船用滾筒鑄造工藝的分析

船用滾筒鑄造工藝的分析

我們廠生產的850升垃圾填埋場是出口印尼的產品。其材料為zgm公共服務材料r2，外輪廓尺寸為2896mm660mm，厚51,116mm，毛重約10500kg。對于ZGMn13Cr2材質來說,從鑄件結構和使用情況看,下滾筒鑄件壁厚相差較大,質量要求較高。為保證鑄件表面質量,防止鑄件裂紋和尺寸偏差等缺陷,我們從工藝設計和生產控制兩方面采取了一些措施?，F(xiàn)將其要點介紹如下。1收縮應力時鑄件抗裂性的影響850升挖錫船用下滾筒鑄件圖如圖1所示。從圖中可以看出鑄件外側壁厚114mm,輪轂部位厚116mm,輻板厚51mm。由于鑄件壁厚差異較大,冷卻速度不同,鑄件在收縮過程中會因型、芯阻礙作用產生收縮應力,當收縮應力大于鑄件的抗拉強度時,就會產生裂紋。要避免裂紋的產生,一要調整鑄件的冷卻速度,在厚實部位放置內冷鐵,使鑄件同時凝固,二要增加型芯退讓性,減少型芯對鑄件的阻礙,同時延長鑄件的開箱時間,降低水韌處理過程中低溫階段的升溫速度,避免附加應力產生。下滾筒為兩半焊成一體的鑄件,鑄件處理好后從A面焊成一體。這對下滾筒的不圓度提出了較高要求,要求Ф2134mm的不圓度不大于2mm。2雕塑工藝設計2.1鋼液上升速度設計澆注系統(tǒng)的布置見圖2所示的下滾筒鑄造工藝簡圖。用漏包澆注下滾筒,采用開放式澆注系統(tǒng),并在橫澆道末端設一段集渣道,以收集首流鋼液,防止首流鋼液中夾渣、浮砂、氣體等進入型腔。澆注時采用側注式,工藝參數(shù)如下:(1)對下滾筒鑄件,鋼液在型腔中的上升速度定為6~8mm/s。(2)下滾筒鑄件的澆注時間t按下式計算:t=G/V包(1)t=G/V包(1)式中G——型腔內鋼液總重量,為15000kgV包——鋼包的澆注速度,對Ф80mm澆包孔,取V包=150kg/s由式(1)計算得t=100s(3)鋼液上升速度V1按下式計算:V1=h/t(2)V1=h/t(2)式中h——鑄件在澆注位置時的高度,為687mm根據(jù)式(2)計算得V1=6.87mm/s,此數(shù)值符合所確定的上升速度,表明選取的包孔直徑是合適的。(4)采用開放式澆注系統(tǒng),澆注系統(tǒng)各組元截面尺寸為:直澆道直徑120mm;橫澆道尺寸80mm×70mm,對稱開設;內澆道直徑60mm,共4道。2.2熱節(jié)的放置和發(fā)揮鑄件外圈114mm厚處和輪轂116mm厚處為熱節(jié),按模數(shù)法計算,分別在熱節(jié)處放置300mm×450mm×500mm保溫冒口,外側8個,輪轂2個。為方便冒口切割,防止冒口切割過程中析出碳化物,冒口根部放置由芯砂制成的20~30mm厚易割片,同時,切割冒口時應在水韌處理后浸入水中進行。2.3冷鐵設計為保證鑄件凝固順序,減少收縮應力,在下滾筒鑄件輪轂部位放內冷鐵,內冷鐵尺寸為Ф10mm,間距100mm。3生產控制3.1醇基鎂砂粉砂芯砂型對表面質量的影響如圖1、圖2所示,下滾筒鑄件外圈B-B剖視的32條槽直接鑄出,為防止槽內粘砂,以保證鑄件表面質量,1#砂芯表面使用水玻璃鉻鐵礦砂,內部用水玻璃石灰石砂。2#砂芯是阻礙鑄件收縮的關鍵砂芯,它的退讓性不好,將導致鑄件輻板裂紋,為提高其退讓性,砂芯內部使用鋸末砂(水玻璃石英砂∶鋸末=1∶1(體積比)),并且將焊接成形的芯鐵改為捆綁式芯鐵,減少對鑄件收縮的阻礙;為保證鑄件內腔表面質量,砂芯表面采用水玻璃橄欖石砂。3#砂芯表面采用水玻璃橄欖石砂,內部加入碎焦炭等,增強砂芯透氣性。鑄型的蓋箱、底箱形成鑄件的表面,為保證鑄件表面質量,該部分砂型表面用水玻璃橄欖石砂。為防止鑄件粘砂,造型、制芯時要舂緊砂型(濕型硬度≥60)。鑄型、砂芯刷兩次醇基鎂砂粉涂料,造型、制芯完畢和型、芯烘烤后各刷一次,涂料層總厚度為0.6~1mm。澆注時要嚴格控制澆注溫度在1460~1480℃內,澆注時間為90~110s。為保證鑄件表面質量,生產中還應注意如下幾個問題:(1)嚴格控制型砂的水分,型、芯砂水分不大于6%;(2)砂型做好后,應放1~2天,待有一定強度后再刷涂料,以免在刷涂料時碰壞砂型;(3)砂芯吹CO2硬化時,CO2吹入量不能太多,否則,砂芯烘烤后會掉砂,影響鑄件表面質量;(4)型、芯烘烤應充分,砂型烘干層厚度不小于30mm,砂芯烘烤時間不少于8h,烘烤溫度為200~300℃。3.2外側砂芯擺正Ф2134mm尺寸是由外側8塊1#砂芯組合而形成的,要控制此尺寸不圓度小于2mm,必須在合箱時擺正外側砂芯,為此,造型時就應在底箱上找出八等分線,下芯時,按線將8塊砂芯擺正。同時用卡板檢查,下芯后Ф2134mm處砂型尺寸偏差不大于1mm。為防止?jié)沧⑦^程中因漲箱等因素導致Ф2134mm處不圓度超差,外圈8塊芯子下好后,用卡箍固定,并應舂緊實。3.3降低鑄件開箱溫度為防止下滾筒鑄件產生裂紋,除在輪轂部位放置內冷鐵,2#砂芯內部用鋸末砂并使用捆綁式芯鐵外,還應采取如下工藝措施:(1)降低鑄件冷卻速度,防止因鑄件激冷產生裂紋,要求鑄件在型內冷卻,規(guī)定開箱時間大于240h。實踐表明,打箱后鑄件表面溫度在40℃左右,未出現(xiàn)裂紋。(2)下滾筒鑄件清理過程中,盡量避免劇烈震動和碰撞,防止鑄件開裂。(3)采用恰當?shù)乃g處理工藝,特別是低溫階段的升溫不應過快,以免因加熱不均勻而導致新的附加應力產生,引起鑄件產生裂紋。4zgmn3r2鑄件用砂整理(1)850升采錫船用下滾筒應用上述工藝生產時,澆注溫度控制在1460~1480℃,澆注時間為90~110s,鑄件澆注240h后開箱,表面光潔,無粘砂,不圓度偏差符合要求,力學性能達到技術要求。(2)對大型ZGMn13Cr2鑄件,型、芯表層采用水玻璃橄欖石砂,鑄件易粘砂部位采用水玻璃鉻鐵礦砂,表面刷醇基鎂砂粉涂料,能有效防止鑄件粘砂,保證鑄件表面質量。(3)為防止鑄件裂紋而采取輪轂