水冷爐口內(nèi)嵌鑄蛇形無縫鋼管，在澆注過程中，由于高溫鐵水的作用，蛇形管會(huì)發(fā)生蠕變。冷卻時(shí)，由于蛇形管比液態(tài)鐵水收縮值大，使?fàn)t口內(nèi)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。同時(shí)，為防止蛇形管被鐵水熔化擊穿，采取了向蛇形管內(nèi)通入氮?dú)鈴?qiáng)制冷卻的措施。這樣，靠近蛇形管的鐵水比遠(yuǎn)離蛇形管的鐵水冷卻速度加快，造成內(nèi)部應(yīng)力不均。

因此，水冷爐口鑄件降低和均化殘余應(yīng)力工序是必要的。過去一直采用熱時(shí)效的方法進(jìn)行去應(yīng)力處理。但熱時(shí)效耗費(fèi)大量的人力物力、經(jīng)濟(jì)成本大，所以引進(jìn)了新工藝振動(dòng)時(shí)效。本文主要是闡述了振動(dòng)時(shí)效工藝在水冷爐口上的應(yīng)用。

振動(dòng)時(shí)效工藝制定

激振設(shè)備

設(shè)備采用南京聚航科技有限公司的JH-200A液晶全自動(dòng)振動(dòng)時(shí)效設(shè)備，具有殘余應(yīng)力動(dòng)態(tài)跟蹤功能，全自動(dòng)科學(xué)選擇振動(dòng)頻率、時(shí)效時(shí)間等工序。一鍵式操作，使用簡單方便。高亮度真彩液晶屏顯示數(shù)據(jù)，全中文在線打印時(shí)效參數(shù)和效果。

爐口振動(dòng)點(diǎn)和支撐點(diǎn)的確定

按照振動(dòng)裝置使用說明書多次試驗(yàn)確定彈性材料支撐墊的位置。三個(gè)橡膠墊按120°均布，可使工件產(chǎn)生共振。在時(shí)效過程中，*一次掃描時(shí)即有共振峰出現(xiàn)，說明支撐墊位置是合適的。當(dāng)工件與激振器發(fā)生共振時(shí)，采用撒砂法來確定傳感器的安放位置。資料顯示傳感器放在工件波峰處效果*佳，通過試驗(yàn)，在相鄰的兩支撐點(diǎn)中間，尋找到了爐口的波峰。需要指出的是：傳感器的安裝位置必須在激振器位置確定后才能尋找。而激振器的安裝則須根據(jù)工件的具體情況確定。

激振力的確定

激振力的確定很重要，因?yàn)樗鼪Q定了動(dòng)應(yīng)力的大小。實(shí)驗(yàn)證明，在一定范圍內(nèi)動(dòng)應(yīng)力越大，被處理工件產(chǎn)生的應(yīng)變釋放量也越大，消除應(yīng)力的效果就越好。可過大的動(dòng)應(yīng)力有可能造成工件的損傷或降低疲勞壽命。因此，在GB/T25713-2010標(biāo)準(zhǔn)中以工作應(yīng)力來確定動(dòng)應(yīng)力。即動(dòng)應(yīng)力σ_動(dòng)=（1/3~2/3）σ_工作。鑄鐵件振動(dòng)時(shí)效時(shí)的*佳動(dòng)應(yīng)力為2.3MPa-3.5MPa。它是通過調(diào)節(jié)激振力，即改變激振器的偏心環(huán)的偏心距實(shí)現(xiàn)的。對于重10t的水冷爐口，偏心距宜選擇0.38。在此條件下，用動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀可測出工件中的動(dòng)應(yīng)力。

振動(dòng)時(shí)效實(shí)施和效果

5號爐口振動(dòng)時(shí)效曲線可以看出爐口振后曲線左移，符合GB/T25713-2010標(biāo)準(zhǔn)第4條振動(dòng)時(shí)效工藝效果評定方法的相關(guān)規(guī)定，說明達(dá)到振動(dòng)時(shí)效工藝效果，應(yīng)力得到降低和均化。

結(jié)論

1. 振動(dòng)時(shí)效處理轉(zhuǎn)爐水冷爐口，*全可代替熱時(shí)效，在穩(wěn)定尺寸精度之外的熱疲勞領(lǐng)域也大有作為。

2. 振動(dòng)時(shí)效不改變構(gòu)件鑄態(tài)組織，能強(qiáng)化金屬基體，使應(yīng)力得到*底的釋放和均化，并能提高熱疲勞壽命38.4%。

3. 比熱時(shí)效降低能耗98%以上。