燒結機臺車消失模工藝

吳 軍

（安鋼集團信陽鋼鐵有限責任公司建安公司鑄造車間，河南信陽464100）

燒結機臺車消失模工藝

吳 軍

（安鋼集團信陽鋼鐵有限責任公司建安公司鑄造車間，河南信陽464100）

消失模鑄造工藝對大型的框架體、箱體等鑄件有一定的優(yōu)勢。在消失模生產實踐中通過對涂掛、烘干、孕育、澆注等各個工序的控制，成功鑄出了42 m2、75 m2、90 m2燒結機臺車并已批量生產，投入信鋼公司煉鐵廠燒結機使用，取得了可觀的經濟效益。本文重點敘述90 m2燒結機臺車消失模工藝。

燒結臺車；消失模工藝；半封閉式澆注系統(tǒng)

1 鑄件特點及技術要求

1.1 鑄件的結構特點

燒結機臺車鑄件相當于一個框架結構（如圖1所示），臺車不能有扭曲、變形現(xiàn)象。鑄件外形尺寸3062mm×970mm×420mm，重1640kg，壁厚20mm～40 mm之間。

1.2 鑄件的使用特點

燒結機臺車是燒結機的重要備件，該設備使用工況差，在高溫使用過程中，不僅要求臺車不能開裂、變形，而且要求臺車之間配合緊密。

1.3 鑄件理化要求

材質要求：QT500-7，抗拉強度≥500 MPa，屈服強度≥320 MPa，延伸率≥7%，硬度HB170～230，球化等級1～4級。成分要求：w（C）3.6%～3.8%，w（Si）1.5%～1.7%（爐前），2.7%～2.9%（爐后），w（Mn）0.5%～0.7%，w（S）≤0.03%，w（P）≤0.07%.不能有影響強度的縮孔、裂紋等鑄造缺陷。

2 消失模工藝方案

2.1 工裝要求及準備

1）按臺車外輪廓尺寸，自制砂箱，四周單邊吃砂量200 mm～300 mm，底部吃砂量不低于200 mm，考慮到鑄件的抬箱力、上部吃砂量控制在350 mm～450 mm.為達到砂箱內部真空平衡問題，采用五面吸氣砂箱。

2）因澆注后，白模氣化要產生大量氣體，這些氣體要及時抽走，在砂箱的2個長邊各設2個抽氣管，2個短邊各設1個抽氣管，共6個抽氣管，尺寸為φ60 mm×200 mm.

3）因砂箱體積大，裝滿砂后的砂箱重量接近10 t，需自制線外三維振實臺。

2.2 模型制作

1）根據(jù)圖紙先在CAD上設計出收縮量、加工余量，然后根據(jù)結構拆分成局部圖，利用數(shù)控白模切割機分塊切割。

2）根據(jù)工藝設計圖的尺寸，自制白模組合平臺，平臺上用定位塊將各個白模尺寸留出間隙定好位，然后將切割出的白模放在定位塊間，進行粘接。模型粘接好后，在下組合平臺前，用15 mm×15 mm的木棒在模型的寬度方向上粘5根防變形筋，防止模型在搬運、加固模型過程中變形。用該種方法不但尺寸準確而且組模效率高。

圖1 臺車結構簡圖（單位：mm）

圖2 臺車澆注系統(tǒng)示意圖（單位：mm）

3）模型材料為EPS，密度15 kg/m3～17 kg/m3，模型材料必須徹底烘干后才能使用。

2.3 涂料及烘干

1）使用水基涂料，桂林5號+高鋁礬土細粉，攪拌時間不低于4 h.考慮到模型的鋼度，涂料刷3～4遍，涂層厚度2.5 mm～3 mm.因件大、涂掛翻轉不易且翻轉過程中模型易變形，所以模型沒涂掛前，模型就放在專門焊制的架子上固定好，第一遍使用噴涂機均勻涂掛，抬到烘干房后就不再移動，其余涂掛遍數(shù)全部用刷涂的方式在烘干房內進行。

