[發明專利]一種提高澆銅量的鑄鐵陽極模及其生產方法

有效

• 申請號: 201310720923.X
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103639364A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 楊昌凱;馮漢華;施小峰;胡水洋;張宏屏;朱宏學;張征;魏立順;熊友波;徐學軍;胡廣生;王成國;秦少兵
• 申請（專利權）人: 黃石市聚鑫有色機械制造有限公司
• 主分類號: B22C9/06
• 分類號: B22C9/06;B22D25/00;C22C37/10
• 代理公司: 黃石市三益專利商標事務所 42109
• 代理人: 饒建華

技術領域

本發明涉及冶金工業生產加工模具，具體是一種提高澆銅量的鑄鐵陽極模及其生產方法。

背景技術

陽極模是用來澆注陽極銅的模具，其工作環境非常惡劣，工作時頻繁經受急冷急熱，熱時要經受1200℃以上的銅水沖刷，冷時要接受10℃以下的冷水降溫，經受的溫度起伏很大，在熱循環過程中，由于收縮和膨脹受到阻礙，使其產生內應力，特別是圍邊厚薄不均勻處，如現有陽極模的頂部為平頂，中間厚，兩邊薄（見圖1），此處內應力大，這種應力導致其工作面龜裂或表面網狀裂紋，它們彼此連接并長大，隨著時間推移最終導致陽極模在生產使用中炸裂而報廢。現有鑄鐵陽極模一般采用HT200或HT150材質，平均澆銅量只有150t/塊，造成操作人員頻繁裝卸陽極模，增加勞動強度和生產成本。人們為了提高鑄鐵陽極模的使用壽命，曾試圖通過提高鑄鐵的牌號來實現，但均告失敗。

發明內容

本發明的目的就是要解決現有鑄鐵陽極模取材不當，結構設計不合理，生產中內應力大，易產生裂紋，導致炸裂報廢，使用壽命短，澆銅量少的問題，提供一種提高澆銅量的鑄鐵陽極模及其生產方法。

本發明的具體方案是：一種提高澆銅量的鑄鐵陽極模，具有模體，在模體上開有澆銅型腔，且在模體上位于澆銅型腔上部設有兩個脫膜頂針孔，其特征是：所述模體的化學成份重量百分比為：C：3.6-3.8，Si：1.5-1.8，Mn：0.4-0.6，P＜0.1，S＜0.1，余量為Fe；所述模體的頂部中段開有兩個左右對稱布置的凹槽，構成山字形圍邊結構。

生產一種提高澆銅量的鑄鐵陽極模的生產方法是：采用90%的陽極模回爐料+10%新生鐵，入沖天爐冶煉，采用干模粘土砂造型，鐵水出爐溫度在1340℃-1380℃之間進行澆注，砂型中保溫36-40小時脫模成型，再經清砂打磨成型。

本發明突破了傳統觀念，反向思維，選擇相對較低牌號的鑄鐵制做陽極模，取得了意想不到的效果。這是因為根據陽極模使用環境要求它必須具有較高導熱能力和抗熱疲勞性，同時具有一定強度，導熱能力要優于強度。基體組織石墨粗大，導熱能力好，但強度低、珠光體含量高，強度好，但抗熱疲勞性差。由于鐵素體抗熱疲勞性能優于珠光體，因此本發明確定了陽極模珠光體體積百分含量小于珠40，石墨長度4.5-9，選擇了“高碳、中硅、低錳”的化學成分即：C：3.6-3.8，Si：1.5-1.8，Mn：0.4-0.6，P＜0.1，S＜0.1。本發明配比避免含有Cr、Mo、V、Ti強碳化物元素物料的混入，以便形成碳化物降低鐵素體的含量，增加導熱性能，降低炸裂機率。

本發明中在陽極模頂部開設雙凹槽，既保證壓模需要的中間凸臺，同時使模具圍邊壁厚趨于均勻，減少壁厚不均冷卻速度不同而產生內應力，減緩提前炸裂機率，延長陽極模使用壽命。

同時本發明在陽極模的生產方法上進行了優化設計，采用90%陽極模回爐料+10%新生鐵進行爐煉，并控制出鐵水溫度1340℃-1380℃（傳統一般小于1280℃）進行澆注，較高溫度的鐵水有利于淡化爐料不良遺傳性，凈化鐵水中含有促進珠光體形成的有色元素，同時延長鐵水在砂型中處于液態時間，減慢鐵水冷卻速度，使陽極模石墨化更充分，提高其導熱性。本發明的方法中選用干模粘土砂造型，有利于延長鐵水在型腔中處于液態時間，進一步減慢鐵水冷卻速度，使陽極模石墨化更充分，提高其導熱能力，并且通過延長砂型中的保溫時間，有利于降低陽極模脫模后與室溫溫差，降低應力產生。

實驗表明本發明陽極模，平均澆銅量可達200t/塊以上，使用壽命大大提高，且成本降低，操作人員裝卸陽極模的勞動量可降低四分之一，陽極模成本支出節約30%。本發明的實施將會帶來巨大的商業成功，具有顯著的經濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1是現有鑄鐵陽極模的主視圖；

圖2是本發明鑄鐵陽極模的主視圖；

圖3是圖2的A-A視圖；

圖4是圖2的B-B???視圖；

圖5是圖2的C-C視圖；

圖6是圖2的D-D視圖。

圖中：1—模體，2-澆銅型腔，3-脫模頂針孔，4-山字形圍邊結構，5-凹槽。

具體實施方式

例1：參見圖2-6，一種提高澆銅量的鑄鐵陽極模，它具有模體1，在模體1上開有澆銅型腔2，且在模體1上位于澆銅型腔2上部設有兩個脫膜頂針孔3，其特征是：所述模體1的化學成份重量百分比為：C：3.6，Si：1.6，Mn：0.4，P＜0.1，S＜0.1，余量為Fe；所述模體1的頂部中段開有兩個左右對稱布置的凹槽5，構成山字形圍邊結構4。