大型圓筒狀鑄鋼件的兩種鑄造工藝對比

康 文　王重鑫（北方重工集團(tuán)沈陽鑄鍛工業(yè)有限公司，遼寧　沈陽　110023）

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大型圓筒狀鑄鋼件的兩種鑄造工藝對比

康 文王重鑫
（北方重工集團(tuán)沈陽鑄鍛工業(yè)有限公司，遼寧沈陽110023）

摘要：我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展離不開工業(yè)的大力支持，大型鋼鑄件作為工業(yè)發(fā)展的的重要方向之一，其代表了一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展的重要水平。大型長圓筒狀鑄鋼件是在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多的一種產(chǎn)品，其鑄造質(zhì)量的好壞及鑄造效率直接影響著大型圓筒狀鑄鋼件的生產(chǎn)。本文主要在提出一種新型的大型圓筒狀鑄鋼件鑄造工藝的基礎(chǔ)上，對新型與傳統(tǒng)兩種應(yīng)用于大型圓筒狀鑄鋼件的鑄造工藝進(jìn)行對比分析介紹。

關(guān)鍵詞：大型圓筒狀鑄鋼件；鑄造工藝；對比分析

大型圓筒狀鑄鋼件是一種在工業(yè)上應(yīng)用較多的一種鑄件，本文所介紹的大型圓筒狀鑄鋼件是一種長度在2.5m～3m且壁厚為40mm～50mm左右的一種鑄鋼件。此類大型圓筒狀鑄鋼件看似結(jié)構(gòu)簡單，但在實(shí)際的鑄造過程中由于長度較長壁厚較大的原因?qū)е略阼T造時(shí)經(jīng)常會出現(xiàn)夾砂、氣孔、抬芯、芯撐無法與鑄件進(jìn)行良好的熔合等問題，從而導(dǎo)致完成鑄造后的大型鑄鋼件無法使用從而造成浪費(fèi)，本文主要對原鑄造工藝及優(yōu)化后的鑄造工藝進(jìn)行對比分析。

1 原大型圓筒狀鑄鋼件的鑄造工藝

此方案選用的是直徑為480mm的芯子，芯子長為3000mm，其中在內(nèi)部采用直徑為20mm×60mm的芯撐8個(gè)，在上部設(shè)置6個(gè)，在下部設(shè)置2個(gè)。采用此種工藝完成了大型圓筒狀鑄鋼件的鑄造后，通過完成對鑄件內(nèi)部及表面的清理，發(fā)現(xiàn)芯子固定良好并未產(chǎn)生飄逸，但是芯撐未能與鑄鋼件進(jìn)行良好的熔合，需要在后期對大型圓筒狀鑄鋼件進(jìn)行焊補(bǔ)，以確保大型圓筒狀鑄鋼件能夠正常使用。此種鑄造工藝是一種傳統(tǒng)的鑄造工藝，使用此種鑄造工藝具有以下的優(yōu)點(diǎn)：（1）在對大型圓筒狀鑄鋼件進(jìn)行圓形造型時(shí)能夠較為簡便的進(jìn)行；（2）在進(jìn)行鋼水澆筑時(shí)，由于鋼水壓頭較低，從而使得鋼水對于鑄件中的芯子的沖擊較為平緩，不會使得芯子產(chǎn)生漂移。但是不足之處則是：（1）在進(jìn)行鋼水外型澆鑄時(shí)會受到較大的抬箱力，同時(shí)由于大型圓筒狀鑄鋼件的長度較長，其芯子的受力截面積較大，通過計(jì)算，芯子所受到的抬芯力能夠達(dá)到8t左右，遠(yuǎn)超芯子的受力極限，從而使得芯子容易因受力過大而導(dǎo)致彎曲，同時(shí)外型所受到的抬箱力過大也容易導(dǎo)致抬箱。（2）后期的清砂處理較為困難，此種工藝由于芯子受力較大，從而使得在芯子的制造時(shí)強(qiáng)度較高，芯子的整個(gè)截面積的緊實(shí)度極高，在澆筑完成后，除了芯子的兩端整體都處于鋼水的包圍中，同時(shí)由于整體的芯子長度較長，從而為清理帶來了極大的困難。（3）在鋼水澆筑的過程中為防止芯子由于受到鋼水的浮力而導(dǎo)致芯子上抬從而使得鑄件報(bào)廢，因此應(yīng)當(dāng)在上部加裝具有一定剛度的芯撐，但是如果采用增大芯撐的尺寸的方式來提高芯撐的強(qiáng)度將會使得芯撐無法與鋼水進(jìn)行良好的熔合，在后期需要對大型圓筒狀鑄鋼件進(jìn)行焊補(bǔ)修復(fù)。（4）完成后的大型圓筒狀鑄鋼件容易在表面形成夾砂缺陷，由于在鑄造的過程中芯子及鑄件的外型均處于水平狀態(tài)，當(dāng)鑄造時(shí)型腔中的浮砂以及沖砂隨著鋼水的上浮時(shí)會導(dǎo)致砂聚集在芯子的下表面以及鑄件外型的上表面中，從而使得在鑄件的表面形成夾砂缺陷，為后期的焊補(bǔ)處理帶來了較大的困難。（5）由于冒口位于鑄件的圓柱曲面上且冒口根部的整體面積較大從而使得在切割的難度較大，同時(shí)切割時(shí)要求鑄件處于還未冷卻的狀態(tài)，這無疑會對工人在進(jìn)行冒口切割時(shí)帶來了較大的困難。