2）烘干房內溫度控制在40℃～50℃，每掛一遍涂料，最低烘干24 h后再掛下一遍。最后一遍涂掛烘干后，要檢查抽檢涂層厚度，厚度不夠的局部要補涂。

2.4 澆注方式及澆注系統(tǒng)

1）澆注系統(tǒng)設計：根據(jù)公式得出內澆道總截面積3600mm2，計算出內澆道尺寸為15 mm×50 mm×4個（澆注系統(tǒng)提前做好涂掛，埋箱時再組模）。按半封閉式澆注系統(tǒng)設計，取澆注系統(tǒng)截面積比例為Σ內∶Σ橫∶Σ直=1∶1.2∶1.3（1.28），推算出直澆道1根，采用φ70 mm圓棒，橫澆道1根，截面尺寸60 mm×60 mm.

2）由于該鑄件屬扁平框架結構，所以采用平行底注工藝。

3）因該件壁厚較均勻、無大的熱節(jié)點，而且球鐵在凝固過程中，析出石墨并伴隨相變膨脹，有自補縮能力，所以采用無冒口工藝，如圖2所示。

2.5 埋箱

1）埋箱的前一天將臺車體上的4個臺車輪軸孔及滑道凹槽處填呋喃樹脂砂、烘干，防止這些位置因負壓顧及不到澆注后出現(xiàn)鐵包砂；

2）模型在砂箱內吃砂量：底砂200 mm，澆道面吃砂量300 mm，對著澆道面200 mm，兩頭吃砂量280 mm，頂砂350 mm，壓膜砂100 mm.模型上部安放隨形管排，保證型內負壓；

3）澆道安好后全部采用水玻璃砂包裹固化，直澆道采用外套φ200mm鋼管內填水玻璃砂固化，橫澆道底部的緩沖窩下面必須加放100mm×100mm× 15 mm鋼板（或包鐵塊），防止沖砂。模型兩頭凹陷位置，填水玻璃砂固化，防止?jié)沧r潰型;

4）振實分3次振實，底砂放完刮平振實一遍，（分5次、每次時間2 s），模型放好后放砂與模型放平振實一遍，（分7次、每次時間2 s），待全部放滿后再振實一遍，（分5次、每次時間1 s）;

5）0.07 mm薄膜鋪2層，把頂部管排抽氣口兩個位置用薄膜纏好，不能出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，壓膜砂不能放的過滿，低于砂箱四周10 mm～20 mm;

6）澆口杯采用大澆杯（要求澆口杯尺寸為直徑320 mm，高度400 mm）并且在四周用水玻璃砂進行圍護，澆口杯下鐵水孔直徑大于70 mm，以防在澆注時鐵水外溢；

7）臺車體需要8個抽氣管（砂箱上6個抽氣管、隨形管排2個抽氣管），提前檢查生產線上管道，使用8個通暢管路，要求真空管與管排和抽氣孔之間用塑料薄膜進行捆綁，不得漏氣，靠澆注部位的管排用鐵皮或鋼管進行保護，并且靠澆注部位地面上的管排需用磚塊墊起，不能直接與地面接觸。

2.6 熔煉及澆注

1）爐前球化孕育處理：采用包內充入法球化，球化劑加入質量分數(shù)為1.2%；

2）孕育處理用FeSi75，加入質量分數(shù)為0.8%～1.0%（顆粒10 mm～25 mm)，球化劑、孕育劑放置包底時必須搗實后，用鐵屑蓋好；

3）爐后錳質量分數(shù)按0.6%控制，爐前化驗錳含量，不夠的含量補加到包內；

4）出爐溫度為1 510℃～1 530℃，必須確保澆注溫度1 390℃～1 410℃.

2.7 工藝參數(shù)

配料(質量分數(shù))：球鐵回爐料55%、廢鋼45%、增碳劑2.5%，增碳劑隨爐料逐層加入，一層增碳劑一層爐料，爐料加入完，增碳劑應先加入60%～70%，余下的鐵水熔化后再加入調整。澆注溫度：1390℃～1410℃；澆注時間：50 s～55 s；負壓控制：0.05 MPa～0.07 MPa；澆注后抽負壓時間：22 min.

