大型高铬铸铁格筛板的铸造.pdf

第６卷第４期２０１２年１２月材料研究与应用ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＶ０１．６，Ｎｏ．４Ｄｅｃ．２０１２———文章编号：１６７３９９８１（２０１２）０４０２６８０３大型高铬铸铁格筛板的铸造钟万良，张冬平广东省工业技术研究院（广州有色金属研究院），广东广州５１０６５０摘要：通过对高铬铸铁格筛板铸件的结构、组成分及技术要求的分析，设计了大型高铬铸铁格筛板的铸造工艺，特别是浇注系统的设计及拉筋设计．结合生产实际条件，对模型制作、造型及制芯、下芯和合箱、熔炼浇注及铸件清理和打磨工序进行了详细阐述．按上述工艺方案所生产出的铸件，其表面质量良好、满足了用户的要求．关键词：高铬铸铁；格筛板；铸造工艺中图分类号：ＴＧ２４２．１文献标识码：Ａ高铬铸铁是一种性能优良的抗磨材料，是继普通白口铸铁、镍硬铸铁之后发展起来的第三代白口铸铁，其耐磨性比合金钢好得多、韧性和强度比一般白口铸铁高得多，以及良好的抗高温和抗腐蚀性能，在冶金、机械、电力、矿山和建材等行业中获得了广泛地应用［１之］．由于高铬铸铁材质的脆性大、线收缩率大、硬度高，因此铸造成型难度大．对于大型高铬铸铁格筛板，由于其面积大、筛格多，铸件在收缩过程中易受阻而产生微裂纹，从而导致格子疏松和格子尺寸小，极易产生变形．另外，对铸件进行清理打磨时会出现磨削裂纹．这就造成大型高铬格筛板的出品率低、废品率高．由于生产成本高，所以生产高铬耐磨铸铁格筛板只获得微利甚至亏损．广州有色金属研究院耐磨公司通过合理控制成分，精心设计铸造工艺，从而获得了产品质量好、合格率高的产品．一般工业中应用的高铬铸铁中Ｃｒ的质量分数为１０％～３０％［３］，本文讨论的高铬铸件格筛板中铬的含量为２３％～２７％．１铸件的结构及技术要求格筛板是筛分机械中的重要工作部件，要求其耐磨性能好、抗氧化性强、耐湿及使用寿命长．根据——收稿日期：２０１２０７１７作者简介：钟万良（１９７４一），男，广东梅县人，助理工程师，大专．物料的不同每台筛机均需选择一种符合其工作需求的格筛板，本文就出口日本的高铬铸铁格筛板为例，来进行分析讨论．该格筛板的铸造质量为４２０ｋｇ，外形尺寸为９８５ｍｍ×９８５ｍｍ，最厚尺寸为９０ｍｍ，整个铸件基本上是格子，格子间隔２２ｍｍ，格子大小为８±１ｍｍ，其结构示意图见图１．打磨时为使铸件不易产生磨削裂纹，应严格控制铸件的成分．铸件牌号为ＣＩＸ５（客户自定），其成分列于表１．表１ＯＩＸ５铸件的化学成分组成Ｔａｂｌｅ１ＣＩＸ５ｔｈｅｃａｓｔｉｎｇｓｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ由于客户对产品品质要求高，产品质量须满足以下几点：铸态铸件硬度应为５０～５４ＨＲＣ；使用ＰＴ着色渗透探伤［４］对铸件进行缺陷检测时，不能存在明显的可视缺陷，如裂纹、砂眼、缩孔、气孔及疏松；整个铸件的平整度需小于２ｍｍ，铸件尺寸公差需在ＣＴ１２标准的中级范围内．万方数据第６卷第４期钟万良，等：大型高铬铸铁格筛板的铸造２６９单位：ｎｌｍ图１格筛板铸件结构示意图Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｇｒｉｄｓｉｅｖｅｃａｓｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍ２铸造工艺设计由于铸件的尺寸大、格子数量多、面积大及中间热节较为集中，铸造时极易产生裂纹，铸件表面质量不好控制，同时格子尺寸细长，易出现变形．所以合理的铸造工艺设计成为保证产品合格率的关键，一旦铸造工艺的某一环节设计不合理，将造成大量废品．根据以往经验，采用砂型浇注．２．１浇注系统设计铸件采用两开箱造型，选择格子小的大平面作为分型面（图２）．考虑到铸件的使用要求和技术要求，为保证金属液能平稳浇入铸型中，结合以往成熟的生产经验，浇注时应使整个砂箱与地面倾斜成２０。