模的表面质量对其使用寿命有诸多重要影响:
影响脱模过程:
钢锭粘连:如果钢锭模表面粗糙不平、存在划痕或凹坑等缺陷,钢液在凝固过程中会更容易渗入这些缺陷部位,导致钢锭与钢锭模之间的粘附力增大。脱模时,钢锭可能无法顺利从钢锭模中脱出,需要借助更大的外力,这不仅增加了脱模的难度和时间成本,还容易在脱模过程中对钢锭和钢锭模造成损伤,如使钢锭表面产生拉伤、划痕等问题,严重影响钢锭的表面质量,同时也会对钢锭模的表面造成进一步破坏,降低钢锭模的使用寿命。
应力集中:表面不平整的钢锭模在使用过程中,其表面的缺陷处容易产生应力集中现象。在钢锭的凝固和冷却过程中,由于温度变化和钢锭收缩,会在钢锭模表面产生应力。当应力集中在这些缺陷部位时,会使局部应力过大,超过钢锭模材料的强度限,从而导致钢锭模表面出现裂纹。这些裂纹会随着使用次数的增加不断扩展,终导致钢锭模损坏失效。
影响热传递效率:
热阻增加:钢锭模表面质量差,如存在氧化皮、积碳或其他杂质时,会在钢锭模表面形成一层隔热层,增加了钢液与钢锭模之间的热传递阻力。这会使钢锭模在工作过程中,内部温度分布不均匀,局部温度过高或过低。温度过高的区域,钢锭模材料的强度会降低,容易发生变形、软化等问题,加速钢锭模的损坏;温度过低的区域,钢液可能无法充分凝固,影响钢锭的质量,同时也会使钢锭模在后续使用中更容易出现裂纹等缺陷,缩短使用寿命。
热疲劳加剧:不均匀的热传递还会导致钢锭模产生热疲劳。在钢锭的生产过程中,钢锭模需要频繁地经历高温(钢液注入时)和低温(钢锭冷却后)的循环。如果热传递不均匀,钢锭模表面各部位的温度变化幅度和频率就会不同,这会使钢锭模表面产生反复的热胀冷缩。长期如此,钢锭模表面就会出现热疲劳裂纹。这些裂纹会逐渐扩展,终导致钢锭模失效。
影响耐腐蚀性:
氧化腐蚀加速:钢锭模在使用过程中,其表面会与空气、钢液中的氧化物等接触,发生氧化反应。如果钢锭模表面质量不好,存在孔隙、裂缝或其他缺陷,这些部位会更容易吸附空气中的氧气和钢液中的氧化物,形成局部的氧化腐蚀环境。氧化腐蚀会使钢锭模表面的材料逐渐被侵蚀,导致表面变得粗糙,进一步加剧氧化腐蚀的速度。随着腐蚀的不断进行,钢锭模的壁厚会逐渐变薄,强度降低,终无法承受钢液的压力和其他应力而损坏。
化学侵蚀加剧:当钢锭模表面质量差时,钢液中的一些杂质元素或熔渣可能会更容易附着在钢锭模表面,并与钢锭模材料发生化学反应,产生化学侵蚀。例如,钢液中的硫元素可能会与钢锭模表面的铁元素反应生成硫化铁,这种硫化硫化物成会破坏钢锭模表面的结构,使其更容易受到其他因素的破坏,从而降低钢锭模的使用寿命。