30MW無磁壓圈鑄件工藝優化及質量控制

■馮秀民，裴林，白士勇

1. 缺陷分析

我公司生產的30MW無磁壓圈鑄件產生的主要缺陷為冷隔和粘砂，缺陷有共性，冷隔多發生在最后一澆上下法蘭處，粘砂多產生在立筋圓角處。兩種缺陷共存是由于鑄件澆注時為一爐多澆，澆注溫度和充型速度存在差異，而鑄件壁厚不均勻，型腔各部位鋼液上升速度也存在差異。

原工藝為了解決鑄件冷隔問題，采用提高澆注溫度的方式，這樣雖然冷隔問題得到了緩解，而粘砂缺陷很嚴重。無磁鋼材質為ZG25Mn18Cr4，這種材質熔點不高，且鋼液流動性相對較好，用提高澆注溫度來解決鑄件冷隔缺陷效果并不明顯，而負面作用卻很大，粘砂、砂眼等缺陷問題明顯增多且很嚴重。

我們對充型時鑄件型腔內各部位鋼液的上升速度進行計算，結合鑄件產生冷隔的位置，得出鋼液上升速度不足是產生冷隔的主要原因，從這方面入手我們進行了技術準備及生產試制工作。

2. 制訂試制方案及目的

（1）降低澆注溫度，暫定澆注溫度下調30℃。

（2）調整澆注系統，目的是提高鋼液在鑄型中的上升速度。①鋼包注口增大。②增加澆注系統的開放程度。③設計專用陶瓷管磚固化澆注系統，讓鋼液在澆道中流動順暢。

（3）冒口調整，使用發熱冒口替換普通冒口，目的是提高鑄件工藝出品率，降低成本。

3. 技術準備

（1）鑄造工藝方案 如圖1所示。

（2）工藝參數計算 ①經計算，ZG25Mn18Cr4鋼熔點為1430~1440℃。②充型能力計算，如圖2、附表所示。

圖1 鑄造工藝

鋼液上升速度分布表 （m/s）

圖2 剖面

（3）計算機數值模擬 冒口使用發熱冒口，總鋼液量單件減少1300k g，圖3是新工藝模擬結果，可滿足鑄件質量要求。

4. 過程質量控制措施

（1）明確工藝流程，設定質量見證點。流程圖4中，R為文件見證，H為停工待檢點。

圖3 X-RAY模擬結果

圖4 工序流程

（2）編制質量控制技術文件。編制專用制造大綱，明確并固化生產操作過程；編制質量計劃對各工序關鍵點質量進行監控管理。

5. 生產試制

對6件（2爐次）鑄件進行試制生產，6件產品質量有明顯好轉，對比6件產品表面質量，每爐的第一、第二澆鑄件表面很好，一次交檢合格，第三澆鑄件在上法蘭背面（上升速度最慢區域）存在冷隔，下序加工時可以完全去除，不用修復。目前，該工藝已批量應用于實際生產，并推廣到同類產品，且正在根據鑄件具體結構做工藝調整工作，應用效果如圖5、圖6所示。

圖5 打箱后鑄件表面情況

圖6 調整后鑄件表面照片

6. 結語

通過生產試制驗證了工藝措施的正確，提高型腔鋼液的上升速度是解決該類產品表面冷隔的正確方法。澆注溫度不能過高，試制時澆注溫度為1530～1540℃，實際澆注時第三澆次的澆注溫度應在1525～1535℃，結合我公司采用鑄型材料的實際情況，這個澆注溫度是比較適合的，根據試制結果對于ZG25Mn18Cr4鋼無磁壓圈鑄件，澆注時鋼液上升速度要大于5mm/s，才可以徹底消除表面冷隔缺陷。另外，用保溫冒口代替普通砂型冒口，鑄件工藝出品率提高明顯，大幅降低了成本。