，以确保金属液对铸件格子热节处的补充，防止铸件的疏松．考虑到铸件体积大，质量要求较高，为保证金属液能快速充满铸件型腔，直浇道的直径为７０ｍｍ，横浇道应三面环形包住铸件．为保证金属液平稳注入型腔中且不出现冲砂现象，需在直浇道处放置强度较高的砂芯，同时在铸件两侧各开１０条内浇道．铸件属于平板件且热节较多，所以冒口的设计对保证铸件产品的质量十分重要．由于铸件热节较为集中，为保证由铸件向冒口的顺序凝固，特别是格子热节先凝固，采用如图２所示的浇注系统，以保证铸件内部组织致密及格子处不会出现疏松现象．其中冒口直径为１８０ｍｍ，冒口径的直径为８０ｍｍ．单位：ｆｉｌｍ图２格筛板浇注系统设置图Ｆｉｇ．２ＴｈｅｇｒｉｄｓｉｅｖｅｐｏｕｒｉｎｇｒｉｓｅｒａｎｄｇａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｔＯｓｅｔｔｈｅｍａｐ２．２拉筋设计由于铸件的砂芯较多，容易产生热裂纹，同时格子尺寸细长，为了防止铸件变形和发生开裂，在铸件底部的两侧加２条拉筋，其尺寸为７８０ｍｍＸ６０ｍｍ×１５ｍｍ，拉筋位置如图３所示．单位：ａｍ兀壤．ＩＩ萤薹｜｜霉霎茎书＋｜｜重塞ｌ｜营｜Ｉ７毒掣±Ｉ斟圈３拉筋位置示意图Ｆｉｇ．３Ｒｉｂｐｏｓｉｔｉｏｎｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍ３生产过程３．１模型制作模型采用玻璃钢模具制作，以保证铸件的整体强度及刚度；在吊运、起模过程中要求铸件型腔不得有变形，因此模型要做出起模吊鼻，以保证吊运、起模时的安全；模型表面光洁度要求达到１级，棱角分明，铸造圆角要从外模及芯盒中做出来，其中特别要注意芯子的芯头与芯盒的芯头的定位，避免铸件的格子部位出现凹陷或突出的现象，分型负数设计为２ｍｍ．万方数据２７０材料研究与应用２Ｏ１２３．２造型及制芯造型时要注意上下箱要扎气孔，保证出气通畅．直浇道采用专用陶瓷耐火管，摆放浇口杯时要仔细，以免散沙进入浇注系统内．由于格筛板的砂芯较多，砂芯应具有耐高温且不易变形的特性，同时又能防止格子疏松及格子砂芯脱砂困难现象的出现，所以砂芯由储热能量大的铬铁矿砂与福士科（上海）公司生产的６５０水溶性酚醛树脂粘结剂混合所制．制砂芯时要注意保证芯骨强度，以及芯骨的位置不能影响铸件的收缩．３．３下芯及合箱首先清理干净铸件的型腔，然后涂刷二遍醇基锆英粉涂料，待充分烘干型腔后装备砂芯．装配时注意检查砂芯是否排气顺畅、固定稳当，下芯子后，检查砂型的型腔与图纸尺寸要求是否相符，以保证尺寸准确．在合箱过程中，要防止砂型及芯子不被碰坏，并用风筒反复清理干净型腔内的残砂，以保证浇注系统畅通．最后合箱，紧固箱锁．３．４熔炼浇注熔炼是在１５００ｋｇ中频电炉内进行的，铸件的化学成分应严格遵照表１．金属液出炉温度控制在℃℃１５８０～１６００之间，浇注温度为１４５０，浇注时间约２８～３０Ｓ．浇注过程中前期应快速浇注，后期慢浇注，这样有利于金属液对铸件的补缩，同时注意观察透气孔的排气和挡渣，浇注后在冒口表面覆盖保温发热剂，其覆盖厚度约为５０ｍｍ．３．５铸件清理及打磨铸件为大件高铬铸铁件，其体积大，冷却慢，生产时又由于砂芯的阻碍而存在较大的应力，在热节处极易产生变形和开裂，在浇注８ｈ后，需松开砂箱的紧固装置，让铸件自由收缩．在浇注２４ｈ后开箱，首先清理毛刺和冒１：３，然后进行抛丸处理，最后采用手提式砂轮机修磨，以达到图纸要求．按上述工艺方案所生产出的铸件，其表面质量良好、铸件组织致密、尺寸精度符合图纸要求．铸件经打磨清理后，使用上海沪船助剂厂生产的渗透剂进行ＰＴ探伤，结果没有明显的裂纹及疏松，铸件的质量满足了用户的要求．４结论铸造过程中产生微裂纹、翘蓝变形是大型薄板类高铬铸铁产品的通病，通过冒口的合理设计来防止裂纹产生，合理的拉筋设计防止翘曲变形，并且按照合理的生产流程，克服了这类缺陷的出现，成功生产出合格的产品．参考文献：［１］符寒光。吴建中。刘金海．