大型鑄件多包澆注技術(shù)實(shí)踐

劉金旺

（石家莊強(qiáng)大泵業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北石家莊 050035）

大型鑄件多包澆注技術(shù)實(shí)踐

劉金旺

（石家莊強(qiáng)大泵業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北石家莊 050035）

根據(jù)大型鑄件結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)澆冒口系統(tǒng)。采用了7爐同時(shí)熔煉、雙漏包鐵液從兩端澆注的工藝，解決了鑄造車間不能獨(dú)立鑄造大型鑄件的難題。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，取得了良好的效果。

中頻爐；澆冒口；漏包澆注

挖泥泵是目前疏浚行業(yè)的專業(yè)用泵，隨著疏浚行業(yè)的發(fā)展，挖泥船越來(lái)越大，我們公司承接的鑄件產(chǎn)品也逐漸趨于大型化。在澆注挖泥泵體類大型鑄件時(shí)，受到單個(gè)車間熔煉能力的限制，需要跨車間多爐多包聯(lián)合澆注，才能滿足要求。

為此渣漿鑄造車間成立了大型鑄件多包澆注技術(shù)研究的試驗(yàn)小組，以公司生產(chǎn)的TK1200項(xiàng)目中的護(hù)套為研究對(duì)象，進(jìn)行跨車間多爐多包聯(lián)合澆注試驗(yàn)。其目的是研究生產(chǎn)過(guò)程中聯(lián)合開(kāi)爐和澆注工藝，加強(qiáng)過(guò)程控制和銜接，制訂科學(xué)合理的操作控制規(guī)程，解決大型鑄件澆注困難問(wèn)題。

1 試驗(yàn)計(jì)劃

1.1 試驗(yàn)鑄件

材質(zhì)：KBTD

零件尺寸：4461×3934×1247（mm）

零件重量：20t

澆注重量：28t

試驗(yàn)澆注鑄件TK1200護(hù)套三維實(shí)體示意圖見(jiàn)圖1。

1.2 技術(shù)性能要求

（1）金相組織：TK1200護(hù)套高鉻鑄鐵件的金相組織為共晶碳化物+馬氏體基體+二次碳化物+少量殘余奧氏體。

（2）力學(xué)性能：TK1200護(hù)套高鉻鑄鐵件的力學(xué)性能要求見(jiàn)表1。

表1 TK1200護(hù)套高鉻鑄鐵件的供貨態(tài)力學(xué)性能

（3）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)。零件重量20t，按照正常的鑄造工藝出品率，澆注重量應(yīng)在28t左右，故采用漏包澆注，還要雙澆。根據(jù)澆注重量，包孔直徑確定為70mm，選擇 F包孔∶F直∶F橫∶F內(nèi)=1:1.5～2:1～1.5:2～4 的封閉式與開(kāi)放式結(jié)合的澆注系統(tǒng)。根據(jù)澆道磚的規(guī)格，確定直澆道?90mm，橫澆道?70mm，內(nèi)澆道?50mm。最終確定 F阻＝F包孔＝F橫＝3846mm2，F(xiàn)直=6359mm2，F(xiàn)內(nèi)=11775mm2。F包孔∶F直∶F橫∶F內(nèi)=1:1.65:1:3。

（4）冒口設(shè)計(jì)。根據(jù)高鉻抗磨白口鑄鐵的凝固特點(diǎn)，采用順序凝固原則，在護(hù)套的最高部位設(shè)置頂冒口，不易放頂冒口的部位設(shè)置側(cè)冒口。按照比例法確定冒口共11個(gè)，?350mm，高度為800mm。

（5）澆注溫度和澆注時(shí)間。合理選擇聯(lián)合澆注大型鑄件的澆注溫度，不僅關(guān)系到鑄件的質(zhì)量，而且直接影響著澆注的成功與失敗。正確選擇澆注溫度，既要考慮鐵液能迅速注滿型腔，避免鑄件澆不足、冷隔、夾雜、氣孔等缺陷，同時(shí)又要考慮冒口正常補(bǔ)縮，避免鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、熱裂以及鑄件表面皺皮等缺陷。根據(jù)合金的特性，結(jié)合鑄件結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)澆注條件，確定澆注溫度為1360℃～1420℃。

