趙勝洲，張春玲，馬力光

（齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司，黑龍江齊齊哈爾市 161005）

大斷面球墨鑄鐵的無(wú)冒口鑄造

趙勝洲，張春玲，馬力光

（齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司，黑龍江齊齊哈爾市 161005）

采用冷鐵強(qiáng)制冷卻、快速充型、增強(qiáng)自補(bǔ)縮效果的無(wú)冒口澆注系統(tǒng)及沖天爐熔煉等，成功地批量生產(chǎn)出合格的高強(qiáng)度厚大斷面球墨鑄鐵卡盤鑄件。

球墨鑄鐵；卡盤；無(wú)冒口鑄造

高強(qiáng)度球墨鑄鐵卡盤是我公司自主研發(fā)的新型產(chǎn)品。卡盤直徑1600mm，承載80t，材質(zhì)為QT600-3。由于它是承載回轉(zhuǎn)體，要求具有高強(qiáng)度動(dòng)載荷和靜承載能力，不允許有氣孔、砂眼、縮孔、縮松、裂紋缺陷，要求進(jìn)行超聲波無(wú)損探傷檢驗(yàn)。而縮孔縮松正是厚大斷面球墨鑄鐵件極易出現(xiàn)的缺陷，因此在鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)更需要特別考慮。

1 鑄造工藝設(shè)計(jì)

1.1 方案確定

卡盤的最大壁厚470mm，毛重7700kg，總重9700kg，鑄件模數(shù)M=V/S=107cm。根據(jù)鑄件特點(diǎn)，采用了放置石墨冷鐵的強(qiáng)制冷卻工藝方案，根據(jù)厚大球墨鑄鐵件在凝固過(guò)程中石墨化膨脹可有效自補(bǔ)縮的特點(diǎn)，采用無(wú)冒口鑄造工藝方案[1]。鑄造工藝簡(jiǎn)圖見圖1。

同時(shí)凝固是實(shí)現(xiàn)球墨鑄鐵無(wú)冒口鑄造的前提。如圖1所示，工作面朝下布置，內(nèi)澆道從下面引入。為保證同時(shí)凝固，在工作臺(tái)面上放置1＃160mm× 150mm×150mm的石墨冷鐵，卡緊體中放置6＃、7＃、8＃石墨冷鐵，外圓面放置5＃石墨冷鐵、上箱面放置2＃、3＃石墨冷鐵，其中在3＃石墨冷鐵外邊均布放置10個(gè)30mm×60mm×600mm的出氣冒口。因?yàn)槭滂F具有較大的蓄熱系數(shù)，使得卡盤體表面加速冷卻，促進(jìn)鑄件的同時(shí)凝固，實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)縮，為球墨鑄鐵的無(wú)冒口鑄造提供保證。

圖1 鑄造工藝圖

1.2 主要工藝參數(shù)[2]

鑄件收縮率定為1%，分型負(fù)數(shù)為－2mm，機(jī)械加工余量?jī)?nèi)孔+15mm，砂芯間隙為1mm，所有鑄造圓角R15mm。

1.3 造型方法及工裝

采用呋喃樹脂砂造型、制芯，樹脂砂24h強(qiáng)度不小于1.1MPa。砂芯尺寸如圖1。在制芯時(shí)放置專用冷鐵4＃，中間扎出氣道，保證芯砂出氣通暢。涂料為鋯英粉醇基快干涂料。因球墨鑄鐵無(wú)冒口鑄造工藝對(duì)鑄型的剛性要求非常高，所以采用高強(qiáng)度滿箱帶的鑄鐵砂箱。

1.4 強(qiáng)制冷卻工藝[5]

為達(dá)到或接近均衡凝固,采用放置石墨冷鐵的強(qiáng)制冷卻工藝，平衡壁厚差，消除因壁厚不均帶來(lái)的不良熱節(jié)效應(yīng),既可防止厚大心部產(chǎn)生縮孔縮松缺陷,又可使石墨化膨脹提前發(fā)生，增強(qiáng)自補(bǔ)縮作用。共8種專用冷鐵。每件鑄件用1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#冷鐵的數(shù)量分別為76塊、18塊、18塊、5塊、24塊、4塊、4塊、8塊，冷鐵專用把吊40個(gè)。使用冷鐵前要將冷鐵表面清理干凈并烘干,可重復(fù)使用4到5次。

