吳 軍

（安鋼集團(tuán)信陽鋼鐵有限責(zé)任公司建安公司鑄造車間，河南信陽464100）

燒結(jié)機(jī)臺(tái)車消失模工藝

吳 軍

（安鋼集團(tuán)信陽鋼鐵有限責(zé)任公司建安公司鑄造車間，河南信陽464100）

消失模鑄造工藝對(duì)大型的框架體、箱體等鑄件有一定的優(yōu)勢。在消失模生產(chǎn)實(shí)踐中通過對(duì)涂掛、烘干、孕育、澆注等各個(gè)工序的控制，成功鑄出了42 m2、75 m2、90 m2燒結(jié)機(jī)臺(tái)車并已批量生產(chǎn)，投入信鋼公司煉鐵廠燒結(jié)機(jī)使用，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。本文重點(diǎn)敘述90 m2燒結(jié)機(jī)臺(tái)車消失模工藝。

燒結(jié)臺(tái)車；消失模工藝；半封閉式澆注系統(tǒng)

1 鑄件特點(diǎn)及技術(shù)要求

1.1 鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

燒結(jié)機(jī)臺(tái)車鑄件相當(dāng)于一個(gè)框架結(jié)構(gòu)（如圖1所示），臺(tái)車不能有扭曲、變形現(xiàn)象。鑄件外形尺寸3062mm×970mm×420mm，重1640kg，壁厚20mm～40 mm之間。

1.2 鑄件的使用特點(diǎn)

燒結(jié)機(jī)臺(tái)車是燒結(jié)機(jī)的重要備件，該設(shè)備使用工況差，在高溫使用過程中，不僅要求臺(tái)車不能開裂、變形，而且要求臺(tái)車之間配合緊密。

1.3 鑄件理化要求

材質(zhì)要求：QT500-7，抗拉強(qiáng)度≥500 MPa，屈服強(qiáng)度≥320 MPa，延伸率≥7%，硬度HB170～230，球化等級(jí)1～4級(jí)。成分要求：w（C）3.6%～3.8%，w（Si）1.5%～1.7%（爐前），2.7%～2.9%（爐后），w（Mn）0.5%～0.7%，w（S）≤0.03%，w（P）≤0.07%.不能有影響強(qiáng)度的縮孔、裂紋等鑄造缺陷。

2 消失模工藝方案

2.1 工裝要求及準(zhǔn)備

1）按臺(tái)車外輪廓尺寸，自制砂箱，四周單邊吃砂量200 mm～300 mm，底部吃砂量不低于200 mm，考慮到鑄件的抬箱力、上部吃砂量控制在350 mm～450 mm.為達(dá)到砂箱內(nèi)部真空平衡問題，采用五面吸氣砂箱。

2）因澆注后，白模氣化要產(chǎn)生大量氣體，這些氣體要及時(shí)抽走，在砂箱的2個(gè)長邊各設(shè)2個(gè)抽氣管，2個(gè)短邊各設(shè)1個(gè)抽氣管，共6個(gè)抽氣管，尺寸為φ60 mm×200 mm.

3）因砂箱體積大，裝滿砂后的砂箱重量接近10 t，需自制線外三維振實(shí)臺(tái)。

2.2 模型制作

1）根據(jù)圖紙先在CAD上設(shè)計(jì)出收縮量、加工余量，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)拆分成局部圖，利用數(shù)控白模切割機(jī)分塊切割。

2）根據(jù)工藝設(shè)計(jì)圖的尺寸，自制白模組合平臺(tái)，平臺(tái)上用定位塊將各個(gè)白模尺寸留出間隙定好位，然后將切割出的白模放在定位塊間，進(jìn)行粘接。模型粘接好后，在下組合平臺(tái)前，用15 mm×15 mm的木棒在模型的寬度方向上粘5根防變形筋，防止模型在搬運(yùn)、加固模型過程中變形。用該種方法不但尺寸準(zhǔn)確而且組模效率高。

圖1 臺(tái)車結(jié)構(gòu)簡圖（單位：mm）

圖2 臺(tái)車澆注系統(tǒng)示意圖（單位：mm）

3）模型材料為EPS，密度15 kg/m3～17 kg/m3，模型材料必須徹底烘干后才能使用。

2.3 涂料及烘干

1）使用水基涂料，桂林5號(hào)+高鋁礬土細(xì)粉，攪拌時(shí)間不低于4 h.考慮到模型的鋼度，涂料刷3～4遍，涂層厚度2.5 mm～3 mm.因件大、涂掛翻轉(zhuǎn)不易且翻轉(zhuǎn)過程中模型易變形，所以模型沒涂掛前，模型就放在專門焊制的架子上固定好，第一遍使用噴涂機(jī)均勻涂掛，抬到烘干房后就不再移動(dòng)，其余涂掛遍數(shù)全部用刷涂的方式在烘干房內(nèi)進(jìn)行。

