1、概述
隨著國(guó)內(nèi)鋼鐵工業(yè)的高速發(fā)展，耐熱、耐磨新材料的應(yīng)用愈加廣泛。鉻錳氮鋼以其具有耐熱、耐磨、強(qiáng)度高的優(yōu)勢(shì)，深受鋼鐵企業(yè)中燒結(jié)礦生產(chǎn)設(shè)備的青睞。
燒結(jié)廠用3100mm×7500mm耐熱振動(dòng)篦板（俗稱(chēng)篩板）即為鉻錳氮鋼材料，牌號(hào)為ZG30Cr18Mn12Si2N，屬高合金耐鋼。該材質(zhì)鑄態(tài)為奧氏體，具有很高的強(qiáng)度和韌性，常溫下ab≥490MPa，a≥8%。篦板在850'C溫度下工作，承受振動(dòng)頻率為750次／mm，振幅為3.5～4.5mm，用來(lái)篩分燒結(jié)礦中小于5mm的粉末，以滿(mǎn)足高爐生產(chǎn)對(duì)粒度的要求。
篦板鑄件結(jié)構(gòu)的特殊性和鉻錳氮鋼含氣傾向大的特點(diǎn)為生產(chǎn)合格產(chǎn)品增加了困難。筆者在試制過(guò)程中采取了一些有效的措施，成功地生產(chǎn)出了燒結(jié)機(jī)用耐熱振動(dòng)篩鑄件。
2、鑄件結(jié)構(gòu)和技術(shù)條件
鑄件整體結(jié)構(gòu)呈板類(lèi)件，外形幾何尺寸為1120mm×1040mm×22mm．工作面上均布呈“人”字形排列的篩孔，篩孔尺寸為33mm×5mm，共計(jì)1200余個(gè)。鑄件簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)及篩孔尺寸見(jiàn)圖1。
鑄件材質(zhì)為ZG30Cr18MnlZSi2N。其化學(xué)成分要求見(jiàn)表1。
鑄件要求篩孔排列規(guī)則，通孔、孔的尺寸不大于5mm×33mm；
鑄件工作面鑄造后不允許出現(xiàn)裂紋（含微裂或發(fā)裂），工作面平整，無(wú)翹曲等鑄造缺陷。
3、試制條件
3.1熔煉及澆注
鋼水的熔煉在300kg堿性中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行，用插入式熱電偶測(cè)溫，控制出鋼溫度。采用常規(guī)快速法進(jìn)行爐前化學(xué)元素分析。
因?yàn)殂t錳氮鋼導(dǎo)熱性差，凝固時(shí)間長(zhǎng)，所以鋼水的流動(dòng)性很好。不但縮短了冶煉時(shí)間，并可適當(dāng)降低澆注溫度。澆注溫度控制在1410～1430℃，用轉(zhuǎn)動(dòng)式鋼水包澆注，澆注時(shí)必須掌握好“兩頭小、中間大”的原則。
3.2使用的金屬材料及爐料配比
鋼水冶煉全部用新料，未用返回料，所用金屬材料及爐料配比見(jiàn)表2和表3。
3.3鑄型制作
鑄型外型采用CO2，水玻璃自硬砂手工制型；
坭芯采用冷硬呋喃樹(shù)脂砂制芯，專(zhuān)用S201型樹(shù)脂混砂機(jī)混制，樹(shù)脂加入量為1.5%～2. 5%，硬化劑占樹(shù)脂量的30%；
采用堅(jiān)固木質(zhì)實(shí)樣模型，縮尺取1. 85%；
坭芯（孔芯）用實(shí)樣芯盒，經(jīng)放樣后劃分出芯盒數(shù)量并編號(hào)，確定下芯位置及順序；
鑄型合箱前后均應(yīng)預(yù)熱，保證澆注時(shí)鑄型溫度在60～80℃。
4、技術(shù)措施
4.1鋼水冶煉
(1)早期造渣
電弧爐煉鋼對(duì)爐渣有嚴(yán)格要求，同時(shí)要有氧化還原期的控制。而感應(yīng)爐煉鋼有別于電弧爐煉鋼，基本是個(gè)爐料的重熔過(guò)程。鋼水與空氣接觸時(shí)間長(zhǎng)，吸氣量變大，大大增加了鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷傾向。因此要求在裝入爐料之前，先在爐底裝入1%造渣劑，實(shí)施鋼水早期造渣，防止鋼水過(guò)早吸氣。
