大型鑄件多包澆注技術(shù)實踐

劉金旺

（石家莊強大泵業(yè)集團有限責(zé)任公司，河北石家莊 050035）

大型鑄件多包澆注技術(shù)實踐

劉金旺

（石家莊強大泵業(yè)集團有限責(zé)任公司，河北石家莊 050035）

根據(jù)大型鑄件結(jié)構(gòu)，設(shè)計澆冒口系統(tǒng)。采用了7爐同時熔煉、雙漏包鐵液從兩端澆注的工藝，解決了鑄造車間不能獨立鑄造大型鑄件的難題。通過生產(chǎn)實踐，取得了良好的效果。

中頻爐；澆冒口；漏包澆注

挖泥泵是目前疏浚行業(yè)的專業(yè)用泵，隨著疏浚行業(yè)的發(fā)展，挖泥船越來越大，我們公司承接的鑄件產(chǎn)品也逐漸趨于大型化。在澆注挖泥泵體類大型鑄件時，受到單個車間熔煉能力的限制，需要跨車間多爐多包聯(lián)合澆注，才能滿足要求。

為此渣漿鑄造車間成立了大型鑄件多包澆注技術(shù)研究的試驗小組，以公司生產(chǎn)的TK1200項目中的護套為研究對象，進行跨車間多爐多包聯(lián)合澆注試驗。其目的是研究生產(chǎn)過程中聯(lián)合開爐和澆注工藝，加強過程控制和銜接，制訂科學(xué)合理的操作控制規(guī)程，解決大型鑄件澆注困難問題。

1 試驗計劃

1.1 試驗鑄件

材質(zhì)：KBTD

零件尺寸：4461×3934×1247（mm）

零件重量：20t

澆注重量：28t

試驗澆注鑄件TK1200護套三維實體示意圖見圖1。

1.2 技術(shù)性能要求

（1）金相組織：TK1200護套高鉻鑄鐵件的金相組織為共晶碳化物+馬氏體基體+二次碳化物+少量殘余奧氏體。

（2）力學(xué)性能：TK1200護套高鉻鑄鐵件的力學(xué)性能要求見表1。

表1 TK1200護套高鉻鑄鐵件的供貨態(tài)力學(xué)性能

（3）澆注系統(tǒng)設(shè)計。零件重量20t，按照正常的鑄造工藝出品率，澆注重量應(yīng)在28t左右，故采用漏包澆注，還要雙澆。根據(jù)澆注重量，包孔直徑確定為70mm，選擇 F包孔∶F直∶F橫∶F內(nèi)=1:1.5～2:1～1.5:2～4 的封閉式與開放式結(jié)合的澆注系統(tǒng)。根據(jù)澆道磚的規(guī)格，確定直澆道?90mm，橫澆道?70mm，內(nèi)澆道?50mm。最終確定 F阻＝F包孔＝F橫＝3846mm2，F(xiàn)直=6359mm2，F(xiàn)內(nèi)=11775mm2。F包孔∶F直∶F橫∶F內(nèi)=1:1.65:1:3。

（4）冒口設(shè)計。根據(jù)高鉻抗磨白口鑄鐵的凝固特點，采用順序凝固原則，在護套的最高部位設(shè)置頂冒口，不易放頂冒口的部位設(shè)置側(cè)冒口。按照比例法確定冒口共11個，?350mm，高度為800mm。

（5）澆注溫度和澆注時間。合理選擇聯(lián)合澆注大型鑄件的澆注溫度，不僅關(guān)系到鑄件的質(zhì)量，而且直接影響著澆注的成功與失敗。正確選擇澆注溫度，既要考慮鐵液能迅速注滿型腔，避免鑄件澆不足、冷隔、夾雜、氣孔等缺陷，同時又要考慮冒口正常補縮，避免鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松、熱裂以及鑄件表面皺皮等缺陷。根據(jù)合金的特性，結(jié)合鑄件結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場澆注條件，確定澆注溫度為1360℃～1420℃。

澆注時間對鑄件質(zhì)量有重要影響，尤其是多包澆注大型鑄件的澆注時間對鑄件質(zhì)量更重要，如果澆注時間太長，容易產(chǎn)生澆不足和冷隔等缺陷，而且鑄型上表面長時間受高溫鐵液的烘烤，產(chǎn)生夾砂、粘砂的可能性增大，特別是澆注位置上方有大平面時更為突出。如果澆注時間太短，鐵液對型腔的沖擊大，易帶入氣體和渣粒，造成沖砂、渣眼、氣孔等缺陷，還有可能引起抬箱，不利于獲得較為致密的鑄件。澆注時間通常根據(jù)在一定條件下得到的經(jīng)驗公式進行計算，對于重型鑄件可采用下式：

t=S×G1/2

式中 S為系數(shù)，S根據(jù)該護套壁厚確定為1.89

t=1.89×280001/2=316（s）

（6）鑄造CAE驗證。按照設(shè)計好的鑄造工藝參數(shù)進行三維實體造型，并將工藝的三維實體輸入鑄造CAE系統(tǒng)進行數(shù)值計算模擬（計算過程略）。

最終縮孔縮松顯示見圖2。

表2 鑄造CAE計算參數(shù)列表

從圖2中可見縮孔可能存在部位主要分布在澆道和冒口的中心部位，鑄件中不存在明顯的縮孔或縮松，從計算機數(shù)值模擬的結(jié)果看，可以認為設(shè)計的鑄造工藝方案是可行的。

