耐火砖成型模板过早的失效形式及原因

- 耐火砖成型模版失效 -

耐火砖成型模板工作面大,在200t压力机上承受着耐火材料坚硬颗粒的挤压、刮削和研磨,其服役条件较为恶劣。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板,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,或对碳钢制模具进行渗硼表面强化,或渗碳与硼氮共渗复合处理等。但由于种种原因未得到广泛应用。

某厂选用10钢制作模板,原采用980℃×8h高温固体渗碳,后又改用930℃×15h气体渗碳预冷到880℃后冰盐水淬火,经矫直后即可使用。材料成本低,机加工及热处理比较简便,故应用较广。但由于模板选材不当,以及热处理工艺方面存在着一些问题,因而模板使用寿命较短。

01钢制模板失效的形式

模板失效形式多种多样,除了操作以及安装不当而失效外,下列几种失效形式较多见。

(1) 模板服役表面各处磨损均匀,当模板下部砖坯成型部位磨损很大时,砖坯尺寸超差,或造成砖坯脱模困难,模板即告失效,此种失效属正常失效。

(2)模板下部砖坯成型部位,板面各处磨损不同步,致使表面出现大小不一,形状不同的凹坑。砖坯脱模时受到阻碍,脱模后砖坯表面出现皱裂,,此种失效形式较为普遍。

(3)模板板面先形成凹坑,此后凹坑在坚硬颗粒的刮削作用下不断沿板面长度方向扩展而磨出一道或多道深浅不一、宽窄不同的沟槽,致使模板报废,此种失效形式也较多见。

02模板失效原因

(1)模板渗碳层浅,且碳浓度不高。取自模板的试样,经用高温防氧化脱碳涂料保护退火后,用金相法测定了渗碳层深度,并大致估计了表层含碳量。渗层深度只有1.4~2.0mm。显微组织观察表明,表层含碳量不高,只在模板最表层出现少量不连续的二次渗碳体网,估计表层含碳量约为0.8%~0.9%。模板渗层浅,淬火后淬硬层深度也浅。由于表层碳浓度不高,淬火状态下不存在二次碳化物,因此,模板的耐磨性也不会太高。

(2)

模板渗碳层浅,过渡区窄,内层硬度低。硬度测定表明,自模板表面至心部硬度降低很快,硬度梯度很大,某些部位距表面1.5mm处硬度就已降至HRC30以下。表层一经磨损,模板的耐磨性将急剧下降。

(3)

模板各处硬度极不均匀,存在着许多软点区。高硬度区域的硬度达HRC62,软点区域的硬度则为HRC35以下。硬度高的区域耐磨性较好,不易磨损,而软点区域耐磨性差,极易磨损而下陷,即各处磨损不同步致使模板过早出现凹坑。

上述是导致模板过早失效的主要原因。这是由于模板材料选择不当和热处理工艺存在着一些问题所造成的。