大型圆筒状铸钢件的两种铸造工艺对比

康 文　王重鑫（北方重工集团沈阳铸锻工业有限公司，辽宁　沈阳　110023）



大型圆筒状铸钢件的两种铸造工艺对比

康 文王重鑫
（北方重工集团沈阳铸锻工业有限公司，辽宁沈阳110023）

摘要：我国经济的快速发展离不开工业的大力支持，大型钢铸件作为工业发展的的重要方向之一，其代表了一个国家工业发展的重要水平。大型长圆筒状铸钢件是在工业生产中应用较多的一种产品，其铸造质量的好坏及铸造效率直接影响着大型圆筒状铸钢件的生产。本文主要在提出一种新型的大型圆筒状铸钢件铸造工艺的基础上，对新型与传统两种应用于大型圆筒状铸钢件的铸造工艺进行对比分析介绍。

关键词：大型圆筒状铸钢件；铸造工艺；对比分析

大型圆筒状铸钢件是一种在工业上应用较多的一种铸件，本文所介绍的大型圆筒状铸钢件是一种长度在2.5m～3m且壁厚为40mm～50mm左右的一种铸钢件。此类大型圆筒状铸钢件看似结构简单，但在实际的铸造过程中由于长度较长壁厚较大的原因导致在铸造时经常会出现夹砂、气孔、抬芯、芯撑无法与铸件进行良好的熔合等问题，从而导致完成铸造后的大型铸钢件无法使用从而造成浪费，本文主要对原铸造工艺及优化后的铸造工艺进行对比分析。

1 原大型圆筒状铸钢件的铸造工艺

此方案选用的是直径为480mm的芯子，芯子长为3000mm，其中在内部采用直径为20mm×60mm的芯撑8个，在上部设置6个，在下部设置2个。采用此种工艺完成了大型圆筒状铸钢件的铸造后，通过完成对铸件内部及表面的清理，发现芯子固定良好并未产生飘逸，但是芯撑未能与铸钢件进行良好的熔合，需要在后期对大型圆筒状铸钢件进行焊补，以确保大型圆筒状铸钢件能够正常使用。此种铸造工艺是一种传统的铸造工艺，使用此种铸造工艺具有以下的优点：（1）在对大型圆筒状铸钢件进行圆形造型时能够较为简便的进行；（2）在进行钢水浇筑时，由于钢水压头较低，从而使得钢水对于铸件中的芯子的冲击较为平缓，不会使得芯子产生漂移。但是不足之处则是：（1）在进行钢水外型浇铸时会受到较大的抬箱力，同时由于大型圆筒状铸钢件的长度较长，其芯子的受力截面积较大，通过计算，芯子所受到的抬芯力能够达到8t左右，远超芯子的受力极限，从而使得芯子容易因受力过大而导致弯曲，同时外型所受到的抬箱力过大也容易导致抬箱。（2）后期的清砂处理较为困难，此种工艺由于芯子受力较大，从而使得在芯子的制造时强度较高，芯子的整个截面积的紧实度极高，在浇筑完成后，除了芯子的两端整体都处于钢水的包围中，同时由于整体的芯子长度较长，从而为清理带来了极大的困难。（3）在钢水浇筑的过程中为防止芯子由于受到钢水的浮力而导致芯子上抬从而使得铸件报废，因此应当在上部加装具有一定刚度的芯撑，但是如果采用增大芯撑的尺寸的方式来提高芯撑的强度将会使得芯撑无法与钢水进行良好的熔合，在后期需要对大型圆筒状铸钢件进行焊补修复。（4）完成后的大型圆筒状铸钢件容易在表面形成夹砂缺陷，由于在铸造的过程中芯子及铸件的外型均处于水平状态，当铸造时型腔中的浮砂以及冲砂随着钢水的上浮时会导致砂聚集在芯子的下表面以及铸件外型的上表面中，从而使得在铸件的表面形成夹砂缺陷，为后期的焊补处理带来了较大的困难。（5）由于冒口位于铸件的圆柱曲面上且冒口根部的整体面积较大从而使得在切割的难度较大，同时切割时要求铸件处于还未冷却的状态，这无疑会对工人在进行冒口切割时带来了较大的困难。

2 改进后的大型圆筒状铸钢件的铸造工艺

改进后的大型圆筒状铸钢件的铸造工艺采用的芯子是在中间使用金属焊接成的芯骨架，并在芯骨架的内部防止废铁砂块，并在芯子的外表面覆盖以水玻璃砂同时在水玻璃砂上涂上锆英粉涂料，并在芯子的底部外侧浇口处贴上防止铁水冲砂的耐火砖。整体的芯子长3.4m左右，在一段的芯头处采用椎体结构长约400mm，同时芯撑处于铸件的胃口部分，同时不管熔合质量如何都不会对大型圆筒状铸钢件的铸造质量产生明显的影响，对于整个大型圆筒状铸钢件的浇注系统采用的是阶梯开放底注式的浇注形式，在大型圆筒状铸钢件上设置有2个内浇口，其中底部的浇口采用的是切入式的浇注形式，从而确保钢水注入后能够平稳的浇注，由于钢水注入时会产生较大的冲力，因此需要在铸件的外壁底部一周覆盖相应的耐火砖，从而确保钢水不会对逐渐的内壁产生较大的冲击。当钢水浇注到铸件冒口部分的阶梯浇口时，在底注式的内浇口几乎停止进水，而是通过从上浇口进钢水于冒口中，从而确保冒口外的钢水凝固从而使得大型圆筒状铸钢件能够处于较好的补缩状态。在大型圆筒状铸钢件浇注时所采用的内部浇注口会对大型圆筒状铸钢件的浇注产生不好的影响，其在使用内部浇注口的过程中会导致钢水无法在上升的过程中保持平稳，从而使得冲砂与浮砂无法保持平稳的上浮从而使得其吸附在铸件的表面导致产生局部夹砂缺陷，需要在完成大型圆筒状铸钢件后进行焊补处理，一般内浇口多应用铸钢件的壁厚较小的情况下。

通过对原有的大型圆筒状铸钢件进行工艺改进可以发现其具有如下的优点：（1）由于改进了工艺使得芯子以及外型部分不再受到钢水的浮力影响，从而使得原来的抬芯、抬箱所产生的影响大为减少，提高了铸造的质量。（2）通过进行工艺的改进从而使得原先的掏空泥芯的制芯方法不再使用，从而降低了铸件的清理难度，提高了芯子的出气能力。（3）通过采用大型圆筒状铸钢件自身所具有的补缩的特点，从而使得大型圆筒状铸钢件的冒口大大减小，从而使得大型圆筒状铸钢件的良品率大幅提高，由原先的60%提升至80%，极大的降低了制造的成本。（4）在进行钢水浇注的过程中，型腔内部的浮砂、冲砂上浮的条件较好，使得其不易产生堆积而造成夹砂、气孔等的缺陷，从而使得大型圆筒状铸钢件的质量大幅提高。但是改进后的工业存在着一些不足：（1）相较于传统工艺，改进后的工艺较为复杂；（2）在进行钢水浇注时虽解决了钢水浮力问题但是新工艺钢水浇注时会产生较大的冲击力，因此需要在泥芯及外型中采用较多的防冲砂措施确保浇注效果。

结语

通过以上的对比可以发现改进后的大型圆筒状铸钢件的铸造工艺在铸件质量、铸件效率等方面都产生了较好的效果，提高了经济效益。

参考文献

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[3]林琳，等.轧钢机机架大型铸钢件铸造工艺研究[J].铸造技术，2011（03）.

中图分类号：TG251

文献标识码：A