澆注時(shí)間對(duì)鑄件質(zhì)量有重要影響，尤其是多包澆注大型鑄件的澆注時(shí)間對(duì)鑄件質(zhì)量更重要，如果澆注時(shí)間太長(zhǎng)，容易產(chǎn)生澆不足和冷隔等缺陷，而且鑄型上表面長(zhǎng)時(shí)間受高溫鐵液的烘烤，產(chǎn)生夾砂、粘砂的可能性增大，特別是澆注位置上方有大平面時(shí)更為突出。如果澆注時(shí)間太短，鐵液對(duì)型腔的沖擊大，易帶入氣體和渣粒，造成沖砂、渣眼、氣孔等缺陷，還有可能引起抬箱，不利于獲得較為致密的鑄件。澆注時(shí)間通常根據(jù)在一定條件下得到的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于重型鑄件可采用下式：

t=S×G1/2

式中 S為系數(shù)，S根據(jù)該護(hù)套壁厚確定為1.89

t=1.89×280001/2=316（s）

（6）鑄造CAE驗(yàn)證。按照設(shè)計(jì)好的鑄造工藝參數(shù)進(jìn)行三維實(shí)體造型，并將工藝的三維實(shí)體輸入鑄造CAE系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算模擬（計(jì)算過(guò)程略）。

最終縮孔縮松顯示見(jiàn)圖2。

表2 鑄造CAE計(jì)算參數(shù)列表

從圖2中可見(jiàn)縮孔可能存在部位主要分布在澆道和冒口的中心部位，鑄件中不存在明顯的縮孔或縮松，從計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的結(jié)果看，可以認(rèn)為設(shè)計(jì)的鑄造工藝方案是可行的。

2 生產(chǎn)過(guò)程

2.1 生產(chǎn)前準(zhǔn)備

（1）準(zhǔn)備原輔材料，制作澆注時(shí)所用的澆注架、澆注平臺(tái)。

（2）澆包配制，渣漿鑄造車間準(zhǔn)備1個(gè)10t漏包、1個(gè)5t搖包、1個(gè)3t搖包，水泵鑄造車間準(zhǔn)備1個(gè)10t漏包。對(duì)其進(jìn)行打包、烤包。

（3）為了澆注時(shí)節(jié)省時(shí)間，提前把2個(gè)10t漏包在澆注平臺(tái)上進(jìn)行對(duì)眼，并在平臺(tái)及漏包上做好標(biāo)記。

（4）該鑄件澆注由渣漿和水泵兩個(gè)鑄造車間提供鐵液，渣漿鑄造車間開(kāi)4個(gè)爐口，2個(gè)5t中頻爐、2個(gè)3t中頻爐；水泵鑄造車間開(kāi)3個(gè)爐口，1個(gè)3t電弧爐、2個(gè)5t中頻爐。

（5）開(kāi)爐前，檢查各電氣設(shè)備是否正常，以及各中頻爐爐襯是否完好。

2.2 熔煉

兩車間熔煉班組協(xié)商好后，同時(shí)開(kāi)爐進(jìn)行熔煉，爐料熔化成鐵液后進(jìn)行取樣送光譜室檢測(cè)成分，根據(jù)結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)鐵液成分，使其最終達(dá)到成分標(biāo)準(zhǔn)方為鐵液合格。

2.3 澆注

（1）當(dāng)兩車間各爐口成分檢測(cè)合格后，兩車間熔煉班組協(xié)商好出爐順序和出爐溫度，把各爐口的溫度提高到所需要求。

（2）首先，由渣漿車間提供一個(gè)烤好的5t搖包運(yùn)送到水泵車間，水泵車間先用烤好的10t漏包接取3t電弧爐和一個(gè)5t中頻爐內(nèi)的鐵液，接鐵液前把精煉劑放入包內(nèi)，用測(cè)溫儀測(cè)量爐內(nèi)鐵液溫度，要求為1530℃方可出爐，把該漏包接滿；然后用5t搖包接取另一個(gè)5t中頻爐內(nèi)的鐵液，接鐵液前把精煉劑放入包內(nèi)，用測(cè)溫儀測(cè)量爐內(nèi)鐵液溫度，要求為1500℃方可出爐；此時(shí)渣漿車間也用10t漏包開(kāi)始接取2個(gè)5t中頻爐內(nèi)鐵液和一個(gè)3t中頻爐內(nèi)鐵液，接鐵液前把精煉劑放入包內(nèi)，用測(cè)溫儀測(cè)量爐內(nèi)鐵液溫度，要求為1440℃方可出爐。

