发热保温冒口在大型高铬合金铸铁件工艺中的应用

石家庄工业泵厂有限公司 （河北 050100） 贡海亭 张静慧

我公司专业生产渣浆泵已有20多年的历史，其泵类产品的核心过流部件（叶轮、蜗壳、前后护板等）材质采用高抗磨蚀、耐腐蚀的高铬合金，以适应电厂除灰、脱硫，江河清沙疏浚，以及矿山选矿等输送颗粒浆体的磨损、腐蚀工况条件。

在生产实践中，一般壁厚的高铬合金铸铁件，在铸造中采用普通砂型冒口即可满足铸件的补缩要求。但随着高铬合金铸铁零部件结构壁厚加大或结构限制，尤其是制作大型挖泥泵过流部件时，普通砂型冒口的补缩效果很差，缩松、开裂、粘砂和渗漏问题严重，造成成品率很低，损失很大。由此大型铸件的缩松、开裂等问题成为一个亟待解决的课题。

新型的发热保温冒口和发热覆盖剂对铸件补缩效果显著，但其在高铬合金铸铁材质的铸造工艺过程如何操作，如何在铸造过程中与其他要素有机结合，需要我们摸索实践。

1.高铬合金铸铁的铸造特性

高铬合金铸铁件属于白口铸铁，由于材质结晶温度范围宽，在凝固过程中易形成晶粒粗大，其铸造性能差，收缩量大，热导率低，脆性大，在铸造中易出现热裂和冷裂倾向，易产生缩孔、缩松等缺陷。

2.发热保温冒口和发热覆盖剂特性

发热保温冒口是用绝热材料、发热材料制作的冒口套。浇注时冒口中的发热材料放出的热量可对进入冒口中温度较低的金属液加热，随后冒口中的保温材料开始燃烧、绝热，减少了金属液的热量散失，延缓了冒口中金属液的凝固时间。

发热覆盖剂在铁液浇注完后覆盖于明冒口表面，能有效地隔绝金属液通过冒口上表面散热，由此实现对铸件的长时间补缩。

3.实施技术内容

为强化对大型高铬合金铸铁件的补缩效果，我们对发热保温冒口配合发热覆盖剂新技术、选型计算方法进行了详细的了解，结合高铬合金铸铁材质的特点，经过多次反复摸索试验，制定了工艺方案和实施步骤，取得较好的效果。

（1）冒口的选型 计算铸件模数、铸件凝固所需的金属液量，根据冒口模数法计算出所需冒口的模数。通过实践，取冒口模数为铸件模数的1.3～1.5倍。考虑铸件材质、结构、温度梯度，以及压力条件和金属液处理情况等，确定补缩距离。结合部件结构确定冒口的样式规格、数量及放置位置。

高铬合金铸铁件材质体收缩大，铸件凝固所需补缩量多，在冒口设计时要考虑冒口对铸件的充分、有效补缩，即冒口设计时要尽量大。但由于其属于脆性材料，冒口增大，会导致铸件的应力增大，易产生裂纹缺陷。因此，冒口设计的合理性非常重要。

（2）实现铸件的顺序凝固 若要避免铸件出现缩松、缩孔等铸造缺陷，就要实现冒口处金属液比铸件晚凝固，冒口要有足够的金属液用来补缩铸件，存在冒口至铸件的补缩通道，实现顺序凝固。如对于大吨位铸件，采用双浇注系统，确保在浇注时间和工艺温度内实施浇注铁液。

（3）二次点冒口 在现场一次浇注铁液后，发现铁液量不够补缩，冒口出现空洞。由此制定措施，在浇注半小时后进行二次点冒口浇注，即二次对所有冒口进行补浇铁液，维持铁液的补缩量，以此保证补缩的效果。

（4）采用发热覆盖剂 在铁液浇注完后，将发热覆盖剂覆盖于明冒口表面，有效地隔绝金属液通过冒口上表面热辐射、热对流，减小热传导，可增大冒口的安全距离。同时长时间的保温，可强化补缩，也有利于铸件中的气体析出和夹杂物的上浮，从而获得健全的铸件，降低废品率。

（5）配置耐高温涂料 发热保温冒口发热量高，热作用时间长， 通常在砂型表面采用的锆英粉涂料不能承受高温燃烧，从而烧坏砂型，易在铸件表面产生严重粘砂现象，造成现场清理非常困难。由此选用专门配制的含锆量大、防渗透性能好的耐高温涂料来解决这一问题。

（6）配加易割片 在冒口底部放置易割片，浇注后的冒口可锤击敲掉，以减少切割和打磨等清理时间和费用。

4.应用效果

（1）在大型船用泵部件中，蜗壳轮廓尺寸达φ5200mm×1200mm，壁厚110mm、铸件毛重15t，树脂砂造型。为减小冒口尺寸，工艺设计采用10套FR300发热保温冒口加发热覆盖剂，设置双浇注系统，并配以其他辅助措施，工艺补缩效果显著，避免了缩松、缩孔和粘砂现象。

大型蜗壳冒口设置如附图所示。

（2）在大型脱硫泵蜗壳铸造工艺中，其材质为我公司研制的抗磨、耐腐蚀的高铬合金铸铁，其体收缩大，趋于糊状凝固，铸造工艺性很差，容易产生微观缩松缺陷，造成很多渗漏点，若采用砂型冒口，则无法解决蜗壳打压渗漏的技术难题。为此，我们对铸造工艺进行了优化，浇注系统通过保温边冒口向型腔内引入铁液，在蜗壳砂芯内部放置10个φ150mm小型发热冒口，对下箱铸件进行补缩。在上箱同样设置10个小型发热冒口，且在出口段放置一个FR300大型发热冒口，对上箱内铸件进行补缩，并在浇注后期加入覆盖剂，配以其他工艺措施，有效地遏止了铸件内部产生微观缩松缺陷，对防止蜗壳的打压渗漏效果理想。

通过多次试验验证，总结发热保温冒口配合发热覆盖剂的使用规律，形成了定型工艺，为生产大壁厚、大热节高铬合金铸铁件提供了行之有效的铸造工艺。

（20120817）