1.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[1]

針對(duì)鑄件特點(diǎn)，采用大孔出流理論，封閉式澆注系統(tǒng)，內(nèi)澆道從底部注入。依經(jīng)驗(yàn)選擇直澆道?90mm陶瓷管2個(gè)，R962mm環(huán)形橫澆道一個(gè)，內(nèi)澆道設(shè)置8道?40mm陶瓷管且各間距為45°，澆注重量為9700kg。

在鑄件頂部設(shè)置10個(gè)30mm×60mm高600mm直型明出氣冒口。澆口杯容量為75kg，設(shè)有阻渣閘板、澆口塞及瞬時(shí)孕育漏斗。

2 熔煉及澆注工藝[4]

使用20t中頻電爐熔煉鐵液，15t球墨鑄鐵專用堤壩包進(jìn)行球化處理，配有撒布浪斯NSP-6000爐前快速成分分析儀、NSP-305MTX快速測(cè)溫儀和OCSXS（F3）無(wú)線傳輸電子吊秤。

材料如下：

生鐵：本溪Q10生鐵，加入量80%；

廢鋼：優(yōu)質(zhì)碳素鋼，厚度大于5mm，加入量20%；

球化劑：RE3Mg8稀土鎂硅鐵球化劑，粒度20～30mm，加入量1.8%；

孕育劑：75SiFe，粒度5～8mm，加入量0.6～1.0%，視爐前分析而定，加入方式分包內(nèi)、出鐵、瞬時(shí)孕育3種；

脫硫劑：工業(yè)純堿Na2CO3，用于包內(nèi)脫硫，視生鐵含S量而定；

增碳劑：類石墨，粒度20～30mm，加入量視生鐵成分而定。如果原鐵液含碳量低，可進(jìn)行二次增碳；

電解紫銅板：純度99.5%以上，塊度10～20mm，加入量0.6%；

錳鐵：FeMn65錳鐵，加入量視爐前分析而定。

過(guò)熱精煉溫度1510℃，脫硫處理溫度1420℃，球化處理溫度1450℃。球化處理后扒凈渣靜置2～4min。開始澆注后打開瞬時(shí)孕育漏斗進(jìn)行定量孕育，待澆口杯充滿時(shí)拔開澆口塞，開始快速充型，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)充滿，澆注溫度為1330±10℃。

目標(biāo)化學(xué)成分、力學(xué)性能及實(shí)測(cè)結(jié)果見表1、表2和表3。

表1 化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

表2 力學(xué)性能

表3 金相組織

3 結(jié)語(yǔ)

鑄件的檢驗(yàn)結(jié)果表明整套工藝方案是合理的，化學(xué)成分、力學(xué)性能和金相組織都達(dá)到了要求，經(jīng)超聲波無(wú)損探傷檢驗(yàn)，內(nèi)部組織致密無(wú)缺陷。截止目前共生產(chǎn)5件，合格率達(dá)100%。鑄件品質(zhì)達(dá)到同類產(chǎn)品較高水平，為公司生產(chǎn)球墨鑄鐵件積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

[1]王文清，李魁盛.鑄造工藝學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

[2]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì).鑄造手冊(cè)[M].第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3] 卡賽.清球墨鑄鐵澆口和冒口[M].白天申譯.北京:清華大學(xué)出版社，1983.

[4]陸文華.鑄鐵及其熔煉[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1988.

[5] 李小鵑，時(shí)勝利，等.大斷面球墨鑄鐵件的質(zhì)量控制措施[J].鑄造技術(shù)，1997（10）.

Casting Without Riser of S.G.Cast Iron with Thick Section

ZHAO ShengZhou，ZHANG ChunLing，MA LiGuang

（Qiqihaer Heavy N.C.Equipment Co.Ltd.，Qiqihaer 161005，Heilongjiang China）

With force cooling by chilling iron，rapid mold-filling，a pouring system with enhanced self-feeding effect without riser and cupola melting，quantity production of eligible s.g.cast iron chuck castings with thick section and high strength have successfully realized.

S.G.cast iron；Chuck；Casting without riser

TG255;

B；

1006－9658（2010）03－2

2010－03－15

2010－033

趙勝洲（1981-），男，助理工程師，主要從事鑄造工藝設(shè)計(jì)