耐磨铸铁筛板研究和应用［Ｊ］．—中国建材装备，１９９７（增刊）：１５０１５２．［２］郭林．出口铸件摆臂的铸造［Ｊ］．铸造技术，２０１１（１１）：—１６１４１６１６．［３］陈景琚．合金高铬铸铁及应用［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９９９．［４］全国无损检测标准化技术委员会，机械工业部机械标准化研究所。机械工业部上海材料研究所．国内无损检测标准汇编［Ｍ］．北京：中国标准出版社，２００７．Ｔｈｅｃａｓｔｉｎｇｏｆｌａｒｇｅｇｒｉｄｓｉｅｖｅｍａｄｅｂｙｈｉｇｈ－ｃｈｒｏｍｉｕｍｃａｓｔｉｒｏｎＺＨＯＮＧＷａｎｌｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＤｏｎｇｐｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＧｅｎｅｒａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＧｕａｎｇｚｈｏｕＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｏ．ｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｓ），Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６５０．ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｃａｓｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅａｎｄｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆ—ｈｉｇｈｃｈｒｏｍｉｕｍｃａｓｔｉｒｏｎｇｒｉｄｓｉｅｖｅ，ｗｅｄｅｓｉｇｎｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌａｒｇｅｇｒｉｄｓｉｅｖｅｍａｄｅｂｙ—ｈｉｇｈｃｈｒｏｍｉｕｍｃａｓｔ—ｉｒｏｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｇａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｒｉｂ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｗｅｄｉｓｃｕｓｓｍｏｄｅｌｍａｋｉｎｇ，ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｃｏｒｅｍａｋｉｎｇ，ｃｏｒｅｓｅｔｔｉｎｇａｎｄｍｏｕｌｄｃｌｏｓｉｎｇ，ｍｅｌｔｉｎｇａｎｄｐｏｕｒｉｎｇ，ｃａｓｔｉｎｇｃｌｅａｎｉｎｇａｎｄｐｏｌｉｓｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｔｈｅｃａｓｔｉｎｇｓｗｉｔｈｇｏｏｄｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙａｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｂｏｖｅｐｒｏｃｅｓｓ，ｍｅｅｔｉｎｇｔｈｅｕｓｅｒ＇ｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｋｅｙ—ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｃｈｒｏｍｉｕｍｃａｓｔｉｒｏｎ；ｇｒｉｄｓｉｅｖｅ；ｃａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ万方数据