。还可以将两个铸铁模合并形成一个大的连体铸铁模。

上述用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模，所述的锻造铸铁模的材料为优质碳素结构钢钢板或者为耐高温合金钢与优质碳素结构钢复合钢板，厚度为锻造铸铁模底板厚度b1+(10-20)mm。

上述用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模，所述的锻造铸铁模采用了专用中频加热炉和根据下料形状制作的加热线圈，加热时间为5-15分钟，加热温度为1100-1300℃。

上述用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模，所述的锻造铸铁模采用了配套的切边模，成型的锻造铸铁模无需后续人工加工。

上述用于铸铁机的长寿安全可靠型锻造铸铁模，所述的锻造铸铁模的工艺路线是：

钢板材料检验-->钢板下料-->下料毛坯加热-->模具锻打成型-->成品切边-->外观清理-->成品检验。

钢板下料的形状和钢板厚度随着锻造铸铁模的形状变化而变化，直接影响着钢材利用率，影响着锻造铸铁模的生产成本。下料毛坯的加热温度和加热时间也是影响锻造铸铁模生产成本的关键工序，并且影响着锻造铸铁模的制造质量。

本发明制出的产品铸铁块的重量为40-90Kg（连体），分隔为三块、四块或六块后单体重量为6-30Kg。铁块大小根据客户的生产工艺要求确定，不同大小、不同块数以及不同形状的铸铁块（面包铁）需要不同的锻造模具。

实施例1：

锻造铸铁模由锻造工艺整体成型，在锻造铸铁模内部设置有两个隔筋（J1和J2），隔筋将锻造铸铁模内部模腔分隔成三个成型模腔（N1、N2、N3），锻造铸铁模安装在铸铁机上相互搭接，自下而上移动（F），锻造铸铁模下端设置有搭接嘴（Q），搭接嘴外沿上设置有两个溢流口（K1和K2），锻造铸铁模两侧设置有铁水护沿（M1和M2）和与链板联接的耳部（T1和T2）。锻造铸铁模底部厚度b1为40mm，外侧斜面厚度b2为35mm，隔筋成型厚度b3为35mm，斜面角度C为55°，顶部圆角r1为12mm，搭接嘴端部厚度b4为15mm，横截面内壁圆弧R1为120mm，外壁圆弧R2为160mm，纵截面底面为平面。锻造铸铁模为梯形，即L1为670mm，L2为590mm，锻造铸铁模宽度B3为350mm，宽度L3为790mm，锻造铸铁模与其上方和下方的锻造铸铁模相互搭接，铸铁模的节距A为310mm，上方锻造铸铁模的搭接嘴（Q）下弧面与下方锻造铸铁模尾部（P）弧面搭接间隙e1为5mm，上方锻造铸铁模的搭接嘴（Q）下平面与下方锻造铸铁模尾部（P）上面搭接间隙e2为7mm。锻造铸铁模内部隔筋高度h1为70mm，隔筋外部凹槽高度h2为50mm。所述的锻造铸铁模两侧铁水护沿高度h3为60mm。本发明制出的产品铸铁块的重量为45Kg（连体），分隔为三块后单体重量为15Kg。

实施例2：

所述的锻造铸铁模的材料为优质碳素结构钢钢板Q235，厚度为60mm，锻造铸铁模采用了专用中频加热炉和根据下料形状制作的加热线圈，加热时间为9分钟，加热温度为1200℃，锻造铸铁模采用了配套的专用切边模，成型的锻造铸铁模无需后续人工加工。

实施例3：

锻造铸铁模由锻造工艺整体成型，在锻造铸铁模内部设置有三个隔筋，隔筋将锻造铸铁模内部模腔分隔成四个成型模腔，锻造铸铁模安装在铸铁机上相互搭接，自下而上移动（F），锻造铸铁模下端设置有搭接嘴（Q），搭接嘴外沿上设置有三个溢流口，锻造铸铁模两侧设置有铁水护沿（M1和M2）和与链板联接的耳部（T1和T2），联结螺栓孔为4个。锻造铸铁模底部厚度b1为45mm，外侧斜面厚度b2为38mm，隔筋成型厚度b3为40mm，斜面角度C为65°，顶部圆角r1为15mm，搭接嘴端部厚度b4为20mm，横截面内壁圆弧R1为130mm，外壁圆弧R2为175mm，纵截面底面为弧面。锻造铸铁模为梯形，即L1为830mm，L2为720mm，锻造铸铁模宽度B3为380mm，宽度L3为960mm，锻造铸铁模与其上方和下方的锻造铸铁模相互搭接，铸铁模的节距A为330mm，上方锻造铸铁模的搭接嘴（Q）下弧面与下方锻造铸铁模尾部（P）弧面搭接间隙e1为7mm，上方锻造铸铁模的搭接嘴（Q）下平面与下方锻造铸铁模尾部（P）上面搭接间隙e2为9mm。锻造铸铁模内部隔筋高度h1为90mm，隔筋外部凹槽高度h2为70mm。所述的锻造铸铁模两侧铁水护沿高度h3为80mm。本发明制出的产品铸铁块的重量为80Kg（连体），分隔为四块后单体重量为20Kg。

实施例4：

所述的锻造铸铁模的材料为优质碳素结构钢钢板Q235与不锈钢1Cr18Ni9Ti的复合钢板，厚度分别为60mm和5mm，锻造铸铁模采用了专用中频加热炉和根据下料形状制作的加热线圈，加热时间为12分钟，加热温度为1300℃，锻造铸铁模采用了配套的专用切边模，成型的锻造铸铁模无需后续人工加工。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依据本发明申请专利范围所作的等效变化或等同替代或明显变形，仍属本发明的保护范围。