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      樹脂砂鑄鋼件澆注陶管的開發(fā)和應(yīng)用

      2014-08-22 10:28:18唐賢其
      大型鑄鍛件 2014年5期
      關(guān)鍵詞:鑄鋼件厚壁船用

      唐賢其 陳 磊

      (中國第二重型機(jī)械集團(tuán)公司,四川618013)

      樹脂砂鑄鋼件澆注陶管的開發(fā)和應(yīng)用

      唐賢其 陳 磊

      (中國第二重型機(jī)械集團(tuán)公司,四川618013)

      結(jié)合樹脂自硬砂工藝的需要,針對原使用的厚壁流鋼磚管存在的問題,開發(fā)和應(yīng)用了薄壁、輕質(zhì)、耐鋼液沖刷和侵蝕的新型澆注陶管,滿足了樹脂自硬砂工藝的生產(chǎn)需要,并進(jìn)一步提高了所生產(chǎn)鑄鋼件的質(zhì)量。

      樹脂自硬砂;鑄件;澆注陶管

      在采用粘土砂、水玻璃砂工藝時(shí),由于型砂流動性差而需要采用搗固機(jī)進(jìn)行強(qiáng)力緊實(shí)。因此,一般都使用粘土質(zhì)的厚壁流鋼磚管,但這種流鋼磚管存在較多問題,主要體現(xiàn)在以下三個方面:

      (1)重量大、廢料多。由于這種流鋼磚管壁厚大,重量相對也大,操作者在搬運(yùn)、使用過程中很不方便,鑄件在澆注后所產(chǎn)生的廢料也很多,不環(huán)保。

      (2)生產(chǎn)效率低。使用這種流鋼磚管,一般是在造型過程中撞砂到合適位置時(shí)再根據(jù)鑄造工藝的要求將帶有止口的磚管一個一個地連接成所需要的鑄件澆注系統(tǒng),生產(chǎn)效率低。

      (3)影響鑄件質(zhì)量。這種厚壁流鋼磚管在連接成鑄件澆注系統(tǒng)的過程中容易將砂粒帶入澆注系統(tǒng)內(nèi),從而造成鑄件夾砂缺陷。更為嚴(yán)重的是制作這種厚壁流鋼磚管的材料不耐高溫金屬液的沖刷和侵蝕,在鑄件澆注過程中沖刷、侵蝕、脫落下來的材料除部分能夠上浮到鑄件表面及冒口外,其余將在鑄件內(nèi)部形成細(xì)小夾渣。這都將對鑄件質(zhì)量造成不利影響,對于大型鑄鋼件其情況更為嚴(yán)重。圖1是在鋼水量約100 t的鑄件澆注系統(tǒng)中,在?140 mm橫澆道部位使用原厚壁流鋼磚管澆注后,其橫澆道棒的表面及相應(yīng)流鋼磚管殘余物內(nèi)表面的狀態(tài)。

      從圖1可以看出,使用這種粘土質(zhì)厚壁流鋼、磚管的鑄件澆道棒表面非常粗糙,存在大量毛刺,在磚管殘余物內(nèi)表面布滿了由高溫金屬液沖刷和侵蝕所形成的空洞、凹坑以及殘?jiān)?。這種現(xiàn)象非常嚴(yán)重和普遍,認(rèn)為是鑄鋼件產(chǎn)生夾雜缺陷的原因之一。

      圖1 ?140 mm原厚壁流鋼磚管使用效果Figure1 The using effect of ?140 mm original thick wall runner brick tube

      隨著二重鑄件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和用戶對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高,原來使用的厚壁流鋼磚管已不能滿足技術(shù)進(jìn)步的要求。為此,在結(jié)合我公司全面推廣應(yīng)用樹脂自硬砂工藝的條件下,針對原來厚壁流鋼磚管存在的問題,開發(fā)并推廣應(yīng)用了薄壁、輕質(zhì)、耐鋼水沖刷和侵蝕的新型流鋼磚管(澆注陶管),滿足了高品質(zhì)鑄鋼件的生產(chǎn)需要。

      1 造型操作需求

      二重鑄件造型采用的是堿性酚醛樹脂砂工藝,其屬于常溫自硬性的樹脂砂。該樹脂砂流動性非常好,造型過程中不需要進(jìn)行強(qiáng)力緊實(shí)操作,但樹脂自硬砂有可使用時(shí)間的要求。要保證鑄型質(zhì)量,就必須在型砂具有良好狀態(tài)的情況下完成相關(guān)的各種造型操作,而鑄鋼件澆注系統(tǒng)的連接組裝是影響造型操作時(shí)間長短的一個重要因素。

