大型钢锭模铸造工艺的改进
宋福康
(宜春学院 , 江西 宜春 336000)
摘要 : 针对以 往大型钢锭模铸件内 壁 极易 出 现粘砂 、 夹砂 、 气孔、 外表面 极易 有砂眼 、 缩孔及“ 胀肚” 等缺陷 , 提出 了 大型钢锭模铸件铸造工艺 的 改进措施 , 使该铸件一级品达 80 % 以 上 , 废品率为 零。
关键词 : 钢锭模 ; 铸件 ; 铸造工艺 ; 改进
中图分类号 : TG251 文献标识码 : A 文章编号 : 1000-8365(2009) 03-0323-02
Improvement of Casting Technology of the Large-scale Steel Ingot
SONG Fu-kang
(Institute of Yi Chun , Jiangxi Province 33 6000 , China)
Abstract : Response to previous large-scale steel ingot casting wall appeared vulnerable sticky sand , coarse , stomatal , extreme outer surface of a trachoma , pipe and “ bulging belly” and other shortcomings , This paper presents a large-scale Ingot Casting Process Improvement measures to make the casting a goods was more than 80 % , reject rate to zero .
Key words : Steel ingot mold ; Castings ; Casting technology ; Improve

大型钢锭模是钢锭生产的专用金属模具(如图 1 所示) , 其结构虽然简单 , 但外型轮廓尺寸大 , 平均壁厚 215 m m , 重达 20 t , 材质为 HT200 , 属大型和 重型铸件 , 铸造成本高 , 一旦出 现严重影响铸件质量的缺陷而报废 , 将造成极大的浪费 , 影响经济效益 。

1 铸件的技术要求和质量现状

1.1 技术要求

铸件内壁要求光滑平整 , 不得有粘砂 、 夹砂 、 气孔等影响锭模脱锭的缺陷 。铸件外表不得有砂眼 、 缩孔及“ 胀肚” 等影响美观的缺陷 。

1.2 工艺及质量现状

1.2.1 工艺现状

采用传统工艺 , 顶部设置 2 个 400 mm 的大冒口 ; 工艺出品率一般为 85 %左右 。

1.2.2 铸件质量现状

(1) 大冒口 根部往往出现大体积的集中缩孔 。

(2) 铸件内 壁极易出 现粘砂 、夹砂 、气孔等缺陷 。

(3) 铸件外表面产生“ 胀肚” 、缩孔 、砂眼等缺陷 。

前两者严重时即导致铸件报废 , 必须加以严格控制 。 经过生产厂家统计 , 一级品率为 40 % , 废品 率为5 % ;

2 原因分析

(1) 浇注系统最小阻流截面积设计不合理改进前内浇道为最小阻流截面 , 截面积为 55 cm2(如图 2 所示)

根据水力学原理

F_内 = G/(0.31 μ · t √H_P)(cm2 )           (1)

式中 F阻 ———浇注系统最小阻流截面积 , cm2 ;

G ———铸件浇注重量 , kg ;

μ ———流量系数 ;

t ———浇注时间 , s ;

Hp ———平均计算静压头高度 , cm 。

根据浇注时间必须满足最大和最小液面上升速度的要求 , 计算适用的浇注时间 , 否则需设法调整

∵ v上升 = c/t≥ v允许

查表得

t = s2√G = 1.9√20000 = 268.7(s)

校验铁液液面平均上升速度

∴v_上升 = c/t = 2 650/268.7 = 9.86 mm/s ≥v_允许 = 8 ～ 10(mm/s)

与其他参数(查表知 μ = 0.42) 一并代入上式 , 计算出最小阻流截面积

F_内 = 20000/(0.31 · 0.42 · 268.7 · √60)= 73.8(cm2 )

与实际设计的浇注系统不相等 , 需进行 34.2 % [ (73.8  - 55) / 55 = 34.2 %] 的修正 。

(2) 铸型刚度不足

灰铸铁在凝固过程中 , 析出石墨 , 产生石墨化膨胀 , 这就要求铸型有足够的刚度 , 而且要均匀 , 原方案采用湿型浇注 , 易使铸件产生“ 胀肚” 、 粘砂 、 夹砂等铸造缺陷 。 为提高铸型刚度 , 透气性 , 热稳定性 , 降低发气性 , 避免铸件产生上述铸造缺陷 , 改为采用干型浇注 , 并加入 8 % ～10 %的活化膨润土作为粘结剂 , 以提高砂型的透气性 、 湿强度和抗夹砂能力 。

(3) 工装不合适

(4) 操作者的工作质量

3 改进措施

(1) 采用前述定量计算的浇注时间和最小阻流截面积 , 并计算出符合实际的雨淋浇口 及安全小冒 口(如图 3 所示)

(2) 严把造型材料 , 涂料 等原材 料质量关 , 严格型(芯)砂 、 涂 料操作规 程 , 精确炉 料配比 , 执 行炉前处理 , 浇注等工艺规 程 。 采 用干型浇 注 , 加 入 8 % ～ 1 0 %的活化膨润土 , 保证 合格 的铸型 刚度和铸件质量 。

(3) 针对铸件轮廓尺寸 , 改进铸造工艺装备 。 设计合理的漏模板 、 卡具等工艺装备 。

4 结语

经过铸造工艺的改进等一系列措施 , 某季度 , 工艺改进企业共生产大型钢锭模 3 0 件 , 经检验 , 一级品率达 80 %(其中 优质品占 60 %) , 废品率为 0 % , 且 铸件外观质量好 , 尺寸和性能均符合技术要求 , 产品颇受用户 好评 。 以该企业年产 120 件钢锭模 , 5 %的废品率计算 , 每年就可为企业节约成本 20 余万元 。 社会效益和经济效益显著 。