高錳鋼襯板消失模工藝生產(chǎn)改進(jìn)

吳 軍

（安鋼集團(tuán)信陽鋼鐵有限責(zé)任公司建安公司鑄造車間，河南信陽 464100）

·消失模與V法鑄造·

高錳鋼襯板消失模工藝生產(chǎn)改進(jìn)

吳 軍

（安鋼集團(tuán)信陽鋼鐵有限責(zé)任公司建安公司鑄造車間，河南信陽 464100）

高錳鋼是工礦企業(yè)常用的一種產(chǎn)品，因其錳含量高、抵抗沖擊性強(qiáng)、表面硬化層隨著沖擊載荷的增加而增加，所以是一種綜合性能良好的耐磨材料。采用消失模工藝生產(chǎn)高錳鋼襯板，通過工藝改進(jìn)，表面質(zhì)量可得到改善；在熱處理方面，因?qū)氈樯氨匦詮?qiáng)，利用鑄件鑄態(tài)的余熱進(jìn)行水韌處理，既能滿足使用性能要求，又具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

高錳鋼襯板；消失模工藝；水韌處理；鑄態(tài)余熱

我廠生產(chǎn)的高錳鋼溜槽襯板選用國標(biāo)牌號ZG120M n13，w（M n）/w（C）＜10，實際生產(chǎn)成分為：w（C）：1.27、w（Si）：0.74、w（M n）：11.55、w（P）：0.028、S：0.016、w（M n）/w（C）：9.05.原來采用消失模頂注，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品表面質(zhì)量差，經(jīng)過一段時間的摸索，從“澆溫、澆速、澆注位置”三方面改進(jìn)，有效解決了表面質(zhì)量差的問題。在水韌處理方面，利用鑄件鑄態(tài)的余熱進(jìn)行水韌處理，既可滿足使用性能要求，又節(jié)約熱處理電耗，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

1 澆注工藝改進(jìn)

1.1 白模制作

1）選用EPS泡沫板，密度16 kg/m3~19 kg/m3，泡沫板需提前半年左右進(jìn)料，自然烘干。

襯板厚度20 m m，外形尺寸大部分是300 m m ~370 m m×300 m m~370 m m，白模按圖紙切割，縮尺按2.5%，孔的直徑單邊增加1 m m，防止鑄成后孔徑誤差影響安裝。

3）白模每組6件，間距150 m m，如果間距過小，澆注時會因金屬液的“閃流”導(dǎo)致潰型。各諸元尺寸及組模見圖1.

圖1 溜槽襯板單串組模狀態(tài)

1.2 澆注位置選擇

1）前期生產(chǎn)時采用頂注的方式，結(jié)果因為金屬液壓力大對型壁形成沖刷以及頂注時泡沫熱解殘留物的卷入，內(nèi)澆道下方出現(xiàn)凸凹不平的“沖刷痕跡”，影響鑄件外觀質(zhì)量。經(jīng)過工藝改進(jìn)，采用側(cè)注，金屬液通過橫澆道的緩沖、壓力變小、液流緩慢上升，對型壁涂料層的沖刷減輕、泡沫熱解殘留物減少；同時澆注溫度定在1 550℃~1 560℃（消失模澆注溫度要比砂型鑄造高30℃~50℃），澆注速度≤17 s/箱，負(fù)壓0.03 M Pa~0.05 M Pa，經(jīng)過多次驗證，凸凹不平的缺陷被消除，鑄件表面質(zhì)量得到提升，有缺陷件由32.9%下降到0.4%，數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1.

表1 溜槽襯板生產(chǎn)過程跟蹤質(zhì)量統(tǒng)計（部分）

2）埋箱時，在砂箱內(nèi)組簇，為提高生產(chǎn)效率，每2組用澆棒連一起，然后粘上φ40 m m的直澆道。特別注意的是，處理澆棒連接縫時，一定要用涂料膏填實，防止?jié)沧r涂層破裂形成“鐵包砂”。在箱內(nèi)放入白模之前，要提前放入吊裝框，便于澆注后吊起鑄件。埋箱狀態(tài)見圖2.

圖2 溜槽襯板埋箱內(nèi)狀態(tài)

2 水韌處理工藝改進(jìn)

2.1 常規(guī)水韌處理工藝

高錳鋼只有通過水韌處理后，才能具備良好的綜合性能。以本批襯板為例，常規(guī)水韌處理工藝為：去除澆口、飛邊、打磨后，一層層分別平整碼放在幾個熱處理框內(nèi)，然后室溫裝爐，第一階段是以低于100℃/h的升溫速度加熱到650℃~700℃，保溫1 h~1.5 h，第二階段再以低于100℃/h的升溫速度加熱到1 050℃~1 100℃，保溫0.75 h~1.5 h，最后吊出入水，入水前溫度不低于1 040℃，一個處理流程共需13 h~15 h.水箱的水要循環(huán)，處理后的水溫不應(yīng)超過50℃.常規(guī)水韌處理曲線見圖3.

