大型高鉻鑄鐵護(hù)套的鑄造工藝

馮曉冉，張建寶

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

大型高鉻鑄鐵護(hù)套的鑄造工藝

馮曉冉，張建寶

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

護(hù)套作為挖泥泵的重要過流部件，要求具有良好的耐磨性和較高的硬度。通過對大型高鉻鑄鐵護(hù)套成分工藝分析，針對高鉻鑄鐵的鑄造性能特點(diǎn)，制定合理的工藝參數(shù)，成功生產(chǎn)了大型高鉻鑄鐵護(hù)套。

高鉻鑄鐵；硬度；耐磨性

1 大型高鉻鑄鐵護(hù)套簡介

隨著疏浚行業(yè)的快速發(fā)展，挖泥泵零部件越來越大型化，近期我公司就接到了某航道局的大型護(hù)套生產(chǎn)任務(wù)。此護(hù)套零件重量經(jīng)計算約為19t，零件最大方向尺寸：4501×3900×1090（mm），是我公司歷史上生產(chǎn)的最大高鉻鑄鐵護(hù)套?？蛻粢笞o(hù)套表面無明顯氣縮孔，內(nèi)部組織致密并且硬化后硬度須大于58HRC,因此鑄造難度較大。

2 化學(xué)成分選擇

化學(xué)成分設(shè)計的主要思路是：①加大含碳量以獲得足夠數(shù)量的高硬度共晶碳化物。但含碳量過高，碳化物成網(wǎng)狀，脆性加大；②含鉻量適當(dāng)，以保證基體組織淬火后主要為馬氏體，從而保證達(dá)到足夠硬度。結(jié)合我公司的Cr26材質(zhì)實(shí)驗(yàn)，確定成分見表1。

表1 護(hù)套化學(xué)成分（%）

3 鑄造工藝設(shè)計

3.1 造型方法

采用堿酚醛樹脂砂造型。鑄件尺寸超過4500mm，考慮到工裝和現(xiàn)場條件的限制，決定采用外壁和內(nèi)腔全部組芯的工藝方案。

3.2 加工量

此護(hù)套最大方向長度超過4000mm,考慮到高鉻鑄鐵線收縮難以精確計算且為組芯生產(chǎn)的現(xiàn)狀，參考鑄件尺寸公差和機(jī)械加工余量（GB/T6414－1999）,上端面加工量均留25mm，下端面加工量均留20mm。

3.3 分型面

根據(jù)護(hù)套形狀，采取從中間分型分模的方法。

3.4 澆冒口設(shè)計

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。鑄件壁厚120mm，按照比例法確定為冒口頸?140mm，冒口共11個，冒口直徑?350mm，高度為 800mm。

零件重量19t，加上澆冒口澆注重量約為28t，故采用漏包澆注，開雙澆口。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的封閉式與開放式結(jié)合的澆注系統(tǒng)。根據(jù)陶瓷澆道磚的規(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。

3.5 澆注溫度和速度

根據(jù)該種合金的特性，結(jié)合鑄件結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場澆注條件確定澆注溫度為1360～1410℃；澆注速度為4～5min澆注完畢。

3.6 抬箱力的計算

因?yàn)榇舜紊a(chǎn)為組芯無箱造型，因此為避免跑火發(fā)生，抬型力的計算是個重點(diǎn)。根據(jù)公式F抬=k（F型+F芯），其中 k 取 1.2，ρ=7500kg/m3，ρ芯=1500kg/m3，S型≈3m2，h=1.0m，g=10m/s2，V芯≈6m3。

F型=ρgS型h=225kN

F芯=gV芯（ρ－ρ芯）=360kN

則：F抬=1.2×（225+360）=702kN

由此得出壓鐵須不少于70t。

3.7 其他工藝參數(shù)及操作要點(diǎn)

堿酚醛樹脂砂造型，模型拔模斜度1.5°，鑄造收縮率按2%，澆注溫度1380～1400℃，采用玻璃鋼模型。

表2 鑄造CAE計算參數(shù)列表

操作要點(diǎn)。制芯時芯鐵要放草繩團(tuán)，保證芯子的退讓性，芯子中間開排氣孔。采用組芯造型，上下型各分為4塊，共8塊。放置芯鐵，依照每半形狀制做梯形芯鐵，中間放置橫向芯鐵加固，為保證強(qiáng)度，芯鐵采取焊接型材的方式。在隔舌位置放置冷鐵及鉻礦砂，芯頭部位開出溢流槽4道，寬40mm，高20mm。制芯時芯盒內(nèi)放置芯鐵，合箱過程中，不下芯子先合上箱，將上箱扣好后打好記號測量尺寸，最后下芯子以便最后合箱的準(zhǔn)確性。完成合箱后，沿分型面圍草繩多股，并在每個面外側(cè)采用多股草繩從下向上引出，外側(cè)用砂子填滿圍好。

3.8 鑄造CAE驗(yàn)證

從圖1中可見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，從計算機(jī)數(shù)值模擬的結(jié)果看，可以認(rèn)為設(shè)計的鑄造工藝方案是可行的。

3.9 打箱及熱處理

鑄件打箱過早容易產(chǎn)生裂紋和影響鑄件硬度，因此必須在溫度200℃以下方可打箱，壓箱時間約20天，另外打箱過程中不允許磕碰鑄件。

熱處理工藝為淬火+回火。

4 生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證

按照既定的工藝實(shí)施生產(chǎn)兩件，鑄件打箱清理后發(fā)現(xiàn)外表良好，冒口無明顯縮孔縮松，經(jīng)磁粉探傷，表明鑄件內(nèi)部組織致密，無缺陷。尺寸測量也合格，熱處理后硬度為58－60HRC,客戶檢驗(yàn)后對鑄件質(zhì)量比較滿意。

5 結(jié)束語

本文通過對護(hù)套成分工藝分析，針對高鉻鑄鐵的鑄造性能特點(diǎn)，制定合理的工藝參數(shù)，成功生產(chǎn)了大型挖泥泵護(hù)套，在生產(chǎn)組織、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)工藝等方面積累了諸多數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，為公司贏得更多的挖泥泵市場提供了有力的技術(shù)保障。

[1]蘇俊義編著，周慶德校，《鉻系耐磨白口鑄鐵》〔M〕，國防工業(yè)出版社.

[2]《鑄造手冊》鑄鐵分冊[M]，機(jī)械工業(yè)出版社.

[3]李魁盛主編，《鑄造工藝及原理》[M]，機(jī)械工業(yè)出版社.

[4]曹瑜強(qiáng)主編，《鑄造工藝及設(shè)備》第2版[M]，機(jī)械工業(yè)出版社.

[5]毛雙亮，水衡勇，陳閃閃，等.Cr26型高鉻鑄鐵組織性能及其熱處理工藝[J].鑄造技術(shù)，2011（9）：1230～1231.

Casting Technology for Large High Chromium Cast Jacket

FENG XiaoRan，ZHANG JianBao
（Shijiazhuang Kingda Group Co.Ltd，Shijiazhuang 050035,Heibei，China）

Jacket is an important overflowing assembly of excavating pump,which requires better wear resistance and higher hardness and the quality of large high chromium cast jacket is the highest so is difficulty of its cast too.The involved technology has been introduced with the largest high chromium cast jacket produced successfully in the history of our company according to composition design and process control.

High chromium cast；Hardness；Wear resistance

TG251+.2;

B；

1006－9658（2012）01－3

2011－11－13

2011－158

馮曉冉（1984－），男，助理工程師，從事高鉻鑄鐵鑄造工藝研究