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缺陷類

大(dà)型軋輥冷裂到底是因為冷鐵太多還是太少?
發布日期:2025/9/12      點擊次數:6

一(yī)、先弄清:冷裂不是“冷”,是(shì)“拉(lā)”
把滾燙的金屬液澆進鑄型,外層先(xiān)收縮,內層還是“熱豆腐”,互相撕扯就產生拉應力。應力>材料當時強度,裂紋就(jiù)出現了。整個故事的(de)主角是(shì)“溫度梯度”,冷鐵隻是調節梯度的“水龍(lóng)頭”。
二、冷鐵太少:梯度陡得像“懸崖”
假設我們不放冷鐵,軋輥外層靠型砂自然散熱,冷(lěng)卻慢;心部更慢。結果是外(wài)表700 ℃、心部1150 ℃的“懸崖”梯(tī)度,拉應力(lì)峰值出(chū)現在輥身中部,裂紋多半在凝固後2~4小時悄悄延伸,外觀卻(què)無明顯征兆。現場統計:不放冷鐵,φ800 mm以上軋輥冷裂率35 %。
三、冷(lěng)鐵太(tài)多:梯(tī)度從“懸崖(yá)”變“峽穀”
有人(rén)幹脆“冷鐵堆成牆”,想(xiǎng)一口氣把心部熱量抽走。可惜(xī)冷鐵自身不發熱,它的冷卻速度是砂型的10~20倍。結果在冷鐵邊緣出現二次“陡坡”:冷鐵區500 ℃,相鄰砂型區900 ℃,新的高拉應力區被硬生生製造(zào)出來(lái),裂紋(wén)沿著冷鐵邊界呈環狀分布。某廠曾把冷鐵用量從4 %提到10 %,裂率反(fǎn)而由8 %飆升到28 %,就是踩了這個坑。
四、一張圖看懂“安全島(dǎo)”
把溫度梯度ΔT/Δx(℃·mm⁻¹)做橫軸,冷鐵重量比做縱軸,實測(cè)數據畫成(chéng)“U”形曲線:左右兩端裂率都高(gāo),穀底3 %~5 %對應的冷鐵量就是“安全島”。對普通無限冷硬軋輥,冷鐵重(chóng)量≈(輥身重量×0.06)±10 %,基本落在穀底附近。
五、三步法估算“剛好”冷鐵量
  1. 算熱節:用模(mó)數法或模擬軟件找出最後凝固區(qū)域體積V。
  2. 定吸熱目(mù)標:把該區域凝固(gù)時間縮短20 %~30 %即可,不需要“秒殺”。
  3. 換(huàn)算冷(lěng)鐵重量:按“1 kg冷(lěng)鐵吸走0.25 MJ”的經驗係數,反推冷鐵用量,再按U形曲線±10 %微調。現場5分(fèn)鍾可完成(chéng),誤差控製在±15 %以內。
六、布置細(xì)節:別讓冷鐵成為“孤島(dǎo)”
  • 間距:兩塊冷鐵間隔≤1.5倍自身厚度,避免中間出現“砂橋”導(dǎo)致梯度(dù)反彈。
  • 倒角:冷鐵邊緣做R5~R10 mm倒角,可削(xuē)減應力集中,裂率再降(jiàng)2 %。
  • 預熱:冷鐵≥80 ℃進型(xíng),防止吸熱過猛造成“激冷微裂紋”,這一點常被(bèi)忽視。
七、結論
冷裂不是簡單的(de)“多”或“少”,而是“梯度是否平順”。冷(lěng)鐵太少,梯度陡;冷鐵(tiě)太多,梯度亂。隻(zhī)有用溫度梯度-應(yīng)力模型把“懸崖”削成“緩坡(pō)”,軋輥才能安然過夜。記住U形曲線和三步估算法,下次再聽到“冷鐵到底加不加”的爭吵,你可以把數據拍在桌上:先算熱節,再查(chá)穀底,加(jiā)還是減,一目了然。

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