2）烘干房內(nèi)溫度控制在40℃～50℃，每掛一遍涂料，最低烘干24 h后再掛下一遍。最后一遍涂掛烘干后，要檢查抽檢涂層厚度，厚度不夠的局部要補(bǔ)涂。

2.4 澆注方式及澆注系統(tǒng)

1）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)：根據(jù)公式得出內(nèi)澆道總截面積3600mm2，計(jì)算出內(nèi)澆道尺寸為15 mm×50 mm×4個(gè)（澆注系統(tǒng)提前做好涂掛，埋箱時(shí)再組模）。按半封閉式澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，取澆注系統(tǒng)截面積比例為Σ內(nèi)∶Σ橫∶Σ直=1∶1.2∶1.3（1.28），推算出直澆道1根，采用φ70 mm圓棒，橫澆道1根，截面尺寸60 mm×60 mm.

2）由于該鑄件屬扁平框架結(jié)構(gòu)，所以采用平行底注工藝。

3）因該件壁厚較均勻、無大的熱節(jié)點(diǎn)，而且球鐵在凝固過程中，析出石墨并伴隨相變膨脹，有自補(bǔ)縮能力，所以采用無冒口工藝，如圖2所示。

2.5 埋箱

1）埋箱的前一天將臺(tái)車體上的4個(gè)臺(tái)車輪軸孔及滑道凹槽處填呋喃樹脂砂、烘干，防止這些位置因負(fù)壓顧及不到澆注后出現(xiàn)鐵包砂；

2）模型在砂箱內(nèi)吃砂量：底砂200 mm，澆道面吃砂量300 mm，對(duì)著澆道面200 mm，兩頭吃砂量280 mm，頂砂350 mm，壓膜砂100 mm.模型上部安放隨形管排，保證型內(nèi)負(fù)壓；

3）澆道安好后全部采用水玻璃砂包裹固化，直澆道采用外套φ200mm鋼管內(nèi)填水玻璃砂固化，橫澆道底部的緩沖窩下面必須加放100mm×100mm× 15 mm鋼板（或包鐵塊），防止沖砂。模型兩頭凹陷位置，填水玻璃砂固化，防止?jié)沧r(shí)潰型;

4）振實(shí)分3次振實(shí)，底砂放完刮平振實(shí)一遍，（分5次、每次時(shí)間2 s），模型放好后放砂與模型放平振實(shí)一遍，（分7次、每次時(shí)間2 s），待全部放滿后再振實(shí)一遍，（分5次、每次時(shí)間1 s）;

5）0.07 mm薄膜鋪2層，把頂部管排抽氣口兩個(gè)位置用薄膜纏好，不能出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，壓膜砂不能放的過滿，低于砂箱四周10 mm～20 mm;

6）澆口杯采用大澆杯（要求澆口杯尺寸為直徑320 mm，高度400 mm）并且在四周用水玻璃砂進(jìn)行圍護(hù)，澆口杯下鐵水孔直徑大于70 mm，以防在澆注時(shí)鐵水外溢；

7）臺(tái)車體需要8個(gè)抽氣管（砂箱上6個(gè)抽氣管、隨形管排2個(gè)抽氣管），提前檢查生產(chǎn)線上管道，使用8個(gè)通暢管路，要求真空管與管排和抽氣孔之間用塑料薄膜進(jìn)行捆綁，不得漏氣，靠澆注部位的管排用鐵皮或鋼管進(jìn)行保護(hù)，并且靠澆注部位地面上的管排需用磚塊墊起，不能直接與地面接觸。

2.6 熔煉及澆注

1）爐前球化孕育處理：采用包內(nèi)充入法球化，球化劑加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%；

2）孕育處理用FeSi75，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%～1.0%（顆粒10 mm～25 mm)，球化劑、孕育劑放置包底時(shí)必須搗實(shí)后，用鐵屑蓋好；

3）爐后錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)按0.6%控制，爐前化驗(yàn)錳含量，不夠的含量補(bǔ)加到包內(nèi)；

4）出爐溫度為1 510℃～1 530℃，必須確保澆注溫度1 390℃～1 410℃.

2.7 工藝參數(shù)

配料(質(zhì)量分?jǐn)?shù))：球鐵回爐料55%、廢鋼45%、增碳劑2.5%，增碳劑隨爐料逐層加入，一層增碳劑一層爐料，爐料加入完，增碳劑應(yīng)先加入60%～70%，余下的鐵水熔化后再加入調(diào)整。澆注溫度：1390℃～1410℃；澆注時(shí)間：50 s～55 s；負(fù)壓控制：0.05 MPa～0.07 MPa；澆注后抽負(fù)壓時(shí)間：22 min.