(2)強(qiáng)化脫氧
感應(yīng)爐煉鋼常規(guī)脫氧方法顯然對(duì)含氣傾向嚴(yán)重的鉻錳氮鋼已不適應(yīng)．應(yīng)當(dāng)進(jìn)行強(qiáng)化脫氧。我們的做法是：鋼水熔清后進(jìn)行預(yù)脫氧。然后用硅鈣粉適量覆蓋．對(duì)鋼水進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，出鋼前再進(jìn)行沉淀脫氧（不允許插鋁）。從而達(dá)到強(qiáng)化脫氧目的。使鋼水含氧量降到最低。
(3)固氮
鉻錳氮鋼的冶煉要水嚴(yán)格控制Mn、N元素，氮元素含量不足將難以保證得到單相奧氏體。Ti元素在鋼水中與氮的結(jié)合力較強(qiáng)，形成TiN，在鋼水中起到固氮作用，因此加入微量鈦(Ti)對(duì)保證含氮(N)量能起到一定作用。
4.2鑄型制作
(1)坭芯（孔芯）采用冷硬樹(shù)脂砂
由于鑄件篩孔窄小且密布，容易產(chǎn)生裂紋。試制初期使用C02水玻璃砂制作孔芯。因砂芯強(qiáng)度高、退讓性差，導(dǎo)致篩孔發(fā)生裂紋情況嚴(yán)重。采用退讓性良好的樹(shù)脂砂制芯后。徹底解決了裂紋缺陷。出于樹(shù)脂砂發(fā)氣量大，應(yīng)當(dāng)注意選用低發(fā)氣量的樹(shù)脂。同時(shí)制芯時(shí)注意做好排氣措施。
(2)分型面位置的調(diào)整
要保證篩孔全部鑄穿，使孔穿透率達(dá)到100%是制作篦板鑄件的難點(diǎn)。試制初期，僅考慮到方便造型操作合組芯．對(duì)分型面的選擇未引起重視，結(jié)果篩孔平面上常出現(xiàn)5%左右的孔未穿的現(xiàn)象．經(jīng)分析認(rèn)為這與分型面選擇位置有關(guān)。此后調(diào)整了分型面位置，見(jiàn)圖1，使砂芯全部固定在}二箱，砂箱的重力及壓鐵重量作用使孔芯面與下型接觸緊密．達(dá)到了孔穿目的。
(3)傾斜、快速澆注
篦板鑄件因孔芯（篩孔）眾多．鋼水澆注后會(huì)形成較大阻礙怍用。從而使鋼水充型能力減弱．極易使鑄件形成冷隔或澆不足等缺陷。因此澆注系統(tǒng)按開(kāi)放式?jīng)]計(jì)汁算。保證澆注速度達(dá)到≤0s/件，并適當(dāng)墊高澆口端，以增大壓頭、提高澆速。
(4)熱模澆注
由于采用CO2：水玻璃砂鑄型（外型），再涂刷醇基涂料，鑄型表層仍然存在水份．增大了鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷的可能性。因此，澆注之前鑄型應(yīng)預(yù)熱烘烤砂型表層。我們規(guī)定鑄型澆注前溫度應(yīng)保持在60～80℃。
5、試制結(jié)果
5．1 鑄件化學(xué)元素分析及金相檢查結(jié)果
經(jīng)化驗(yàn)分析結(jié)果見(jiàn)表4。鑄件鑄態(tài)金相檢查結(jié)果為：鑄態(tài)基體組織均為奧氏體加碳化物。
5.2表面質(zhì)量及幾何尺寸
經(jīng)用戶(hù)檢查驗(yàn)收，鑄件工作面平整，無(wú)裂紋、凹陷等缺陷，鑄孔全部穿透。
外形尺寸1120mm和1040mm尺寸處誤差均為±5mm。符合要求。不影響安裝或更換。
5.3跟蹤使用效果
篦板鑄件于2003年2月上機(jī)使用至今．未發(fā)生孔裂，預(yù)汁使用壽命可以達(dá)到8個(gè)月以上。完全滿(mǎn)足用戶(hù)要求。
6、結(jié)束語(yǔ)
鑄件試制成功經(jīng)驗(yàn)證明，鉻錳氮鋼篦板鑄件雖然存在制作難度較大的問(wèn)題．但是只要技術(shù)措施得當(dāng)、工藝合理，完全可以制作出滿(mǎn)足用戶(hù)要求的產(chǎn)品。
