摘要：钢锭模内表面浇注过程直接与钢水接触，表面的光洁度直接影响钢锭的表面质量、重复使用次数，由于钢锭模内表面曲线要求严格，一般不加工直接使用铸造表面，故对铸造表面质量要求很高，对各个影响因素须严格把控。

   0. 前言

   钢锭模的铸造方式全部采用砂型静态铸造方式，区别在于型砂材质的选择，外皮基本全部采用水玻璃砂铸造，芯核区别较大，目前常见选择型砂有三种，水玻璃砂铸造、树脂砂铸造、粘土砂铸造，其区别见表1

表1 钢锭模芯核造型用型砂区别

   1. 钢锭模工艺流程

   混砂→造型→刷涂→烘干→合箱→浇注→拆箱→精整→热处理，在制作流程中，从混砂到浇注环节对钢锭模内表面质量都有一定的影响，尤其是水玻璃砂造型生产中，有一点把握不好，极易造成钢锭模内壁重皮或者其他缺陷。

   2. 主要工艺流程控制要点

   2.1混砂

   材料选择：石英砂粒度一定要适中，一般考虑选择30目—70目，各个目数区域百分比要均匀，严禁杜绝高目数或者低目数砂子集中；水玻璃模数要根据季节不同要有所区别，尤其是北方地区，冬季是水玻璃模数要适度提高。

   混砂标准：在混砂过程中，根据砂子的目数适度调节水玻璃加入量，一般控制在8%—10%，根据砂子的粒度、形状等因素适度进行调节。

   2.2造型

   钢锭模铸造工艺设计中，排气方式是首要考虑的一个问题，主要是因为水玻璃砂浇注过程中发气量大，如工艺设计不合理，容易造成气孔等缺陷，由于钢锭模底眼直径较小，故采用下排气方式，同时芯核造型工艺由原三部分组成提高至四部分组成，由内到外依次为带骨架（采用带放气孔的焊管，依据芯核大小，直径随之变化）、其次焊管外裹草帘、草绳、报纸等易燃物、再次可移动松散物（碎砖、碎瓦等）、最终型砂（水玻璃砂），具体详见图1。

图1：芯核造型示意图

   型砂造型完毕，起模后窑经过便携式硬度计检测，水玻璃砂一般要求达到85以上，否则容易产生粘砂现象，尤其是机械粘砂缺陷突出。机械粘砂系金属液渗入砂型或者砂芯粒间隙中，与砂烧结并粘附在铸件表面^【1】。

   2.3刷涂

   芯核涂料以石墨涂料使用最为广泛，涂料由3部分组成：粉状石墨（45%）、片状石墨（45%）、粘结剂（10%），根据实际情况适度调节，粉状石墨主要作用于与型砂附着力、片状石墨主要作用于耐火度和防止粘砂缺陷的控制、粘结剂作用于涂料与型砂附着强度。

   涂料厚度控制在3mm-5mm，过薄极易造成粘砂缺陷，过后烘干时容易裂纹浇注时造成渗钢缺陷或者结疤缺陷。为提高工作效率涂料一般采用刷涂方式，浓度控制在80-90波美度；特殊尖角、拐角部位最好抹涂料膏，以提高涂料强度和厚度，杜绝在铁水流动时突然改变流向造成涂料冲刷。

   2.4烘干

   水玻璃砂造型，相对粘土砂造型，水含量少，同时考虑成本问题，一般采用余热烘烤，针对大吨位钢锭模才入窑烘烤，烘干曲线如图2所示。

图2：烘干曲线示意图

   烘干曲线高温区域一定要控制在200℃以下，否则极易出现型砂裂纹，会增加后期修补工作量，而且容易在此位置形成结疤缺陷或出现结合纹路，造成钢锭脱模困难。

   2.5合箱、浇注

   钢锭模合箱过程无特殊要求，唯一注意的锁箱、压箱要重点检查，因为钢锭模外形属于规则几何体，可以选择合适的砂箱，容易造成浮力大于重力，故锁箱、压箱环节多加注意。

   铸件浇注原则一般是低温快速浇注，但钢锭模内壁属于不加工的使用面，在保证不粘砂的情况下，考虑适度提高温度，以增加铁水流动性，提高内表面的光洁度。

   2.6拆箱、精整

   带温度拆箱时，最好不要打水，容易增加清砂工作量；精整时任何小缺陷都不要放过，否则在使用过程中缺陷放大。

   2.7热处理

   钢锭模热处理为消应力退火，消除铸造应力，减少使用过程中的出现的裂纹概率、延长钢锭模使用寿命。退火曲线见图3

图3：钢锭模热处理曲线

   3.结论

   钢锭模的生产工艺决定钢锭模质量，钢锭模质量决定钢锭的表面质量，钢锭模工作面不进行加工致使对钢锭模生产工艺、操作要求较高，必须严把细节关，才能最终生产出合格的产品。

参考文献：

1. 史鉴开，史小雨 《铸造设备研究》 2006年4月 第2页

作者简介：

李仕源（1981-），汉，本科，高级工程师，主要从事铸造工艺研究。