發(fā)熱保溫冒口在大型高鉻合金鑄鐵件工藝中的應(yīng)用

石家莊工業(yè)泵廠有限公司 （河北 050100） 貢海亭 張靜慧

我公司專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)渣漿泵已有20多年的歷史，其泵類(lèi)產(chǎn)品的核心過(guò)流部件（葉輪、蝸殼、前后護(hù)板等）材質(zhì)采用高抗磨蝕、耐腐蝕的高鉻合金，以適應(yīng)電廠除灰、脫硫，江河清沙疏浚，以及礦山選礦等輸送顆粒漿體的磨損、腐蝕工況條件。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，一般壁厚的高鉻合金鑄鐵件，在鑄造中采用普通砂型冒口即可滿足鑄件的補(bǔ)縮要求。但隨著高鉻合金鑄鐵零部件結(jié)構(gòu)壁厚加大或結(jié)構(gòu)限制，尤其是制作大型挖泥泵過(guò)流部件時(shí)，普通砂型冒口的補(bǔ)縮效果很差，縮松、開(kāi)裂、粘砂和滲漏問(wèn)題嚴(yán)重，造成成品率很低，損失很大。由此大型鑄件的縮松、開(kāi)裂等問(wèn)題成為一個(gè)亟待解決的課題。

新型的發(fā)熱保溫冒口和發(fā)熱覆蓋劑對(duì)鑄件補(bǔ)縮效果顯著，但其在高鉻合金鑄鐵材質(zhì)的鑄造工藝過(guò)程如何操作，如何在鑄造過(guò)程中與其他要素有機(jī)結(jié)合，需要我們摸索實(shí)踐。

1.高鉻合金鑄鐵的鑄造特性

高鉻合金鑄鐵件屬于白口鑄鐵，由于材質(zhì)結(jié)晶溫度范圍寬，在凝固過(guò)程中易形成晶粒粗大，其鑄造性能差，收縮量大，熱導(dǎo)率低，脆性大，在鑄造中易出現(xiàn)熱裂和冷裂傾向，易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷。

2.發(fā)熱保溫冒口和發(fā)熱覆蓋劑特性

發(fā)熱保溫冒口是用絕熱材料、發(fā)熱材料制作的冒口套。澆注時(shí)冒口中的發(fā)熱材料放出的熱量可對(duì)進(jìn)入冒口中溫度較低的金屬液加熱，隨后冒口中的保溫材料開(kāi)始燃燒、絕熱，減少了金屬液的熱量散失，延緩了冒口中金屬液的凝固時(shí)間。

發(fā)熱覆蓋劑在鐵液澆注完后覆蓋于明冒口表面，能有效地隔絕金屬液通過(guò)冒口上表面散熱，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄件的長(zhǎng)時(shí)間補(bǔ)縮。

3.實(shí)施技術(shù)內(nèi)容

為強(qiáng)化對(duì)大型高鉻合金鑄鐵件的補(bǔ)縮效果，我們對(duì)發(fā)熱保溫冒口配合發(fā)熱覆蓋劑新技術(shù)、選型計(jì)算方法進(jìn)行了詳細(xì)的了解，結(jié)合高鉻合金鑄鐵材質(zhì)的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)摸索試驗(yàn)，制定了工藝方案和實(shí)施步驟，取得較好的效果。

（1）冒口的選型 計(jì)算鑄件模數(shù)、鑄件凝固所需的金屬液量，根據(jù)冒口模數(shù)法計(jì)算出所需冒口的模數(shù)。通過(guò)實(shí)踐，取冒口模數(shù)為鑄件模數(shù)的1.3～1.5倍。考慮鑄件材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、溫度梯度，以及壓力條件和金屬液處理情況等，確定補(bǔ)縮距離。結(jié)合部件結(jié)構(gòu)確定冒口的樣式規(guī)格、數(shù)量及放置位置。

高鉻合金鑄鐵件材質(zhì)體收縮大，鑄件凝固所需補(bǔ)縮量多，在冒口設(shè)計(jì)時(shí)要考慮冒口對(duì)鑄件的充分、有效補(bǔ)縮，即冒口設(shè)計(jì)時(shí)要盡量大。但由于其屬于脆性材料，冒口增大，會(huì)導(dǎo)致鑄件的應(yīng)力增大，易產(chǎn)生裂紋缺陷。因此，冒口設(shè)計(jì)的合理性非常重要。

