[其他]一種用于鋼錠模的低合金釩鈦鑄鐵

在審

• 申請號: 101985000003914
• 申請日: 1985-05-04
• 公開（公告）號: CN85103914B
• 公開（公告）日: 1987-05-06
• 發明（設計）人: 許光奎;張載華
• 申請（專利權）人: 冶金工業部攀枝花鋼鐵公司
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種用于鋼錠模的低合金釩鈦鑄鐵，其組成成分（重量百分比）為：３．５～４．０％Ｃ，１．５～２．０％Ｓｉ，０．３～０．４％Ｍｎ，≤０．１％Ｐ，≤０．１％Ｓ，０．１５～０．３５％Ｖ，０．０５～０．１５％Ｔｉ，其余為鐵和其它雜質。用這種材料制造的鋼錠模，與普通鑄鐵鋼錠模相比，既具有良好的耐熱性能；又具有校好的綜合機械性能以及較低的彈性模數；使用壽命有顯著提高；并且制造工藝簡單；成本低廉。

本發明屬于釩鈦鑄鐵。

已有技術中，普通鑄鐵材料的鋼錠模是通過調整鑄鐵中Mn、Si等元素的含量來獲得一定耐熱性能和其它機械性能，以提高鋼錠模的使用壽命。但是，普通鑄鐵本身的這種有限調整，始終不能滿足大幅度提高鋼錠模使用壽命的需要。為了能大幅度提高鋼錠模的使用壽命，國內外同行先后研制了球墨和蠕墨鑄鐵材料的鋼錠模。盡管蠕墨和球墨鑄鐵鋼錠模都具有很好的高溫強度和抗氧化生長性能，但蠕墨鑄鐵鋼錠模的不足在于：制備過程的合金量范圍窄，不易控制，工藝復雜，爐前勞動強度大，合金消耗和生產成本高。關于這一點何祚芝在科學技術文獻出版社重慶分社1979年9月出版的《蠕蟲狀石墨鑄鐵》一書中第三頁已闡述。球墨鑄鐵鋼錠模不僅也存在制造工藝復雜的不足，而且由于彈性模數較大，使得這種材質的鋼錠模在使用過程中易于變形，造成不易脫錠或因脫錠困難而引起模內壁掉肉、掉耳等缺點，從而影響了鋼錠模的使用壽命。

本發明的目的是：提供一種合金消耗和成生都低于球墨和蠕墨鑄鐵鋼錠模的低合金釩鈦鑄鐵材料的鋼錠模。這種鋼錠模既具有良好的耐熱性能，又具有較好的綜合機械性能以及較低的彈性模數，以保證鋼錠模在高、低溫交變載荷的惡劣環境下的交變相變應力和交變熱應力都得到改善，以提高其使用壽命。并且采用最簡生產工藝來制備。

構成本發明所說的鋼錠模的釩鈦鑄鐵的組成成分（重量百分比）為：3.5～4.0%C，1.5～2.0%Si，0.3～0.4%Mn，≤0.1%P，≤0.1%S，0.15～0.35%V，0.05～0.15%Ti，其余為鐵和其它雜質。

釩鈦元素主要以固溶、析出相和釩鈦塊狀化合物三種狀態存在于鑄鐵中。固溶在基體中的釩約占總釩量的30-35%，它起著穩定珠光體的作用，并促使斷面的均勻化。固溶在基體中的鈦約占總鈦量的6-7%。釩鈦二元素的共存，強化了鑄鐵的基體。鑄鐵中還有一部分釩鈦元素以析出相狀態分布在基體上。由于釩鈦元素在金屬中的固溶隨金屬的溫度下降而逐漸減少，這就促使在冷卻過程中不斷有釩鈦的碳（氮）化物析出，并彌散地分布在基體上，這種析出相也使鑄鐵的基體得到強化。鑄鐵中還有相當部分釩鈦元素以塊狀的碳、氮化物的狀態存在。這些塊狀物本身就是具有高熔點，高硬度和一定強度的化合物，由于冷卻速度較為緩慢的鋼錠模其液固相共存時間較長，使得這些塊狀物有足夠的時間聚集和長大。試驗證明釩鈦大塊狀物的存在沒有削弱釩鈦鑄鐵鋼錠模的強度，并不影響鋼錠模的使用壽命。釩鈦元素在鑄鐵中的固溶和析出相強化了鑄鐵基體，并使鋼錠模的耐熱性能顯著地提高。

鑄鐵中的碳以石墨形態存在時，氧化性氣體不僅沿著晶界，而且還沿著石墨邊緣滲入到內部氧化基體。由于釩鈦元素的存在，使鑄鐵基體組織在高溫條件下具有較大的熱穩定性，塊狀化合物的分布使氧化在一定程度上受阻，彌散分布的析出相使得晶界變曲，減少了氧化直入的趨勢，延緩了脫碳層的發展。因此，鑄鐵的抗氧化生長性能也大大增強。

作為本發明的進一步特征，使釩鈦鑄鐵中Mn元素的重量百分比保持在0.3-0.4%之間，則可在鑄鐵基體上得到90%以上的韌性良好的鐵素體組織。并使鑄鐵的彈性模數接近于普通鑄鐵，從而顯著提高了鋼錠模的質量。

以制備9.85噸鎮靜鋼鋼錠模作為本發明的最佳實施例：其爐料配比為80%的攀鋼釩鈦生鐵，20%的廢鋼錠模回收料。其焦鐵比1∶8在10噸冷風沖天爐中熔煉。對Mn元素的控制是根據爐內爐料的燒損情況，通過計算確定其加入量，以保證Mn元素的重量百分比在本發明所規定范圍內。然后采用一般的鑄造生產工藝，造型、澆注、帶砂保溫即可得到本發明所述的釩鈦鑄鐵鋼錠模。其中，鐵水出爐溫度控制在1250～1300℃，澆注溫度控制在1200℃左右。

按照本發明制造而成的釩鈦鑄鐵鋼錠模，由于釩鈦元素的固溶和析出相而強化了鑄鐵的基體，其耐熱性能得到顯著提高，與普通鑄鐵鋼錠模相比，其高溫強度，抗氧化生長性能和熱疲勞性能可提高40%以上。保持鑄鐵中Mn元素的重量百分比在0.3-0.4%之間，可獲得90%以上的韌性良好的鐵素體組織和較低的彈性模數，改善了鋼錠模的質量，從而顯著地提高了鋼錠模的使用壽命。由于制造工藝簡單以及合金消耗量的降低，使成本低于球墨和蠕墨鑄鐵鋼錠模。因此，這種低合金釩鈦鑄鐵是一種理想的鋼錠模材料。