3 出現(xiàn)的問題及對(duì)策

在生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)了一些問題，經(jīng)過對(duì)這些問題的分析，拿出了解決措施并實(shí)施，取得了良好的效果。

3.1 力學(xué)性能不達(dá)標(biāo)

QT500-7力學(xué)性能要求Rm≥500 MPa；Rp0.2≥320 MPa；A≥7%；HBS170-230；球化等級(jí)1-3級(jí)，珠光體≤35%.為保證力學(xué)性能和金相組織，不但要加強(qiáng)球化處理，關(guān)鍵是加強(qiáng)對(duì)鐵水的孕育。正確的孕育操作手段，不但可以消除滲碳體，增加鐵素體，還可以提高球化率，細(xì)化石墨球，使之圓整，分布均勻，能夠得到理想的金相組織和合格的綜合力學(xué)性能。解決的措施是：采用“沖入法一次孕育”和“隨流孕育”，一次孕育要控制原鐵水硅的含量，不可過高。隨流孕育劑用粒度為20～40篩號(hào)的FeSi75，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.17%～0.25%，要提前校準(zhǔn)孕育器流量，當(dāng)澆包對(duì)準(zhǔn)澆口杯時(shí)，孕育劑漏斗嘴也同時(shí)對(duì)準(zhǔn)澆口杯，開始澆注時(shí)，孕育劑應(yīng)及時(shí)加入到鐵液流上，隨鐵液一起進(jìn)入型腔，澆注過程中孕育劑不能斷流。當(dāng)型腔澆滿，鐵液澆注至澆口杯時(shí)，及時(shí)停止加孕育劑。為防止球化衰退，從球化反應(yīng)結(jié)束到澆注結(jié)束，時(shí)間必須控制在8 min以內(nèi)。

3.2 塌箱

分析塌箱的原因有：涂層??；模型烘干時(shí)間不夠；型內(nèi)真空度過低。解決的措施是：模型涂掛3～4遍，涂層厚度要達(dá)到3 mm以上。烘干時(shí)間：從第一遍涂掛開始到埋箱，烘干時(shí)間不低于5 d，烘房溫度不低于40℃.埋箱時(shí)在模型框架內(nèi)增加管排。

3.3 變形

部分鑄件澆出后，在大梁處出現(xiàn)變形，影響使用。經(jīng)分析，是由于涂掛時(shí)來回搬運(yùn)導(dǎo)致模型變形。最終解決的措施是：制作專門的底座，第一遍涂掛后，模型不再移動(dòng)，在烘房內(nèi)繼續(xù)后幾遍的涂刷；模型裝箱、埋箱，也使用專門的托盤吊裝，防止在移動(dòng)過程中產(chǎn)生變形。

4 結(jié)論

1）使用消失模生產(chǎn)灰鐵、球鐵大型框架體結(jié)構(gòu)、箱體結(jié)構(gòu)的鑄件優(yōu)于傳統(tǒng)工藝，效益明顯。

2）合理的熔煉和球化孕育工藝是產(chǎn)品獲得較高內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵。

3）保證模型涂層強(qiáng)度、內(nèi)部真空度是防止塌箱的要素，減少模型的運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)可有效防止變形發(fā)生。

4）采用該工藝已經(jīng)為公司生產(chǎn)200余件臺(tái)車，經(jīng)過一年多的運(yùn)行，狀況良好。

［1］中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì).鑄造手冊(cè):第五卷:鑄造工藝［M］.第三版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［2］中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì).鑄造手冊(cè)：第一卷：鑄鐵［M］.第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［3］鄧宏運(yùn)，陰世河.消失模鑄造及實(shí)型鑄造技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

［4］章舟等.消失模鑄造生產(chǎn)實(shí)用手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

Lost Foam Process for Sintering Machine Trolley

WU Jun
（Jian′an Company Foundry，Angang Group Xinyang Iron and Steel CO.，LTD.，Xinyang Henan 464100，China）

Lost foam casting process has certain advantages for large frame or box casting.Through the control of the coating，drying，inoculation and pouring process，the castings of 42 m2，75 m2，90 m2sintering machine trolley were successfully produced and went into mass production.Considerable economic benefit has been achieved after used in Xingang iron works.This paper is focused on the 90 m2sintering machine trolley lost foam casting process.

sintering trolley，lost foam casting process，semi-closed gating system

TG249.9

A

1674-6694（2017）01-0061-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2017.01.019

2016-09-15

吳軍（1974-），男，河南信陽人，助理工程師，主要從事鑄造技術(shù)工作。