3 出現(xiàn)的問題及對策

在生產過程中，出現(xiàn)了一些問題，經過對這些問題的分析，拿出了解決措施并實施，取得了良好的效果。

3.1 力學性能不達標

QT500-7力學性能要求Rm≥500 MPa；Rp0.2≥320 MPa；A≥7%；HBS170-230；球化等級1-3級，珠光體≤35%.為保證力學性能和金相組織，不但要加強球化處理，關鍵是加強對鐵水的孕育。正確的孕育操作手段，不但可以消除滲碳體，增加鐵素體，還可以提高球化率，細化石墨球，使之圓整，分布均勻，能夠得到理想的金相組織和合格的綜合力學性能。解決的措施是：采用“沖入法一次孕育”和“隨流孕育”，一次孕育要控制原鐵水硅的含量，不可過高。隨流孕育劑用粒度為20～40篩號的FeSi75，加入質量分數(shù)為0.17%～0.25%，要提前校準孕育器流量，當澆包對準澆口杯時，孕育劑漏斗嘴也同時對準澆口杯，開始澆注時，孕育劑應及時加入到鐵液流上，隨鐵液一起進入型腔，澆注過程中孕育劑不能斷流。當型腔澆滿，鐵液澆注至澆口杯時，及時停止加孕育劑。為防止球化衰退，從球化反應結束到澆注結束，時間必須控制在8 min以內。

3.2 塌箱

分析塌箱的原因有：涂層??；模型烘干時間不夠；型內真空度過低。解決的措施是：模型涂掛3～4遍，涂層厚度要達到3 mm以上。烘干時間：從第一遍涂掛開始到埋箱，烘干時間不低于5 d，烘房溫度不低于40℃.埋箱時在模型框架內增加管排。

3.3 變形

部分鑄件澆出后，在大梁處出現(xiàn)變形，影響使用。經分析，是由于涂掛時來回搬運導致模型變形。最終解決的措施是：制作專門的底座，第一遍涂掛后，模型不再移動，在烘房內繼續(xù)后幾遍的涂刷；模型裝箱、埋箱，也使用專門的托盤吊裝，防止在移動過程中產生變形。

4 結論

1）使用消失模生產灰鐵、球鐵大型框架體結構、箱體結構的鑄件優(yōu)于傳統(tǒng)工藝，效益明顯。

2）合理的熔煉和球化孕育工藝是產品獲得較高內在質量的關鍵。

3）保證模型涂層強度、內部真空度是防止塌箱的要素，減少模型的運轉次數(shù)可有效防止變形發(fā)生。

4）采用該工藝已經為公司生產200余件臺車，經過一年多的運行，狀況良好。

［1］中國機械工程學會鑄造分會.鑄造手冊:第五卷:鑄造工藝［M］.第三版.北京：機械工業(yè)出版社，2011.

［2］中國機械工程學會鑄造分會.鑄造手冊：第一卷：鑄鐵［M］.第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2002.

［3］鄧宏運，陰世河.消失模鑄造及實型鑄造技術手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2013.

［4］章舟等.消失模鑄造生產實用手冊［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2011.

Lost Foam Process for Sintering Machine Trolley

WU Jun
（Jian′an Company Foundry，Angang Group Xinyang Iron and Steel CO.，LTD.，Xinyang Henan 464100，China）

Lost foam casting process has certain advantages for large frame or box casting.Through the control of the coating，drying，inoculation and pouring process，the castings of 42 m2，75 m2，90 m2sintering machine trolley were successfully produced and went into mass production.Considerable economic benefit has been achieved after used in Xingang iron works.This paper is focused on the 90 m2sintering machine trolley lost foam casting process.

sintering trolley，lost foam casting process，semi-closed gating system

TG249.9

A

1674-6694（2017）01-0061-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2017.01.019

2016-09-15

吳軍（1974-），男，河南信陽人，助理工程師，主要從事鑄造技術工作。