      二重鑄鋼件的生產(chǎn)特點(diǎn)為手工造型、單件或小批量生產(chǎn),鑄件產(chǎn)品涉及冶金軋鋼、電站、礦山、鍛壓、石油化工、船用件等。鑄件重量從不足100 kg到約500 t。這些鑄件的結(jié)構(gòu)各異,澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)差別很大,特別是大型鑄鋼件的澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,其連接過程需要較長的時(shí)間。因此,如何提高造型過程中鑄件澆注系統(tǒng)連接效率和質(zhì)量,這是采用樹脂自硬砂造型工藝所要考慮的問題。

      2 澆注陶管的開發(fā)

      2.1 基本要求

      針對原厚壁粘土質(zhì)流鋼磚管存在的問題,在結(jié)合樹脂自硬砂及造型生產(chǎn)操作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,對所開發(fā)澆注系統(tǒng)磚管提出了以下要求:

      2.1.1 材料要求

      二重所生產(chǎn)鑄鋼件主要為大型鑄鋼件,澆鑄時(shí)間較長,對流鋼磚管的熱作用和沖刷作用更加劇烈。因此,要求所開發(fā)的澆注陶管應(yīng)具有優(yōu)良的高溫?zé)岱€(wěn)定性,能夠耐高溫鋼水的沖刷和侵蝕,以避免鑄鋼件在澆注過程中帶入非金屬夾渣物。特別是在大型鑄鋼件的澆注過程中,能夠抵抗不同鋼液(碳素鋼、低合金鋼、高合金鋼)長時(shí)間的熱作用,不侵蝕、不剝落、不破碎、不開裂。

      2.1.2 結(jié)構(gòu)要求

      (1)采用薄壁、輕質(zhì)設(shè)計(jì)。降低操作者的勞動強(qiáng)度,減少鑄造過程所產(chǎn)生的廢料。

      (2)結(jié)構(gòu)合理。能夠輕便、靈活、快速地構(gòu)成不同大小、不同復(fù)雜程度鑄鋼件的澆注系統(tǒng)。

      2.1.3 規(guī)格及外觀質(zhì)量要求

      (1)在滿足不同大小鑄鋼件手工造型生產(chǎn)條件下,盡可能地減少磚管的種類和數(shù)量,以方便造型現(xiàn)場的使用和管理。

      (2)所制作的磚管內(nèi)外表面應(yīng)光滑平整,不變形,無孔洞、裂紋缺陷。

      (3)磚管的尺寸應(yīng)嚴(yán)格控制,確保不同類型澆注系統(tǒng)磚管之間的快速連接。

      2.2 澆注陶管的開發(fā)

      鑄鋼件的澆注系統(tǒng)就是將高溫液態(tài)金屬平穩(wěn)地引入鑄件型腔的專用通道,主要由澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道組成,并按全開放式設(shè)計(jì)。根據(jù)鑄鋼件的結(jié)構(gòu)、大小、質(zhì)量要求,可采用底返式、底注式、中注式、上注式以及緩沖階梯式澆注系統(tǒng),所采用澆注系統(tǒng)的形式和材料對鑄件的質(zhì)量均有較大的影響。

      因此, 在綜合考慮二重產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、鑄鋼件生產(chǎn)、樹脂砂造型操作特點(diǎn)等諸因素的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并開發(fā)出了適用于樹脂自硬砂工藝使用的系列規(guī)格、形狀的新型流鋼磚管(鑄鋼件澆注陶管),能夠方便、靈活、快捷地構(gòu)成不同大小、不同復(fù)雜程度的鑄鋼件澆注系統(tǒng)。

      2.2.1 陶管壁厚

      樹脂砂具有優(yōu)良的流動性,型砂的緊實(shí)操作相對簡化,因此不需要進(jìn)行強(qiáng)力緊實(shí)。對磚管抗壓、抗沖擊的要求明顯降低,但必須能夠抵抗制造、成品搬運(yùn)、型砂重壓及一般的緊實(shí)操作以及高溫金屬液體的沖擊、靜壓而不破碎。

      根據(jù)生產(chǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù),確定了新型流鋼磚管(鑄鋼件澆注陶管)的合理壁厚,見表1。

      表1 鑄鋼件樹脂自硬砂工藝用澆注陶管的壁厚Table 1 Wall thicknesses of pottery pipes for pouring in resin self-hardening sand process of steel castings

