鋼錠模內壁設計直接影響脫模過程的效率和鋼錠成品質量,具體影響機制體現在以下方面:
一、內壁形狀對脫模阻力與鋼錠表面質量的作用
直邊模壁
直邊內壁易導致鋼錠表面內凹,尤其邊長超過400mm時凹陷深度可達5-8mm,增大脫模摩擦阻力,甚至引起卡錠失效。
凹面模壁
凹面設計可使鋼錠表面形成微凸形態,降低接觸面積約15%,脫模阻力降低30%以上,同時減少后續加工廢料量。
波紋形模壁
棱角結構既能加固模具抗變形能力(減少模具變形量50%-70%),又通過多點接觸分散粘附力,避免大面積粘連導致的表面結疤。
二、錐度設計與凝固收縮的匹配性
錐度值優化
合理錐度(通?刂圃1.5%-3.5%)可使鋼錠凝固收縮后與模壁形成0.3-0.8mm間隙,減少機械沖擊導致的表面劃痕,同時避免錐度過大引發的內部縮孔缺陷。
動態錐度分層
部分高端模具采用下部錐度大(4%-5%)、上部錐度。1%-2%)的分層設計,既保證底部快速脫模,又防止頂部過早收縮造成的縱向開裂。
三、材質與氧化膜的協同效應
石墨形態調控
球墨鑄鐵模具(石墨球化率≥90%)在高溫下形成的連續氧化膜可降低鋼液潤濕角至25°以下,減少粘模概率,較灰鑄鐵模具脫模次數提升3-5倍。
自修復涂層技術
納米鈮摻雜合金鋼模具通過動態修補氧化膜缺陷,維持表面粗糙度Ra≤6.3μm,降低脫模后鋼錠表面氧化皮附著量40%以上。
四、結構參數對脫模流程的適配
棱數與高徑比
棱數設計需匹配目標鋼錠形狀(如八棱適配軋制型材),通過減少棱角應力集中使脫模力降低15%-20%。高徑比(H/D)控制在1.8-2.5區間可平衡凝固速度與脫模穩定性。
冷卻水道布局
平行式水道配合梯度水溫控制(底部60-80℃、頂部30-50℃),實現模具軸向溫差≤50℃,避免不均勻收縮導致的脫?。
五、端工況下的特殊設計
雙開模防粘結構
電渣鋼錠模采用復合內壁(內層含硅藻土涂層),通過降低導熱率延長凝固時間,使粘附強度從常規模具的8-12MPa降至3-5MPa。
抗熱震層設計
鎢鉬基復合材料模具通過梯度功能層(熱膨脹系數從內層5.6×10⁻⁶/K漸變至外層8.2×10⁻⁶/K),實現1600℃急冷急熱工況下的零粘模表現。
總結對比(按脫模效率排序)
內壁類型脫模阻力系數適用場景
波紋形合金鋼0.08-0.12高純凈度特種鋼連續生產
凹面球墨鑄鐵0.15-0.18通用型模鑄流水線
直邊灰鑄鐵0.25-0.35低精度粗鋼錠鑄造
雙開模復合結構0.03-0.05電渣重熔特種合金