次热应力循环就会在模子表面产生微细的网状裂纹一龟裂。随着热应力循环多次反复进 行，龟裂进一步发展，裂纹不断加深和扩展，最后在钢锭模内壁表面掉块形成凹坑，导致脱 模困难而使钢锭模报废。这就是钢锭模的热疲劳破坏的一种典型症状。本文将着重研究这种 因热疲劳而产生龟裂破坏的情况。另一种因热疲劳而产生贯穿性裂缝，导致钢锭模破坏的情 况将另行研究。 试 验 1.1溫度测试 在唐山钢铁公司第二炼钢厂对中型钢锭模的浇铸过程进行了现场测试，得到钢锭模内 壁、外壁、以及模子纵向和横向在铸钢过程中的温度变化。主要结果是： (1)模子的最高温度位于模子的内壁侧面的中部，距浇铸底板约250mm处，温度为 860°C,此处的外壁温度为700°C。 (2)模子的内壁在横向有80°C温差，外壁在横向有110°C温差（浇铸底板以上250mm 处)。 (3)模子在浇铸完成后20min时温度达到最高值。 温度测试的数据是进行模型试验和分析计算的主要依据。 对钢锭模的温度测试否定了钢锭模内壁的破坏是由于钢水的熔蚀和冲刷的观点。现场观 察到大量报废的模子，其破坏处没有任何被熔蚀和冲刷的痕迹。 1.2模型试验 通过对唐钢使用的钢锭模破坏情况的调查和观察，看到大多数钢锭模都在距底板200~ 300mm处（温度最高处）破坏最严重。破坏的形式是严重的表面龟裂，并形成凹坑，造成脱 模困难而报废。现在我们用模型热疲劳试验，来模拟钢锭模内壁的热疲劳破坏。 模型【用灰口铸铁铸造而成，截面尺寸与原钢锭模的比例为1：4。。模型I在箱式加热 炉内均匀加热到850°C。然后在50~60°C的水槽中水浴，冷却25s,此时模型降温到100°C左 右，然后再加热，再水浴，反复进行，每进行5次热循环观察一次表面龟裂。模型水浴时用 X-Y仪测量模型表面以及壁厚中心处的温度变化，为计算模型内瞬态温度场和应力场提供 数据。 模型I在几何尺寸、材料、温度、水浴冷却几个方面模拟了钢锭模的热疲劳情况，但还 不能模拟钢锭模在横向及厚度方向存在的温度差，在冷却速度上也稍有差别。 用上述模型和方法进行热疲劳试验后，在模型的内外壁都产生了热疲劳龟裂。模型经70 次热疲劳后，表面龟裂的情况和实际钢锭模初期的龟裂情况是一致的。因此可以认为：在实 验室条件下用模型试验的办法来研究钢锭模的热疲劳破坏是可行的。 1.3改进结构后的模型试验 为了减小钢锭模在水浴过程中的热应力，可以在模子的最高温度处，开一窄缝，以减轻 周向约束。为此设计了模型I(图1)。用钼丝线切割在模型上开一条宽为0.2mm的窄缝， 未开缝部分可体现原来模具的结构而产生的热应力情况。开缝部分体现放松周向约束影响而 产生的热应力情况。同一试件，在同一条件下经受反复的热应力循环，以此来比较开缝与不 开缝对表面龟裂的影响。为了减少沿着窄缝开裂的可能性，在缝的端部钻一圆孔以减小应力 513次热应力 循环就会在模 子 表面产生微细 的网状 裂纹 — 龟裂 。 随着热 应力 循环多 次 反 复 进 行 ， 龟裂进一步发展 ， 裂 纹 不断加深 和 扩展 ， 最 后在钢键模 内壁 表面掉块 形成凹坑 ， 导致 脱 模困难而使 钢锭模 报废 。 这 就是 钢锭模 的热疲 劳破 坏 的 一种典型症状 。 