烧结机壁板消失模铸造的工艺设计

1.前言 我公司完成安阳某立冷现场进行工艺浇注工作，该现场在引进消失模工艺之前，使用水玻璃砂进行造型，其浇注出来铸件表面质量较差，粘砂较严重，尤其对芯砂不便于清砂。消失模铸造又称作“干型铸造”，以干砂作型砂，由埋箱震动和浇注时抽取负压使干砂紧固在白模涂料层外形成铸型，浇注时用铁液置换白模得到铸件的浇注方法[1]。 消失模铸造在国内起于20世纪五、六十年代，近20年才处于蓬勃发展阶段。现阶段在国家节能减排、改善环境的大前提下，消失模铸造正被越来越多的企业接受，消失模铸造工艺处于普及状态，越来越多的铸件需要制定合理的消失模铸造工艺，这也成为每一个消失模从业者急需解决的问题[2]。从传统铸造工艺中吸收裨益，制定合理的消失模铸造工艺是一个值得尝试的方法[3]。 2.铸件分析 烧结机壁板是烧结机上重要工件，为高铬耐热件（其中Cr含量能达到20左右），中间两个管道通水降温，要求不能渗水，表面质量要求较高，不允许有气孔、渣孔、缩松缩孔等缺陷，需加工保证配合。单件铸件质量近700Kg，轮廓尺寸为：2000×168×320（mm），中间部位有两个通孔∮26mm，铸件下部有深30mm盲孔。 3.铸造工艺分析 消失模铸造在该铸件上的应用，其工艺方案的主要难点在于中间部位有两个通孔∮26mm以及下部深30盲孔。对于盲孔由于铸件的使用情况，其必须向下，为防止出现铁包砂情况，需预先做预填。至于通孔，由于尺寸小长度长，只用干砂不做处理肯定会出现缺陷。首先参考一下该厂的原有工艺。 该现场原先使用水玻璃砂铸造工艺，其基本的工艺流程包括：混砂——制模——下芯——合模。   在混砂机中将细石英砂与水玻璃混和好后，填入铸型坑中，先在四周填好一定厚度的水玻璃砂做加固层，放入木模后逐层填加水玻璃砂，充分捣实。取出木模后，首先对做好的模型进行修补，尤其是下方凸台。做好浇注系统后，扎孔通CO2进行固化，固化后将内部的浮砂吹出。用内径26mm的铁管两边用铁板做支撑做芯，为防止铁水对内浇口处的铁管过分冲刷，特意在两内浇口铁管上焊上两块厚20mm的铁板。在平板上用铁沙箱做浇口及两明冒口，做好后与之前的模型合模，浇口对正即可。四周密封后，上方镇石准备浇注。各主要工序如下图。 4.消失模铸造工艺 （1）白区 由于产量限制及铸件形状，该现场易采用手工切割白模。白模苯板密度18～20g/L，充分干燥。经下板切割后得到白模。参考传统水玻璃砂铸造工艺，也采用钢管做通孔，粘接白模时将钢管放入。 该铸件的浇注系统采用侧顶注，内浇口的尺寸为50×50mm，为防止钢管熔透，在内浇口处的钢管上焊20mm厚钢板。钢板在粘接白模过程中焊接到位后，修补白模。粘接过程中为防止胶产生的大量气体，控制胶的使用量。钢管两端用铁片固定，防止在浇注过程中铁水对钢管的冲击引起的偏移。白模粘接粘接如图所示。 （2）黄区 将铸钢涂料充分搅拌后，放入涂料槽中对白模进行刷涂。白模采用三遍涂刷，每一遍涂刷后，放入烘干房后充分烘干，烘干房注意排湿。因现场使用石英砂为型砂，白模涂料厚度达到2mm左右，以防止粘砂。第三遍涂刷后，使用石英砂（200目）、糯米粉、酒精、PVB等混合后做预填物对盲孔进行预填。待充分烘干后方可埋箱造型。 （3）黑区   该现场使用我公司移动振实台，配合雨淋加砂器使用，方便埋箱造型工作。待白模烘干好后，进行埋箱造型工作。首先将砂箱放到振实台上，夹紧后开启雨淋加砂器。放底砂200mm左右后，开启振动电机振实。底砂振实后，用吊装工具将白模放入砂箱，分层加砂振实。砂箱加满后（冒口距离顶层砂面至少100mm），盖薄膜加面砂。浇口杯处四周用水玻璃砂做保护，防止冲砂。埋箱过程如图所示。     铁水温度到达后出炉，浇注前将负压系统打开，负压度控制在-0.050MPa。待铁水包铁水浇完后，将所有砂箱蝶阀全部打开，负压调至0.015~0.02保压20min。 浇注时，注意浇注速度控制，一般节奏：慢—快—慢。在铁水不反喷的情况下，尽量加快浇注速度，尽量控制在控制在40s内。现场第二天早晨开箱，大约保温14h，开箱后送到抛丸机经行铸件清理。如下图所示。   5.结论 通过现场的多次试浇注，确定的上述工艺流程基本满足浇注出的合格的铸件产品，且能保证较高的正品率。合理的铸造工艺是获得合格铸件的先决条件，消失模铸造作为一种新兴的铸造方式，正在逐渐被行业所接受，其占有份额也逐步扩大。运用传统铸造类型生产的铸件正在尝试用消失模铸造所替代。但传统铸造形式绝对是对消失模铸造工艺的设计是有裨益的。传统铸造形式存在几千年，一直推动着社会的进步，其中有很多东西是值得吸收借鉴的，因此在设计消失模浇注工艺时，不妨参考一下其传统铸造工艺。 但是消失模铸造与传统铸造还是有一定区别的，在设计工艺方案时，我们同样应该考虑进去，例如泡沫占据型腔，气化产生大量气体需排出；铁水遇泡沫后激冷，加上负压作用，其流动性会降低；负压会影响铁水的流动方向，最终会导致最终凝固的地方与传统铸造不同；等等。