      由于鑄鋼件澆注陶管的壁厚不到原厚壁流鋼磚管的三分之一,其重量同原厚壁磚管相比有顯著的降低,操作使用非常方便。陶管制造所用的材料也較以前減少,鑄造排放廢料降低更有利于環(huán)保。

      2.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      流鋼磚管的設(shè)計(jì)主要包括類型和規(guī)格兩個方面。根據(jù)設(shè)計(jì)鑄鋼件澆注系統(tǒng)的基本原則和構(gòu)成澆注系統(tǒng)的基本要素,完成了樹脂砂鑄鋼件澆注陶管的設(shè)計(jì)。

      主要類型有:

      (1)等徑二通:用于構(gòu)成直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道的基本組成部分,并有短管做調(diào)節(jié)。

      圖2 兩種流鋼磚管在?140 mm橫澆道上的對比試驗(yàn)Figure 2 Comparison test on ?140 mm cross gate between two kinds of runner brick tubes

      (2)等徑三通:用于實(shí)現(xiàn)澆注系統(tǒng)中鋼液的分流。

      (3)變徑二通:實(shí)現(xiàn)橫澆道、內(nèi)澆道之間的轉(zhuǎn)換,并簡化三通的結(jié)構(gòu)和種類。

      (4)尾管:用于直澆道、橫澆道的轉(zhuǎn)向部位。

      (5)等徑接頭:用于分段澆注系統(tǒng)的快速連接,并避免砂粒在連接過程中進(jìn)入澆道內(nèi)。

      (6)變徑內(nèi)澆口:用于薄壁、弧面鑄件內(nèi)澆道的出口部位,可降低鋼水對砂型的沖刷作用。

      (7)彎管:用于調(diào)整橫、內(nèi)澆道的角度。

      (8)其它特殊用途的澆注陶管。

      主要規(guī)格(內(nèi)徑):從?35 mm~?140 mm,可適用于不同結(jié)構(gòu)大、中、小型鑄鋼件的樹脂砂造型生產(chǎn)。

      此外,為了保證各類型和規(guī)格的澆注陶管在使用過程中能順利地連接成所需鑄件澆注系統(tǒng),其形狀尺寸、配合公差均應(yīng)滿足要求。

      2.2.3 澆注陶管的制造

      同耐材制造單位合作,經(jīng)過現(xiàn)場反復(fù)試驗(yàn)及調(diào)整,解決了薄壁鑄鋼件澆注陶管變形和選材問題。完成了最大直徑至?140 mm的系列薄壁鑄鋼件澆注陶管的生產(chǎn),滿足了二重各類鑄鋼件產(chǎn)品的鑄造需求。

      3 澆注陶管的使用方法及效果

      3.1 使用方法

      為適應(yīng)樹脂砂造型的快節(jié)奏生產(chǎn),需要盡量縮短連接澆注系統(tǒng)的操作時(shí)間。在采用了薄壁輕質(zhì)的鑄鋼件澆注陶管后,為造型前將澆注系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)先連接創(chuàng)造了有利條件。

      (1)對于較簡單的鑄件,由于其澆注系統(tǒng)也相應(yīng)簡單,可以在造型前預(yù)先連接好,陶管之間可以采用膠帶進(jìn)行無縫粘接。

      (2)對于復(fù)雜、大型鑄鋼件,其澆注系統(tǒng)非常復(fù)雜,特別是帶緩沖的階梯式澆注系統(tǒng),或一些大管徑橫澆道的連接,則可采用先分段連接的方式,在造型過程中使用相應(yīng)的接頭實(shí)現(xiàn)澆注系統(tǒng)的快速連接。

      3.2 使用效果

      我們對新型澆注陶管的使用效果進(jìn)行了持續(xù)性的跟蹤觀察,并同原來使用的厚壁粘土質(zhì)流鋼磚管進(jìn)行了對比試驗(yàn),主要比較這兩種流鋼磚管澆注后的磚管內(nèi)表面和其相應(yīng)澆道棒的外表面狀態(tài)。

      在具有代表性的鑄鋼件橫澆道上進(jìn)行了一次對比試驗(yàn)。該件總鋼水量約100 t,橫澆道直徑?140 mm,同時(shí)使用了原來的厚壁流鋼磚管和新型薄壁澆注陶管。鑄件打箱后,我們對試驗(yàn)部位的橫澆道棒外表面和相應(yīng)流鋼磚管殘余物內(nèi)表面狀況進(jìn)行了比較,見圖2。

      從圖2可以看出,兩種流鋼磚管的實(shí)際使用效果有顯著的差別。原來使用的厚壁流鋼磚管在高溫金屬液的作用下沖蝕非常嚴(yán)重,其澆道棒表面布滿了毛刺。而新型薄壁澆注陶管耐高溫鋼水沖刷、侵蝕的能力非常強(qiáng),澆道棒表面非常光滑,使用效果非常好。

