裝煤孔蓋鑄造工藝優(yōu)化*

王玉琛, 郭銳文

(酒鋼集團西部重工股份有限公司，甘肅 嘉峪關 735100)

0 引 言

圖1 裝煤孔蓋結構示意圖

裝煤孔蓋是焦爐裝煤后密封裝煤孔的專用爐體設備[1]，設計材質一般為RuT340，要求整體鑄造成型。圖1為酒鋼集團西部重工股份有限公司近期承接的某焦化廠的裝煤孔蓋結構示意圖。如圖所示，該裝煤孔蓋的上表面為Φ531的平面，底部為Φ212的孔，下部外側SR547的球面、SR547球面與Φ531面之間連接的錐面是與裝煤孔座裝配時的密封面。圖中，SR547球面與Φ531面之間連接的錐面和Φ370平面在鑄造后需要加工成型。

1 傳統(tǒng)的裝煤孔蓋鑄造工藝及存在的問題

1.1 傳統(tǒng)的裝煤孔蓋鑄造工藝

多年以來，我公司一直采用樹脂砂造型工藝生產裝煤孔蓋。傳統(tǒng)的裝煤孔蓋鑄造工藝采用單件實樣造型鑄造工藝。如圖2所示，其分型面選用Φ370平面。為了滿足裝煤孔蓋的起模要求，特意將Φ370平面與最大外圓Φ531之間的連接面更改為加工平面，并將其與Φ370平面設計為共面。圖中黑色區(qū)域為加工余量，根據相關資料[2]，裝煤孔蓋各個需要加工成型位置的加工余量均設計為6 mm。

圖2 裝煤孔蓋傳統(tǒng)鑄造工藝

根據工藝設計，1#、2#砂芯均采用整體砂芯，其中1#砂芯底部設置芯頭，芯頭高度為45 mm[2]。2#砂芯不設置芯頭，在合箱前使用劃線定位的方法用粘接劑固定在上箱上再進行合箱作業(yè)。1#砂芯金額2#砂芯的垂直方向設置芯撐2件，以防止在澆注過程中1#砂芯在鐵水壓力中漂浮偏移，同時一定程度防止2#砂芯在鐵水中漂移。

在澆注系統(tǒng)的設計方面，選用頂部注入的方式，從分型面位置進行澆注。

1.2 生產過程中存在的問題

根據如上工藝生產出的裝煤孔蓋主要存在以下幾個問題：

(1)Φ370平面與最大外圓Φ531之間的連接面處加工余量過大，局部超過16 mm；

(2) 工藝圖中的1#砂芯與2#砂芯之間出現壁厚不均缺陷；

(3) 個別鑄件鑄造飛邊過厚；

(4) 生產效率低下。

原因分析如下：

(1) 為了考慮起模方便，將Φ370平面與最大外圓Φ531之間的連接面更改為加工平面，并將其與Φ370平面設計為共面，導致該位置局部加工余量超過16 mm；

(2) 2#砂芯采用手工劃線定位，操作人員技能水平層次不齊，導致部分鑄件1#砂芯和2#砂芯之間的位置出現壁厚不均[3]的缺陷；

(3) 造型過程中存在平臺不平整、砂芯不規(guī)范等諸多因素，致使出現個別鑄件飛邊過厚的情況；

(4) 2#砂芯手工劃線，樹脂砂實樣造型均影響造型、合箱的效率。

2 裝煤孔蓋鑄造工藝優(yōu)化及實踐效果

2.1 裝煤孔蓋鑄造工藝優(yōu)化

圖3 優(yōu)化后的裝煤孔蓋鑄造工藝

為了解決傳統(tǒng)鑄造工藝生產時出現的質量問題和提高生產效率，經過對裝煤孔蓋的結構進行分析，對其鑄造工藝進行了一定程度的優(yōu)化。如圖3所示。

根據裝煤孔蓋結構和現有工裝，將其工藝定位模板造型。如圖2所示，分型(模)面選擇在留有加工余量的鑄件圖中的最大外圓處。將1#砂芯和鑄件圖中最大外圓下方的部分均放置在下箱，其余放置在上箱。

鑄件的加工余量均設計為6 mm，所有加工表面的加工余量均設置到相鄰的非加工面的延伸線上為止，圖中黑色區(qū)域為加工余量。2#砂芯設置芯頭。設置分型負數為2 mm，其中上、下型各設置分型負數1 mm。

圖4為分型面位置鑄件及澆注系統(tǒng)、定位塊、定位銷分布圖。圖中，定位塊和定位銷各設置4處，以防止鑄件錯箱；內澆道設置8處，形狀為扁平狀；橫澆道兩道，相互垂直布置；圖中虛線為砂箱內側框架。

在造型時，上、下模板和1#、2#砂芯同時造型。起模后，將2#砂芯用粘接劑固定在上型中，然后再進行刷涂料。合箱過程中在1#砂芯和2#砂芯的垂直方向設置芯撐2件。

澆注系統(tǒng)設計為中間注入形式，即從分型面處的下型注入進行澆注。

圖4 分型面位置鑄件分布圖 1.定位塊(四處) 2.定位銷(四處) 3.內澆道(八處) 4.橫澆道(兩處) 5.直澆道(直澆道窩) 6.鑄件最大外圓 7.砂箱內側

2.2 生產實踐效果

在工藝優(yōu)化后，經過對所生產的100余件裝煤孔蓋進行檢查，裝煤孔蓋的加工余量基本處于4～6 mm之間，符合工藝設計要求；1#砂芯和2#砂芯之間也未再次出現壁厚不均的缺陷。

采用的模板造型工藝，上、下模板和1#砂芯、2#砂芯可同時造型，在合箱過程中，兩個砂型都有相對應的芯頭定位，效率比傳統(tǒng)鑄造工藝提高了一倍以上。

3 結 語

采用模板造型工藝生產裝煤孔蓋，選擇其最大外圓位置作為分型面，設置一定的分型負數，提高定位裝置的準確性，可以有效地提高裝煤孔蓋的鑄造質量，同時，也可以提高生產效率一倍以上。

[1] 楊衛(wèi)華,周 華.6 m焦爐整體型裝煤孔蓋的改進[J].冶金設備管理與維修,2017(3):42-43.

[2] 李宏英,趙成志.鑄造工藝設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.

[3] 日本鑄造工學會.鑄造缺陷及對策[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.