本文将着重 研 究这种 因热疲 劳而 产生龟裂破 坏的情况 。 另一种因热疲 劳而 产生 贯穿性裂缝 ， 导致钢锭模破坏 的情 况 将另行研究 。 试 验 沮度洲 试 在唐 山钢铁 公 司第二炼钢厂 对 中型钢锭模 的浇铸过程进行 了现场测 试 ， 得 到 钢 锭模 内 壁 、 外壁 、 以及模子纵向和横向在铸 钢过程 中的温 度变化 。 主要 结 果是 模 子的最高温度位于 模子 的 内壁侧 面 的 中 部 ， 距 浇 铸 底 板约 处 ， 温 度为 ， 此 处 的外壁温度 为 。 模子 的 内壁 在横向有 温 差 ， 外壁 在横 向有 温 差 浇 铸 底板 以上 处 。 模子在浇铸完成 后 时温 度达 到最高值 。 温度测 试的数据是进行模型 试验和 分析计算的主要 依据 。 对钢锭模的温 度测 试否定 了钢 锭模 内壁 的破 坏是 由于 钢水 的熔蚀和 冲刷 的观 点 。 现场观 察到大 量报废的 模子 ， 其破 坏 处没 有任何被熔蚀和 冲刷的痕 迹 。 棋型试 验 通过对唐钢使 用的 钢锭模破 坏情况 的调查和观 察 ， 看 到大 多数 钢锭模都在距 底板 一 处 温 度最高处 破 坏 最严重 。 破 坏 的形式是严 重 的 表面龟 裂 ， 并 形 成凹 坑 ， 造 成 脱 模 困难而 报废 。 现在 我们 用模 型热疲 劳试验 ， 来模拟 钢锭模 内壁 的热疲 劳破 坏 。 模型 用灰 口 铸铁铸 造而 成 ， 截 面尺 寸 与原 钢锭模的 比例为 。 。 模型 在箱式 加热 护 内均匀加热到 。 然 后在 一 “ 的水槽 中水 浴 ， 冷却 ， 此 时 模型降温 到 “ 左 右 ， 然 后再加 热 ， 再水 浴 ， 反 复进 行 ， 每 进 行 次热 循环 观 察一次表面龟 裂 。 模型水浴时 用 一 仪测量模型表面 以及壁 厚 中心 处的温度变化 ， 为计 算模型 内瞬态温 度场和 应力场提供 数据 。 模型 在 几何尺 寸 、 材料 、 温 度 、 水 浴冷 却 几个方面模拟 了钢锭模的热疲 劳情况 ， 但还 不 能模拟 钢锭模在横向及厚度方向存在的温 度差 ， 在冷 却速 度上也 稍有差别 。 用上 述模型和方法 进行热疲 劳 试验 后 ， 在模型 的 内外壁 都产生 了热疲 劳龟 裂 。 模型经 次热疲 劳 后 ， 表面龟 裂的情况 和实 际 钢锭 模初期 的龟 裂情况 是 一致的 。 因此 可 以认 为 在实 验室 条件下 用模型 试验 的办法来研 究钢锭 模的热疲 劳破 坏是可行 的 。 改 进给构 后 的模型试 验 为 了减小 钢锭模在水 浴过 程 中的热 应 力 ， 可 以在 模 子的最高温 度处 ， 开 一窄缝 ， 以减轻 周向约 束 。 为此 设计 了模 型 图 。 用钥丝线 切割在模型上 开 一 条宽 为 的窄缝 ， 未开 缝部分可体现 原来模具 的结 构而 产生的热 应力情况 。 开 缝 部 分体现 放松 周 向约 束影响而 产生 的热 应力情况 。 同 一试件 ， 在同 一条件下 经受反 复的热 应力 循环 ， 以此来 比较开 缝 与不 开缝 对表面龟裂的影 响 。 为了减少沿 着窄缝开 裂的可能性 ， 在缝的端 部钻 一圆孔 以减小 应力