      4 結(jié)論

      應(yīng)用樹脂砂鑄鋼件新型薄壁澆注陶管可以取得以下效果:(1)減少70%以上因構(gòu)成鑄鋼件澆注系統(tǒng)所產(chǎn)生的廢料,有利于環(huán)境保護(hù)。

      (2)顯著提高了構(gòu)成鑄鋼件澆注系統(tǒng)磚管的耐高溫鋼水沖刷和侵蝕的能力,并進(jìn)一步提升所生產(chǎn)鑄鋼件的表面及內(nèi)部質(zhì)量。

      [1] 婁延春.鑄造(鑄鋼)手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.

      [2] 李弘英.鑄造工藝設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.

      編輯 杜青泉

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      大連重工研制出最長全沖程曼恩系列曲軸(2014-07-07)

      我國首支世界上全沖程最長的曼恩系列曲軸,日前在遼寧大連重工成功下線。這是大連重工在大型船用曲軸研制中取得的又一重大突破。

      全沖程曲軸總長11.175 m,重207 t,全沖程3.72 m,輸出功率達(dá)24 806馬力,是目前全球回轉(zhuǎn)直徑和全沖程最大的曲軸,用戶是大連船用柴油機(jī)有限公司。曲軸將安裝在新加坡環(huán)球船務(wù)有限公司一艘25萬噸大型礦砂運(yùn)輸船的低速柴油機(jī)中。大連重工相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,大連重工是全球第四家、國內(nèi)第一家具備研制此型號曲軸能力的企業(yè)。

      中信重工一次中標(biāo)9臺磨機(jī)(2014-07-07)

      近日,中信重工機(jī)械股份有限公司成功中標(biāo)渤海鋼鐵集團(tuán)新建二連浩特阿拉泰礦業(yè)有限公司選礦廠年產(chǎn)200萬噸項(xiàng)目,一期工程三條線9臺套磨機(jī)機(jī)電液成套裝備及襯板合同。

      據(jù)悉,這批礦用磨機(jī)分別為芰5.03×8 m、芰4×7.5 m、芰4×7.1 m規(guī)格球磨機(jī)各三臺。

      渤海鋼鐵集團(tuán)有限公司是由天津鋼管集團(tuán)、天津鋼鐵集團(tuán)、天津天鐵冶金集團(tuán)和天津冶金集團(tuán)四家國有鋼鐵企業(yè)聯(lián)合組建的國有獨(dú)資公司,是集燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼、金屬制品生產(chǎn)為一體的綜合性特大型企業(yè)集團(tuán)。

      哈汽公司首個聯(lián)合循環(huán)總包項(xiàng)目取得成功(2014-08-23)

      2014年8月21日,哈汽公司總承包的首個燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)項(xiàng)目--深圳南天GT13E2燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)項(xiàng)目開始72 h額定出力連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,這是繼今年5月14日該項(xiàng)目首次燃機(jī)汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)并網(wǎng)成功后的又一重大里程碑節(jié)點(diǎn),標(biāo)志著哈汽公司首個燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)總包項(xiàng)目取得成功,對促進(jìn)哈汽公司聯(lián)合循環(huán)總包市場開發(fā)起到了積極的促進(jìn)作用。2012年5月3日,哈汽公司與深圳南天電力有限公司正式簽訂了GT13E2燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組設(shè)備采購合同。該項(xiàng)目的簽訂,不僅標(biāo)志著哈汽公司成功進(jìn)入E級燃機(jī)市場,也是哈汽公司首次承擔(dān)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組主設(shè)備成套供貨項(xiàng)目,對今后進(jìn)一步拓展E級燃機(jī)市場具有重大意義。

      (以上信息摘自各企業(yè)網(wǎng)站,請作者來電來函聯(lián)系領(lǐng)取稿酬。)

      欄目編輯 杜青泉

      The Development and Application of Pottery Pipe Used for Pouring Steel Castings Molded by Resin Sand

      TangXianqi,ChenLei

      Combining with needs of resin self-hardening sand process, in view of existing problems for the original use of thick wall runner brick tube, it develop and apply the new-type pottery pipe for pouring with thin wall, light weight, resistant to molten steel washing and erosion, which meets the needs of the resin self-hardening sand process, and it improve the quality of the steel casings in further.

      resin self-hardening sand; casting; pottery pipe for pouring

      2014—02—12

      TG250.3

      B

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