超大型进(出)料端盖的生产

张耀莉 赵素珍

(1.沈阳兴华航空电器有限责任公司，辽宁110021；2.沈阳铸锻工业有限公司铸钢公司，辽宁110142)

TSM2813-040021P00、TSM2813-040022P00进(出)料端盖是沈阳铸锻工业公司为南非某公司生产的大型球磨机铸件，也是球磨机设备的关键部件。进(出)料端盖的质量对球磨机的制造具有十分重要的意义。

1 铸件结构及技术要求

1.1 铸件结构及尺寸

进(出)料端盖形状见图1。进(出)料端盖最大尺寸为∅9 030，高1 000。设计为1/2端盖。它是我公司端盖生产历史上尺寸最大、吨位最大和质量要求最高的端盖，属于铸造难度非常大的超大型铸件。

1.2 技术要求

进(出)料端盖的材质为ASTM 27GR70—40，化学成分要求见表1。

铸件经热处理以后的力学性能见表2。

铸件不允许有裂纹等影响强度的缺陷。铸后进行正、回火热处理。铸件按JB/T5000.14—2007要求，超声检测2级。

2 铸造工艺设计

2.1 造型方法的选择

为了解决铸件容易产生变形和尺寸很难保证的问题，将设计的1/2端盖改为整体铸造，热处理后切割成两件。还设计了双层拉筋，以保证铸件的尺寸精度。

由于端盖的外型尺寸超大，故下箱采用地坑造型，上箱采用砂箱造型，型(芯)砂选用酯硬化水玻璃石英砂。

2.2 浇注位置的确定

为了全面保证铸件质量要求，其浇注位置示意图见图2 。

图1 进(出)料端盖简图Figure 1 The diagram of charging (discharging) end cover

CSiMnPS≤0.25≤0.8≤1.2≤0.05≤0.06

表2 力学性能Table 2 Mechanical properties

图2 进(出)料端盖浇注位置示意图Figure 2 The schematic drawing of pouring position of charging (discharging) end cover

图3 进(出)料工艺简图Figure 3 The chart of charging (discharging) process

2.3 工艺参数的选择

2.3.1 加工余量的确定

采用1.8%缩尺。由于该进(出)料端盖属超大薄壁件，考虑变形等因素的影响，加工余量为30 mm～35 mm。

2.3.2 型、芯的结构及制作

为了降低制造成本，全部采用刮板造型，并采用组合刮板的创新设计。在保证刮板造型质量的同时，大幅度降低木型的制作成本。上箱采用假箱造型，底部砂芯采用胎芯。上箱采用了全新设计的随型箱拍，增强了砂型的强度，也能避免铸件掉砂、塌箱等事故。不放内冷铁、不加铸顶，以满足铸件的无损检测要求。

2.3.3 浇注系统的设计

根据端盖的结构特点及钢水总重，采用3包浇注方案。由于铸件属超大型薄壁铸件，为保证上升速度，使其快速充满型腔，我们选择了4个∅70 mm包孔和两个∅50 mm包孔。将浇注系统设计成阶梯式，多道内浇道分上、下两层分散注入钢液，直浇道采用缓冲式，以利于建立良好的顺序凝固的温度梯度。为了提高浇注速度，缩短浇注

时间，浇注系统设计成开放式，其各组元的总端面积比为∑F包∶∑F直∶∑F横∶∑F内=1∶2.04∶(3～4)∶(3.5～4)。

2.3.4 冒口设计

根据端盖的结构特点及技术要求，在盘面上设置两圈冒口。内侧采用暗冒口，两冒口之间增设不同厚度外冷铁用以增加冒口间的有效补缩距离。进(出)料端盖冒口简图见图3。冒口表面采用覆盖剂、发热剂、保温剂联合加入的方式，增加了冒口的能力与补缩效果。

2.3.5 冶炼

采用电弧炉熔炼，VOD精炼，化学成分严格按照表1的要求控制。

2.3.6 浇注

针对铸件尺寸超大、薄壁的特点，浇注温度控制在1 550～1 560℃。

3 工艺验证

采用上述全新工艺生产的4件进(出)料端盖铸件均一次铸造成功，经毛坯检验，未发现缩孔、冷隔等铸造缺陷。机械加工后，经超声检测，未发现缩松、裂纹等铸造缺陷，内、外质量均达到设计要求。

4 结论

我公司端盖生产历史上尺寸最大、吨位最大的进(出)料端盖的成功铸造，证明我们设计的工艺是先进合理的，所采取的措施是切实可行的。该产品不仅为我公司及其他企业制造同类大型铸件提供了成功的经验，而且也对提升我公司设计与制造能力具有十分重要的意义。

[1] 丛勉主编.铸造手册：第二卷铸钢.北京：机械工业出版社出版，1993.

[2] 铸钢手册编写组编著.铸钢手册.北京：机械工业出版社出版，1985.