中注管

用以接受钢水的内衬空心耐火砖的铸铁管

中注管：下注时安放于底板中央用以集中接受钢水的内衬空心耐火砖的铸铁管。有整体式和两半式两种，中国多采用前者。中注管高度高于钢锭模200～300mm，内径为150～200mm。

介绍

中注管耐火砖成型模内衬的失效分析与选材

中注管耐火砖成型模具工作面大，在2000kN压力机上承受着耐火材料坚硬颗粒的挤压、刮削和研磨，其服役条件较恶劣。因此，要求模具工作面具有高硬度、高耐磨性、足够的强度和适当的韧性。国外有使用高合金冷作模具钢制作模具内衬，热处理后表面硬度高、耐磨性好，但脆性大，模具安装时易开裂，且成本高。国内不少耐火材料厂曾试用高铬铸铁、高碳铬钼耐磨合金以及硬质合金等制作模具内衬，但由于种种原因没有得到广泛应用。

毛坯的铸造

根据模具的服役条件，要求模具内衬工作面具有高硬度、高耐磨性，同时模具整体应具有足够的强度和适当的韧性，因此所选用的稀土镁球墨铸铁的化学成分为：3.6%～3.8%C、2.0%～2.4%Si、0.5%～0.7%Mn、<0.1%P、<0.03 %S、0.03 %～0.05 %Mg、0.03 %～0.05 %RE。

所用炉料为本溪铸造生铁 (Z14、Z18、Q10、Q12)、硅铁 (含硅量为75%)、锰铁 (含Mn 量为65%)、废钢以及回炉料。采用铸造焦，固定碳大于80%。生铁及回炉料均预先砸成尺寸小于200mm 、重量小于10kg 的块料，废钢切割成尺寸小于200mm，重量小于7kg 的块料，并清除表面粘砂和铁锈。

球化剂 FeSiMg10RE9，加入量为铁水重量的1.6%，其粒度为10～ 15mm，采用堤坝式仓底冲入法进行球化处理。孕育剂为75Si-Fe，加入量为铁水重量的0.8%，其粒度为10 ～15mm ，二次孕育加入量为铁水重量的0.2%，其粒度为3～5mm。

内衬热处理

模具内衬毛坯在切削加工之前先进行去应力退火，即加热到500 ～550℃，保温3h后缓冷，消除铸造内应力，防止模具机加工之后发生变形模具内衬切削加工后，须进行高温渗碳、淬火和低温回火处理。

采用固体渗碳，模具内衬与渗碳剂装入箱中，密封后于车底式加热炉中加热到950℃，保温2h进行渗碳处理。如前所述，在渗碳温度下，炉气中的碳不断渗入工件表层，同时球铁组织中 “碳库”(球状石墨)中的碳也不断溶入奥氏体中，只需950℃、2h保温就足以保证球铁内衬的表层和内层具有足够高的含碳量。

渗碳后预冷到880℃，于油中淬火，由于球铁的淬透性高，模具内衬心部也可淬硬。淬火后组织不稳定，脆性大，淬火内应力也较大，须立即进行回火，以防止模具变形开裂。回火温度为180℃、保温2.5h。经低温回火后，模具工作面仍然具有高硬度、高耐磨性，但脆性大为降低，内应力基本消除。

中注管砖成型模内衬选材分析

选用 10 钢制作中注管砖成型模具内衬，毛坯料为供应状态下的无缝钢管。原材料需外购，价格较贵，且供应困难。选用稀土镁球铁，可采用冲天炉或中频感应炉熔炼，设备简单，加工简易，成本较低。

中注管砖模内衬经机加工后须进行高温固体渗碳，以使内衬内表面获得足够厚的渗碳层，预冷后淬火获得足够深的淬硬层，具有高硬度、高耐磨性的淬硬层愈深，模具的使用寿命则愈长。要达此目的，10钢制内衬须经 980℃、8h 高温渗碳，预冷到 880 ℃后冰盐水中淬火。尽管如此，内衬表层碳浓度不高，渗碳层浅，过渡区窄，淬硬层也浅，表面硬度不均匀，内层硬度低，因而模具内衬失效较早，使用寿命不长。

选用稀土镁球铁制作内衬，可避免10钢制内衬的诸多不足。球铁组织中存在着大量的球状石墨，它相当于一个天然的 “碳库”。在渗碳温度下，“碳库”中的碳可部分地溶于奥氏体中，温度越高，保温时间越长，奥氏体中的含碳量愈高。选用稀土镁球铁代替10钢(无缝钢管)制作中注管砖成型模内衬是完全可行的，且可降低成本，提高使用寿命。

作用

中心注管钢流中加稀土的试验生产表明，钢中稀土可腐蚀中注管和汤道的粘土质耐火材料，并随稀土加入量和加入时间的增加而加，剧腐蚀产物中SiO、Al2O3逐渐减少或消失，REAIO、RE 一 Al 一 Si 一O、RE2SiO5等复合氧化物相依次出现，腐蚀层逐渐增厚。稀土与耐火材料反应对钢中夹杂物有一定影响，中注管部位出现大型外来RE 一 Al 一 Si 一O 复合夹杂，但能被汤道耐火材料及保护渣吸收。本稀土处理工艺可使钢中夹杂数量减少，不会引起汤道结瘤。

稀土与耐火材料作用片

实验中，10号钢的稀土加入量差别较大，RF/S值分别为1.16 和3.67，且钢液浇注至帽口的全过程中一直从中注管加入1号稀土合金。上述条件有利于稀土与耐火材料的充分作用及进行分析研究。

加稀土后耐火材料腐蚀层的颜色和厚度均发生明显变化。稀土含量分析表明，同一样品对应的耐火材料腐蚀层与铸态钢样边部的稀土含量相比，81+ RE高2至3倍；93+RE则高10倍左右。在中注管部位二者的比值高于汤道部位，93+RE尤为明显。可见稀土在中注管和汤道耐火材料边部富集相当明显，说明稀土对耐火材料有腐蚀作用，尤其对中注管部位的耐火材料。

钢中夹杂物分析表明，稀土夹杂物主要以REAIO3、RExOy 和REO2S2 型式存在。说明钢中稀土可与 Al2O3 、MnS 等夹杂物反应，有使夹杂物变质的作用。定量分析表明，中注管加稀土处理可减少夹杂，净化钢质。在试验的加稀土工艺条件下，不会增加钢中夹杂物数量，因而对提高钢质量有益。

性质

l、中注管加入稀土，稀土对中注管和汤道粘土质耐火材料有一定的腐蚀作用，腐蚀产物除常见的莫来石外，还有REAIO3、RE2SiO5、RE一AI一Si一O等复合氧化物相。随稀土加入量增加，耐火材料腐蚀层中SiO2、Al2O3逐渐减少、消失，稀土铝酸盐和稀土硅酸盐依次出现，腐蚀层逐渐增厚，腐蚀作用加剧。

2、中注管加入稀土，当混合稀土加入量小等于300g/t，或1号硅稀土合金加入量小等于2.0g/t，在大量工业试验 ( 近30炉 ) 的浇注过程中均未出现汤道结瘤堵塞现象。

3、中注管加入稀土，稀土对中注管上部耐火材料作用强烈，扬道耐火材料及保护渣有吸收夹杂物作用。实验稀土加入工艺不会增加钢中夹杂物数量。

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