圖3 鑄件壁厚＜40 mm水韌處理曲線圖

2.2 鑄態(tài)余熱水韌處理

鑄態(tài)余熱控制的難點是鑄件澆注后的入水時間和入水時的溫度，如果入水時溫度夠，及時入水，組織中的碳來不及析出，絕大部分固溶于奧氏體中；如果溫度不夠，將有大量的碳化物在晶內(nèi)或晶界析出。

由于現(xiàn)在使用的是消失模生產(chǎn)線，型砂是寶珠砂，粒度40目~70目，保溫性好，利用這一特性，只要控制好保壓時間、縮短入水時間，就能保證水韌處理的要求溫度。具體步驟如下：

1）適當(dāng)提高澆注溫度，澆注溫度提高，金屬液流動性好，鑄件表面質(zhì)量也好控制，同時也是為了減少箱內(nèi)溫降、保證水韌處理的要求溫度。澆注溫度控制在1 550℃~1 560℃.

2）白模裝箱前，要提前在箱內(nèi)放入吊裝框，便于澆注后吊起鑄件。這一點非常重要，因為鑄件凝固初期，澆口、澆道等薄弱環(huán)節(jié)強(qiáng)度非常低，容易與鑄件脫開，如果不用吊裝框，無法成串吊出鑄件。

3）為縮短開箱時間，1爐（1.5 t爐）出2包，1包澆3箱，澆1包處理1包。

4）負(fù)壓0.03M Pa~0.05M Pa，保壓時間3m i n，泄壓后7m i n內(nèi)入水。從澆注結(jié)束到入水控制在10m i n以內(nèi)。生產(chǎn)過程中開箱時間及金相抽檢見表2.

5）在澆注線旁放2個5 m3左右的水箱，交替使用，水箱內(nèi)與車間外的消失模滾筒冷卻水池分別接1個潛水泵，使用時同時開啟水泵，水箱內(nèi)的水與冷卻水池內(nèi)的水形成循環(huán)狀態(tài)，保證處理水溫低于50℃.

表2 澆注溜槽襯板開箱時間及組織抽檢（部分）

通過以上步驟進(jìn)行試驗對比：入水時間控制在10 m i n以內(nèi)，吊出的鑄件表面熾紅，溫度1 000℃以上。入水時間在10 m i n以上的，吊出的鑄件表面暗紅，溫度約800℃~900℃.水韌處理后，入水時間短的，金相為奧氏體+晶內(nèi)少量碳化物，入水時間長的，金相為奧氏體+晶內(nèi)、晶界較多碳化物。入水時間的長短金相對比圖片見圖4、圖5.

3 結(jié)論

1）用消失模生產(chǎn)薄壁高錳鋼襯板，為保證鑄件表面質(zhì)量，要注意選擇澆注位置、澆注溫度和澆注速度。

圖4 ＞10 min入水金相照片

圖5 ＜10 min入水金相照片

2）生產(chǎn)實踐表明，利用鑄態(tài)余熱進(jìn)行水韌處理的高錳鋼襯板與常規(guī)水韌處理的性能一致，能滿足使用需求。

3）與常規(guī)水韌處理相比，利用余熱水韌處理生產(chǎn)周期短，降低工人勞動強(qiáng)度，節(jié)約能源，經(jīng)測算，可降低熱處理電費286元/t，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 中國機(jī)械工程學(xué)會鑄造分會.鑄造手冊:第5卷:鑄造工藝［M］.第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［2］ 中國機(jī)械工程學(xué)會鑄造分會.鑄造手冊:第2卷:鑄鋼［M］.第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

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

［4］樊新民.熱處理工實用技術(shù)手冊［M］.第2版.江蘇科學(xué)技術(shù)出版社則，2010.

［5］ 丁建生，曹瑜強(qiáng)，劉藺勛.高錳鋼耐磨鑄件鑄態(tài)余熱水韌處理工藝研究［J］.鑄造技術(shù)，2009（30）：151-153.

Improvement of High Manganese Steel Liner EPC Process

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

High manganese steel is a product used in industrial and mining enterprises.Because of its high manganese content，high impact resistance，surface hardened layer increased with the increase of impact load，so it is a kind of wear-resistant material with good comprehensive properties.Using improved EPC process to produce production of high manganese steel lining board，the surface quality can be improved.Because of the high heat retaining property of pearl sand，water toughening treatment using waste heat of casting not only meets the requirements of the use of performance，and has significant economic benefits.

high manganese steel liner，EPC process，water toughening treatment，waste heat of casting

TG242

A

1674-6694（2017）04-0021-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2017.04.008

2017-06-10

吳軍（1974-），男，河南信陽人，工程師，主要從事鑄造技術(shù)工作。