2 改進(jìn)后的大型圓筒狀鑄鋼件的鑄造工藝

改進(jìn)后的大型圓筒狀鑄鋼件的鑄造工藝采用的芯子是在中間使用金屬焊接成的芯骨架，并在芯骨架的內(nèi)部防止廢鐵砂塊，并在芯子的外表面覆蓋以水玻璃砂同時(shí)在水玻璃砂上涂上鋯英粉涂料，并在芯子的底部外側(cè)澆口處貼上防止鐵水沖砂的耐火磚。整體的芯子長3.4m左右，在一段的芯頭處采用椎體結(jié)構(gòu)長約400mm，同時(shí)芯撐處于鑄件的胃口部分，同時(shí)不管熔合質(zhì)量如何都不會對大型圓筒狀鑄鋼件的鑄造質(zhì)量產(chǎn)生明顯的影響，對于整個(gè)大型圓筒狀鑄鋼件的澆注系統(tǒng)采用的是階梯開放底注式的澆注形式，在大型圓筒狀鑄鋼件上設(shè)置有2個(gè)內(nèi)澆口，其中底部的澆口采用的是切入式的澆注形式，從而確保鋼水注入后能夠平穩(wěn)的澆注，由于鋼水注入時(shí)會產(chǎn)生較大的沖力，因此需要在鑄件的外壁底部一周覆蓋相應(yīng)的耐火磚，從而確保鋼水不會對逐漸的內(nèi)壁產(chǎn)生較大的沖擊。當(dāng)鋼水澆注到鑄件冒口部分的階梯澆口時(shí)，在底注式的內(nèi)澆口幾乎停止進(jìn)水，而是通過從上澆口進(jìn)鋼水于冒口中，從而確保冒口外的鋼水凝固從而使得大型圓筒狀鑄鋼件能夠處于較好的補(bǔ)縮狀態(tài)。在大型圓筒狀鑄鋼件澆注時(shí)所采用的內(nèi)部澆注口會對大型圓筒狀鑄鋼件的澆注產(chǎn)生不好的影響，其在使用內(nèi)部澆注口的過程中會導(dǎo)致鋼水無法在上升的過程中保持平穩(wěn)，從而使得沖砂與浮砂無法保持平穩(wěn)的上浮從而使得其吸附在鑄件的表面導(dǎo)致產(chǎn)生局部夾砂缺陷，需要在完成大型圓筒狀鑄鋼件后進(jìn)行焊補(bǔ)處理，一般內(nèi)澆口多應(yīng)用鑄鋼件的壁厚較小的情況下。

通過對原有的大型圓筒狀鑄鋼件進(jìn)行工藝改進(jìn)可以發(fā)現(xiàn)其具有如下的優(yōu)點(diǎn)：（1）由于改進(jìn)了工藝使得芯子以及外型部分不再受到鋼水的浮力影響，從而使得原來的抬芯、抬箱所產(chǎn)生的影響大為減少，提高了鑄造的質(zhì)量。（2）通過進(jìn)行工藝的改進(jìn)從而使得原先的掏空泥芯的制芯方法不再使用，從而降低了鑄件的清理難度，提高了芯子的出氣能力。（3）通過采用大型圓筒狀鑄鋼件自身所具有的補(bǔ)縮的特點(diǎn)，從而使得大型圓筒狀鑄鋼件的冒口大大減小，從而使得大型圓筒狀鑄鋼件的良品率大幅提高，由原先的60%提升至80%，極大的降低了制造的成本。（4）在進(jìn)行鋼水澆注的過程中，型腔內(nèi)部的浮砂、沖砂上浮的條件較好，使得其不易產(chǎn)生堆積而造成夾砂、氣孔等的缺陷，從而使得大型圓筒狀鑄鋼件的質(zhì)量大幅提高。但是改進(jìn)后的工業(yè)存在著一些不足：（1）相較于傳統(tǒng)工藝，改進(jìn)后的工藝較為復(fù)雜；（2）在進(jìn)行鋼水澆注時(shí)雖解決了鋼水浮力問題但是新工藝鋼水澆注時(shí)會產(chǎn)生較大的沖擊力，因此需要在泥芯及外型中采用較多的防沖砂措施確保澆注效果。

結(jié)語

通過以上的對比可以發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的大型圓筒狀鑄鋼件的鑄造工藝在鑄件質(zhì)量、鑄件效率等方面都產(chǎn)生了較好的效果，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

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中圖分類號：TG251

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A