鑄造用過濾布在風(fēng)電鑄件上的應(yīng)用

黃漢云，孫中民

（1.南通開放大學(xué)，江蘇南通 226006；2.無錫赫夫曼鑄造科技有限公司，江蘇無錫 214072）

鑄造用過濾布主要成份是SiO2（含量達(dá)90%以上），有一定的高溫工作特性，為非脆性材料，沒有高溫化學(xué)反應(yīng)傾向。過濾布主要起到過濾鐵水中夾雜物的作用，對(duì)鐵水有一定的整流作用，但整流作用比直孔過濾器小。目前，過濾布主要用于澆注時(shí)間大于2 min的大中型鑄鐵件的過濾，國內(nèi)在風(fēng)電鑄件的生產(chǎn)上使用的最多。典型的使用鑄造廠有江蘇吉鑫風(fēng)能科技股份有限公司、江蘇一汽鑄造有限公司。

目前，國內(nèi)使用的鑄造用過濾布主要是進(jìn)口產(chǎn)品，典型的生產(chǎn)商有德國Culimeta過濾布。但現(xiàn)在國內(nèi)也有企業(yè)生產(chǎn)鑄造用過濾布，并已應(yīng)用于鑄造廠。現(xiàn)在應(yīng)用的普通過濾布因工作溫度受限，已開始在普通過濾網(wǎng)布上應(yīng)用先進(jìn)涂層生產(chǎn)工藝，使得過濾布的工作溫度提高很多，可達(dá)1450℃～1500℃，可以對(duì)鐵水起到更好的過濾效果。圖1、圖2分別為普通過濾布及加涂層的過濾布。

1 過濾布的主要規(guī)格

圖1 普通過濾布（偏白色）

圖2 加涂層過濾布（偏深色）

目前使用的過濾布的孔徑主要有1.5mm×1.5mm和2.0mm×2.0mm兩種，過濾布的門幅寬度有880mm和1 200 mm兩種。過濾布的熔化溫度可達(dá)1 700℃.

2 使用工藝介紹

過濾布能有效地?fù)踝倓傞_始澆注時(shí)的鐵水中的夾雜物，而開澆時(shí)的鐵水一般是最“臟”的。在澆注過程中由于鐵水的沖刷及較高的鐵水靜壓頭，過濾布經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生破裂問題，但過濾布在高溫下有較好的韌性，破裂的過濾布不但不會(huì)產(chǎn)生碎片掉下來進(jìn)入鑄件中，而且還能把已擋住的夾雜物吸附住，不讓夾雜物進(jìn)入鑄件中。另外澆注過程中過濾布也易于變形，澆注后網(wǎng)孔的尺寸往往比澆注前要大。

過濾布與相應(yīng)的砂芯和型腔組成了過濾網(wǎng)，鐵液流經(jīng)過濾網(wǎng)時(shí)，對(duì)鐵液起到過濾作用，擋住了鐵液中的夾雜物，避免其進(jìn)入鑄件型腔，同時(shí)還可以降低鐵液流動(dòng)速度而減少鐵液紊流程度，以減少鐵液二次氧化形成夾渣。

根據(jù)國內(nèi)一些鑄造廠使用過濾布的成熟經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出如下的使用工藝：

1）首先根據(jù)鑄件澆注重量和過濾布單位面積的過鐵能力或按橫澆道截面積的3～5倍（經(jīng)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)），計(jì)算出過濾網(wǎng)的過濾截面積；

2）根據(jù)過濾截面積和鑄件型板布局，設(shè)計(jì)過濾網(wǎng)坭芯。圖3為三種型號(hào)過濾網(wǎng)坭芯示意圖，分別為四孔、二孔、單孔三種過濾網(wǎng)坭芯；

圖3 三種型號(hào)過濾網(wǎng)坭芯示意圖

3）使用樹脂砂做出過濾網(wǎng)坭芯；

4）在過濾網(wǎng)坭芯上按照一定的工藝將過濾布包覆好，用排釘將過濾布固定在過濾網(wǎng)坭芯上，形成過濾坭芯，如圖4所示；

5）根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)過濾坭芯和橫澆道，確保鐵液全部從過濾網(wǎng)通過。設(shè)計(jì)過濾坭芯時(shí)要注意，如果過濾坭芯尺寸太大，過濾坭芯會(huì)壓壞；如果設(shè)計(jì)的過濾坭芯尺寸太小，鐵水會(huì)從披縫中通過，造成夾渣物不能被攔截，進(jìn)入鑄型型腔。圖5為兩種放置過濾坭芯的過濾橫澆道示意圖，a）圖表示左右對(duì)稱放置二個(gè)過濾坭芯，b）圖表示單邊放置一個(gè)過濾坭芯；

圖4 過濾布與坭芯的包覆示意圖

圖5 兩種放置過濾據(jù)芯的過濾橫澆道示意圖

6）安放過濾坭芯的位置應(yīng)距離直澆道200 mm以上；

7）過濾坭芯安放位置前方應(yīng)采用喇叭口過濾。

過濾坭芯實(shí)物見圖6.

圖6 過濾坭芯實(shí)物

3 關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)對(duì)鑄件質(zhì)量的影響

3.1 耐高溫性能

耐高溫性能即最大工作溫度，決定了能否保持形狀及物理過濾的作用?？梢杂脴?biāo)準(zhǔn)重量高溫下沖擊模擬測(cè)試來驗(yàn)證其耐高溫性能，見圖7.測(cè)試時(shí)，在周邊固定、拉平的過濾布上靜止放置一個(gè)鋼球，鋼球最大直徑為12 cm，質(zhì)量為7.3 kg.然后用噴燈在過濾布下面燃燒，對(duì)過濾布進(jìn)行加熱。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)過濾布上的溫度達(dá)到1 200℃時(shí)，鋼球沒有把過濾布?jí)浩频脑?，耐高溫性能就為合格?/p>

圖7 標(biāo)準(zhǔn)重量高溫下沖擊模擬測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)照片

圖8 1.5 MW風(fēng)電底座放置過濾坭芯工藝圖

3.2 拉伸強(qiáng)度

拉伸強(qiáng)度高，在操作過程中不易破損，在澆注過程中不易破裂，或變形量較小，都是對(duì)過濾效果的保證。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，合適的拉伸強(qiáng)度為：經(jīng)度拉伸強(qiáng)度≥1 470 N，緯度拉伸強(qiáng)度≥980 N.

4 使用情況

澆注1.5 MW風(fēng)電底座放置過濾坭芯工藝圖見圖8.鑄件重量為13500kg，澆注重量17500kg，溫度為1365℃，澆注時(shí)間為245 s，保溫時(shí)間100 h.經(jīng)UT、MT檢測(cè)后，鑄件質(zhì)量完全達(dá)到技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)：

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