2 生產(chǎn)過程

2.1 生產(chǎn)前準備

（1）準備原輔材料，制作澆注時所用的澆注架、澆注平臺。

（2）澆包配制，渣漿鑄造車間準備1個10t漏包、1個5t搖包、1個3t搖包，水泵鑄造車間準備1個10t漏包。對其進行打包、烤包。

（3）為了澆注時節(jié)省時間，提前把2個10t漏包在澆注平臺上進行對眼，并在平臺及漏包上做好標記。

（4）該鑄件澆注由渣漿和水泵兩個鑄造車間提供鐵液，渣漿鑄造車間開4個爐口，2個5t中頻爐、2個3t中頻爐；水泵鑄造車間開3個爐口，1個3t電弧爐、2個5t中頻爐。

（5）開爐前，檢查各電氣設(shè)備是否正常，以及各中頻爐爐襯是否完好。

2.2 熔煉

兩車間熔煉班組協(xié)商好后，同時開爐進行熔煉，爐料熔化成鐵液后進行取樣送光譜室檢測成分，根據(jù)結(jié)果進行調(diào)節(jié)鐵液成分，使其最終達到成分標準方為鐵液合格。

2.3 澆注

（1）當兩車間各爐口成分檢測合格后，兩車間熔煉班組協(xié)商好出爐順序和出爐溫度，把各爐口的溫度提高到所需要求。

（2）首先，由渣漿車間提供一個烤好的5t搖包運送到水泵車間，水泵車間先用烤好的10t漏包接取3t電弧爐和一個5t中頻爐內(nèi)的鐵液，接鐵液前把精煉劑放入包內(nèi)，用測溫儀測量爐內(nèi)鐵液溫度，要求為1530℃方可出爐，把該漏包接滿；然后用5t搖包接取另一個5t中頻爐內(nèi)的鐵液，接鐵液前把精煉劑放入包內(nèi)，用測溫儀測量爐內(nèi)鐵液溫度，要求為1500℃方可出爐；此時渣漿車間也用10t漏包開始接取2個5t中頻爐內(nèi)鐵液和一個3t中頻爐內(nèi)鐵液，接鐵液前把精煉劑放入包內(nèi)，用測溫儀測量爐內(nèi)鐵液溫度，要求為1440℃方可出爐。

（3）渣漿車間的10t漏包先放在澆注平臺上并與提前對眼時的位置對齊，此時水泵車間的2包鐵液也已運到，先用天車把其10t漏包吊起放在澆注平臺并與對眼時的位置對齊，然后用天車把5t搖包吊起接到水泵車間提供的10t漏包上方。

（4）用測溫儀測量兩個漏包鐵液溫度，如果溫度降到澆注溫度要求的范圍內(nèi)便可以進行澆注了。先打開水泵車間提供的10t漏包，同時把5t搖包內(nèi)的鐵液快速倒入漏包內(nèi)，并用秒表開始計時，然后在打開渣漿車間的10t漏包進行澆注，澆注過程中用酒精進行引氣。

（5）先讓水泵車間的10t漏包中的鐵液漏完并把該包吊走，再把渣漿車間的10t漏包內(nèi)的鐵液漏完后吊走；把渣漿車間爐內(nèi)的鐵液提高溫度，用3t搖包接取后對冒口進行逐一補澆，補澆完成后在各冒口撒上保溫劑，使冒口內(nèi)鐵液能夠起到充分補縮的作用。

（6）最后，用搖包對試塊進行澆注。

3 檢驗結(jié)果

（1）金相組織。TK1200護套金相組織為共晶碳化物+馬氏體基體+二次碳化物+少量殘余奧氏體。

（2）力學(xué)性能。TK1200護套力學(xué)性能見表3。

（3）澆注溫度為1370℃，澆注時間為349s。

表3 TK1200護套力學(xué)性能

4 結(jié)語

（1）跨車間多爐多包聯(lián)合澆注時，提前做好生產(chǎn)前準備是保證鑄件順利澆注的前提。

（2）跨車間轉(zhuǎn)運鐵液時，要注意抓緊時間，防止時間過長導(dǎo)致鐵液溫度降于澆注溫度以下，甚至漏包包眼打不開影響澆注。

（3）此次澆注時間與估算時間基本相同，以后可以通過加強銜接控制來加快澆注速度。

（4）通過生產(chǎn)試驗，加強過程控制和銜接，制訂出科學(xué)合理的操作控制規(guī)程，解決大型件生產(chǎn)問題。

[1]《鑄造手冊》鑄鐵分冊[M].北京：機械工業(yè)出版社.1995.

[2]劉虹.雙包澆注鋼錠模大平板的鑄造工藝[J].鑄造，2003，52.

[3]李魁盛主編，鑄造工藝原理[M].北京：機械工藝出版社.1989.

Practice in Multiple Ladles Pouring Technology for Large Casting

LIU JinWang
(Shijiazhuang Kingda Pump Industrial Group Co.Ltd.,Shijiazhuang 050035,Heibei China)

The running and feeding system have been designed upon large casting structure.The puzzle that large casting unable to be cast by foundry shop itself has been solved with technology that melting by 7 furnaces at the same time and pouring from both ends by 2 bottom pour ladles,with favorable effect gained in practice.

Medium frequency furnace;Gating and Risering;Bottom pour ladle cast

TG244;

B；

1006－9658（2012）02－0018-3

2011－12－10

稿件編號：2011－170

劉金旺（1981－），男，助理工程師，主要從事大型水泵鑄件生產(chǎn)工藝和高鉻鑄鐵熔煉研究工作