（2）實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固 若要避免鑄件出現(xiàn)縮松、縮孔等鑄造缺陷，就要實(shí)現(xiàn)冒口處金屬液比鑄件晚凝固，冒口要有足夠的金屬液用來(lái)補(bǔ)縮鑄件，存在冒口至鑄件的補(bǔ)縮通道，實(shí)現(xiàn)順序凝固。如對(duì)于大噸位鑄件，采用雙澆注系統(tǒng)，確保在澆注時(shí)間和工藝溫度內(nèi)實(shí)施澆注鐵液。

（3）二次點(diǎn)冒口 在現(xiàn)場(chǎng)一次澆注鐵液后，發(fā)現(xiàn)鐵液量不夠補(bǔ)縮，冒口出現(xiàn)空洞。由此制定措施，在澆注半小時(shí)后進(jìn)行二次點(diǎn)冒口澆注，即二次對(duì)所有冒口進(jìn)行補(bǔ)澆鐵液，維持鐵液的補(bǔ)縮量，以此保證補(bǔ)縮的效果。

（4）采用發(fā)熱覆蓋劑 在鐵液澆注完后，將發(fā)熱覆蓋劑覆蓋于明冒口表面，有效地隔絕金屬液通過(guò)冒口上表面熱輻射、熱對(duì)流，減小熱傳導(dǎo)，可增大冒口的安全距離。同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間的保溫，可強(qiáng)化補(bǔ)縮，也有利于鑄件中的氣體析出和夾雜物的上浮，從而獲得健全的鑄件，降低廢品率。

（5）配置耐高溫涂料 發(fā)熱保溫冒口發(fā)熱量高，熱作用時(shí)間長(zhǎng)， 通常在砂型表面采用的鋯英粉涂料不能承受高溫燃燒，從而燒壞砂型，易在鑄件表面產(chǎn)生嚴(yán)重粘砂現(xiàn)象，造成現(xiàn)場(chǎng)清理非常困難。由此選用專(zhuān)門(mén)配制的含鋯量大、防滲透性能好的耐高溫涂料來(lái)解決這一問(wèn)題。

（6）配加易割片 在冒口底部放置易割片，澆注后的冒口可錘擊敲掉，以減少切割和打磨等清理時(shí)間和費(fèi)用。

4.應(yīng)用效果

（1）在大型船用泵部件中，蝸殼輪廓尺寸達(dá)φ5200mm×1200mm，壁厚110mm、鑄件毛重15t，樹(shù)脂砂造型。為減小冒口尺寸，工藝設(shè)計(jì)采用10套FR300發(fā)熱保溫冒口加發(fā)熱覆蓋劑，設(shè)置雙澆注系統(tǒng)，并配以其他輔助措施，工藝補(bǔ)縮效果顯著，避免了縮松、縮孔和粘砂現(xiàn)象。

大型蝸殼冒口設(shè)置如附圖所示。

（2）在大型脫硫泵蝸殼鑄造工藝中，其材質(zhì)為我公司研制的抗磨、耐腐蝕的高鉻合金鑄鐵，其體收縮大，趨于糊狀凝固，鑄造工藝性很差，容易產(chǎn)生微觀縮松缺陷，造成很多滲漏點(diǎn)，若采用砂型冒口，則無(wú)法解決蝸殼打壓滲漏的技術(shù)難題。為此，我們對(duì)鑄造工藝進(jìn)行了優(yōu)化，澆注系統(tǒng)通過(guò)保溫邊冒口向型腔內(nèi)引入鐵液，在蝸殼砂芯內(nèi)部放置10個(gè)φ150mm小型發(fā)熱冒口，對(duì)下箱鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮。在上箱同樣設(shè)置10個(gè)小型發(fā)熱冒口，且在出口段放置一個(gè)FR300大型發(fā)熱冒口，對(duì)上箱內(nèi)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮，并在澆注后期加入覆蓋劑，配以其他工藝措施，有效地遏止了鑄件內(nèi)部產(chǎn)生微觀縮松缺陷，對(duì)防止蝸殼的打壓滲漏效果理想。

通過(guò)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，總結(jié)發(fā)熱保溫冒口配合發(fā)熱覆蓋劑的使用規(guī)律，形成了定型工藝，為生產(chǎn)大壁厚、大熱節(jié)高鉻合金鑄鐵件提供了行之有效的鑄造工藝。

（20120817）