（3）渣漿車間的10t漏包先放在澆注平臺(tái)上并與提前對(duì)眼時(shí)的位置對(duì)齊，此時(shí)水泵車間的2包鐵液也已運(yùn)到，先用天車把其10t漏包吊起放在澆注平臺(tái)并與對(duì)眼時(shí)的位置對(duì)齊，然后用天車把5t搖包吊起接到水泵車間提供的10t漏包上方。

（4）用測(cè)溫儀測(cè)量?jī)蓚€(gè)漏包鐵液溫度，如果溫度降到澆注溫度要求的范圍內(nèi)便可以進(jìn)行澆注了。先打開(kāi)水泵車間提供的10t漏包，同時(shí)把5t搖包內(nèi)的鐵液快速倒入漏包內(nèi)，并用秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)，然后在打開(kāi)渣漿車間的10t漏包進(jìn)行澆注，澆注過(guò)程中用酒精進(jìn)行引氣。

（5）先讓水泵車間的10t漏包中的鐵液漏完并把該包吊走，再把渣漿車間的10t漏包內(nèi)的鐵液漏完后吊走；把渣漿車間爐內(nèi)的鐵液提高溫度，用3t搖包接取后對(duì)冒口進(jìn)行逐一補(bǔ)澆，補(bǔ)澆完成后在各冒口撒上保溫劑，使冒口內(nèi)鐵液能夠起到充分補(bǔ)縮的作用。

（6）最后，用搖包對(duì)試塊進(jìn)行澆注。

3 檢驗(yàn)結(jié)果

（1）金相組織。TK1200護(hù)套金相組織為共晶碳化物+馬氏體基體+二次碳化物+少量殘余奧氏體。

（2）力學(xué)性能。TK1200護(hù)套力學(xué)性能見(jiàn)表3。

（3）澆注溫度為1370℃，澆注時(shí)間為349s。

表3 TK1200護(hù)套力學(xué)性能

4 結(jié)語(yǔ)

（1）跨車間多爐多包聯(lián)合澆注時(shí)，提前做好生產(chǎn)前準(zhǔn)備是保證鑄件順利澆注的前提。

（2）跨車間轉(zhuǎn)運(yùn)鐵液時(shí)，要注意抓緊時(shí)間，防止時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致鐵液溫度降于澆注溫度以下，甚至漏包包眼打不開(kāi)影響澆注。

（3）此次澆注時(shí)間與估算時(shí)間基本相同，以后可以通過(guò)加強(qiáng)銜接控制來(lái)加快澆注速度。

（4）通過(guò)生產(chǎn)試驗(yàn)，加強(qiáng)過(guò)程控制和銜接，制訂出科學(xué)合理的操作控制規(guī)程，解決大型件生產(chǎn)問(wèn)題。

[1]《鑄造手冊(cè)》鑄鐵分冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1995.

[2]劉虹.雙包澆注鋼錠模大平板的鑄造工藝[J].鑄造，2003，52.

[3]李魁盛主編，鑄造工藝原理[M].北京：機(jī)械工藝出版社.1989.

Practice in Multiple Ladles Pouring Technology for Large Casting

LIU JinWang
(Shijiazhuang Kingda Pump Industrial Group Co.Ltd.,Shijiazhuang 050035,Heibei China)

The running and feeding system have been designed upon large casting structure.The puzzle that large casting unable to be cast by foundry shop itself has been solved with technology that melting by 7 furnaces at the same time and pouring from both ends by 2 bottom pour ladles,with favorable effect gained in practice.

Medium frequency furnace;Gating and Risering;Bottom pour ladle cast

TG244;

B；

1006－9658（2012）02－0018-3

2011－12－10

稿件編號(hào)：2011－170

劉金旺（1981－），男，助理工程師，主要從事大型水泵鑄件生產(chǎn)工藝和高鉻鑄鐵熔煉研究工作