張耀莉 趙素珍

(1.沈陽興華航空電器有限責任公司，遼寧110021；2.沈陽鑄鍛工業(yè)有限公司鑄鋼公司，遼寧110142)

TSM2813-040021P00、TSM2813-040022P00進(出)料端蓋是沈陽鑄鍛工業(yè)公司為南非某公司生產(chǎn)的大型球磨機鑄件，也是球磨機設備的關鍵部件。進(出)料端蓋的質(zhì)量對球磨機的制造具有十分重要的意義。

1 鑄件結(jié)構及技術要求

1.1 鑄件結(jié)構及尺寸

進(出)料端蓋形狀見圖1。進(出)料端蓋最大尺寸為?9 030，高1 000。設計為1/2端蓋。它是我公司端蓋生產(chǎn)歷史上尺寸最大、噸位最大和質(zhì)量要求最高的端蓋，屬于鑄造難度非常大的超大型鑄件。

1.2 技術要求

進(出)料端蓋的材質(zhì)為ASTM 27GR70—40，化學成分要求見表1。

鑄件經(jīng)熱處理以后的力學性能見表2。

鑄件不允許有裂紋等影響強度的缺陷。鑄后進行正、回火熱處理。鑄件按JB/T5000.14—2007要求，超聲檢測2級。

2 鑄造工藝設計

2.1 造型方法的選擇

為了解決鑄件容易產(chǎn)生變形和尺寸很難保證的問題，將設計的1/2端蓋改為整體鑄造，熱處理后切割成兩件。還設計了雙層拉筋，以保證鑄件的尺寸精度。

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

2.2 澆注位置的確定

為了全面保證鑄件質(zhì)量要求，其澆注位置示意圖見圖2 。

圖1 進(出)料端蓋簡圖Figure 1 The diagram of charging (discharging) end cover

CSiMnPS≤0.25≤0.8≤1.2≤0.05≤0.06

表2 力學性能Table 2 Mechanical properties

圖2 進(出)料端蓋澆注位置示意圖Figure 2 The schematic drawing of pouring position of charging (discharging) end cover

圖3 進(出)料工藝簡圖Figure 3 The chart of charging (discharging) process

2.3 工藝參數(shù)的選擇

2.3.1 加工余量的確定

采用1.8%縮尺。由于該進(出)料端蓋屬超大薄壁件，考慮變形等因素的影響，加工余量為30 mm～35 mm。

2.3.2 型、芯的結(jié)構及制作

為了降低制造成本，全部采用刮板造型，并采用組合刮板的創(chuàng)新設計。在保證刮板造型質(zhì)量的同時，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。上箱采用了全新設計的隨型箱拍，增強了砂型的強度，也能避免鑄件掉砂、塌箱等事故。不放內(nèi)冷鐵、不加鑄頂，以滿足鑄件的無損檢測要求。

2.3.3 澆注系統(tǒng)的設計

根據(jù)端蓋的結(jié)構特點及鋼水總重，采用3包澆注方案。由于鑄件屬超大型薄壁鑄件，為保證上升速度，使其快速充滿型腔，我們選擇了4個?70 mm包孔和兩個?50 mm包孔。將澆注系統(tǒng)設計成階梯式，多道內(nèi)澆道分上、下兩層分散注入鋼液，直澆道采用緩沖式，以利于建立良好的順序凝固的溫度梯度。為了提高澆注速度，縮短澆注

時間，澆注系統(tǒng)設計成開放式，其各組元的總端面積比為∑F包∶∑F直∶∑F橫∶∑F內(nèi)=1∶2.04∶(3～4)∶(3.5～4)。

2.3.4 冒口設計

根據(jù)端蓋的結(jié)構特點及技術要求，在盤面上設置兩圈冒口。內(nèi)側(cè)采用暗冒口，兩冒口之間增設不同厚度外冷鐵用以增加冒口間的有效補縮距離。進(出)料端蓋冒口簡圖見圖3。冒口表面采用覆蓋劑、發(fā)熱劑、保溫劑聯(lián)合加入的方式，增加了冒口的能力與補縮效果。

2.3.5 冶煉

采用電弧爐熔煉，VOD精煉，化學成分嚴格按照表1的要求控制。

2.3.6 澆注

針對鑄件尺寸超大、薄壁的特點，澆注溫度控制在1 550～1 560℃。

3 工藝驗證

采用上述全新工藝生產(chǎn)的4件進(出)料端蓋鑄件均一次鑄造成功，經(jīng)毛坯檢驗，未發(fā)現(xiàn)縮孔、冷隔等鑄造缺陷。機械加工后，經(jīng)超聲檢測，未發(fā)現(xiàn)縮松、裂紋等鑄造缺陷，內(nèi)、外質(zhì)量均達到設計要求。

4 結(jié)論

我公司端蓋生產(chǎn)歷史上尺寸最大、噸位最大的進(出)料端蓋的成功鑄造，證明我們設計的工藝是先進合理的，所采取的措施是切實可行的。該產(chǎn)品不僅為我公司及其他企業(yè)制造同類大型鑄件提供了成功的經(jīng)驗，而且也對提升我公司設計與制造能力具有十分重要的意義。

[1] 叢勉主編.鑄造手冊：第二卷鑄鋼.北京：機械工業(yè)出版社出版，1993.

[2] 鑄鋼手冊編寫組編著.鑄鋼手冊.北京：機械工業(yè)出版社出版，1985.