本发明所涉及的是一种用于钢锭模的钒钛铸铁低合金材料。 已有技术中，普通铸铁材料的钢锭模是通过调整铸铁中Mn、Si等元素的含量来获得一定耐热性能和其它机械性能，以提高钢锭模的使用寿命。但是，普通铸铁本身的这种有限调整，始终不能满足大幅度提高钢锭模使用寿命的需要。为了能大幅度提高钢锭模的使用寿命，国内外同行先后研制了球墨和蠕墨铸铁材料的钢锭模。尽管蠕墨和球墨铸铁钢锭模都具有很好的高温强度和抗氧化生长性能，但蠕墨铸铁钢锭模的不足在于：制备过程的合金量范围窄，不易控制、工艺复杂，炉前劳动强度大，合金消耗和生产成本高。关于这一点何祚芝在科学技术文献出版社重庆分社1979年9月出版的《蠕虫状石墨铸铁》一书中第三页已阐述。球墨铸铁钢锭模不仅也存在制造工艺复杂的不足，而且由于弹性模数较大，使得这种材质的钢锭模在使用过程中易于变形，造成不易脱锭或因脱锭困难而引起模内壁掉肉、掉耳等缺点，从而影响了钢锭模的使用寿命。
本发明的目的是：提供一种合金消耗和成本都低于球墨和蠕墨铸铁钢锭模的钒钛铸铁低合金材料的钢锭模。这种钢锭模既具有良好的耐热性能，又具有较好的综合机械性能以及较低地弹性模数，以保证钢锭模在高、低温交变载荷的恶劣环境下的交变相变应力和交变热应力都得到改善，以提高其使用寿命。并且采用最简生产工艺来制备。
构成本发明所说的钢锭模的钒钛铸铁的组成成分（重量百分数）为：3.5～4.0%C，1.5～2.0%Si，0.3～0.8%Mn，≤0.1%P，≤0.1%S，0.15～0.3%V，0.05～0.15%Ti，余下为Fe和其它微量元素。
钒钛元素主要以固溶、析出相和钒钛块状化合物三种状态存在于铸铁中。固溶在基体中的钒约占总钒量的30-35%，它起着稳定珠光体的作用，并促使断面的均匀化。固溶在基体中的钛约占总钛量的6-7%。钒钛二元素的共存，强化了铸铁的基体。铸铁中还有一部分钒钛元素以析出相状态分布在基体上。由于钒钛元素在金属中的固溶随金属的温度下降而逐渐减少，这就促使在冷却过程中不断有钒钛的碳（氮）化物析出，并弥散地分布在基体上，这种析出相也使铸铁的基体得到强化。铸铁中还有相当部分钒钛元素以块状的碳、氮化物的状态存在。这些块状物本身就是具有高熔点、高硬度和一定强度的化合物。由于冷却速度较为缓慢的钢锭模其液固相共存时间较长，使得这些块状物有足够的时间聚集和长大。试验证明钒钛大块状物的存在没有削弱钒钛铸铁钢锭模的强度，并不影响钢锭模的使用寿命。钒钛元素在铸铁中的固溶和析出相强化了铸铁基体，并使钢锭模的耐热性能显著地提高。
铸铁中的碳以石墨形态存在时，氧化性气体不仅沿着晶界，而且还沿着石墨边缘渗入到内部氧化基体。由于钒钛元素的存在，使铸铁基体组织在高温条件下具有较大的热稳定性，块状化合物的分布使氧化在一定程度上受阻，弥散分布的析出相使得晶界变曲，减少了氧化直入的趋势，延缓了脱碳层的发展。因此，铸铁的抗氧化生长性能也大大增强。
作为本发明的进一步特征，使钒钛铸铁中Mn元素的重量百分数保持在0.3-0.4%之间，则可在铸铁基体上得到90%以上的韧性良好的铁素体组织。并使铸铁的弹性模数接近于普通铸铁，从而著显提高了钢锭模的质量。
以制备9.85吨镇静钢钢锭模作为本发明的最佳实施例：其炉料配比为80%的攀钢钒钛生铁，20%的废钢锭模回收料，其焦铁比1∶8在10吨冷风冲天炉中熔炼，对Mn元素的控制是根据炉内炉料的烧损情况，通过计算确定其加入量，以保证Mn元素的重量百分数在本发明所规定范围内。然后采用一般的铸造生产工艺，造型、浇注、带砂保温即可得到本发明所述的钒钛铸铁钢锭模。其中，铁水出炉温度控制在1250～1300℃，浇注温度控制在1200℃左右。
按照本发明制造而成的钒钛铸铁钢锭模，由于钒钛元素的固溶和析出相而强化了铸铁的基体，其耐热性能得到显著提高，与普通铸铁钢锭模相比，其高温强度、抗氧化生长性能和热疲劳性能可提高40%以上。保持铸铁中Mn元素的重量百分数在0.3-0.4%之间，可获得90%以上的韧性良好的铁素体组织和较低的弹性模数，改善了钢锭模的质量，从而显著地提高了钢锭模的使用寿命。由于制造工艺简单以及合金消耗量的降低，使成本低于球墨和蠕墨铸铁钢锭模。因此，钒钛铸铁是一种理想的钢锭模材料。
85103914 勘误表
④文件名称 页 行 补正前 补正后
说明书 2 1 0.15～0.3%V 0.15～0.35%V