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[熔炼] 大型轮材冶炼铸造技艺办法的革新

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发表于 2019-11-15 08:37:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  1托轮的结构特点

  托轮的材质为ZG40Mn2,最大直径2250mm,高1000mm,最大壁厚500mm,结构如1所示。

  1此铸件结构特殊,辐板厚度达500mm,给铸件的补缩及冒口的设置带来一定困难。托轮2250 mm外圆柱面为托轮工作面,精加工后不允许焊补,也使该铸件的生产难度加大。

  2原工艺方案简述原工艺方案为轮缘和中间轴头分别设置冒口的方案,轮缘设置4个350mm×500mm×600mm的冒口,轴头设置一个900mm的冒口,中芯采用圆锥形以利补缩,辐板内设置16mm内冷铁,间距60~80mm,工艺出品率为58%,原工艺方案如2所示。

  3产生缺陷原因分析

  外圆切除补贴量较大,切除冒口和补贴后出现大量缩孔、缩松缺陷,说明冒口补缩效果不理想。

  外圆表面有大量粘砂及表面气孔缺陷,主要是由于铸件壁厚达500mm,局部过热造成的,形成粘砂,即部分型砂被渗入的钢水包裹,阻碍了气体的排出,气体进入铸件而形成气孔。

  由于托轮工作时承受巨大交变压应力,考虑到内冷铁存在熔合不佳的情况,设置内冷铁将缩短托轮使用寿命,影响使用性能。

  冒口补贴切除量大,浪费人力物力,工艺出品率低。

  由于托轮外圆为工作面,精加工后不允许焊补,硬度调质后达HB≥235.托轮粗加工后出现大量缺陷,虽经焊补,但表面质量得不到保证,用户多次提出质量异议,并对放置内冷铁提出质疑。

  4工艺改进

  针对出现的质量问题,我们改进了工艺设计。由于外圆为工作面,采用暗冷铁挂镁砂工艺方案。采用刮板造型,镁砂采用10~30目大粒镁砂,镁砂层厚20mm,铸型上窑烘干并涂刷醇基锆榱粉涂料。R100处容易产生粘砂,采用铬铁矿砂,中芯采用镁砂,中部装干砂以防砂芯阻碍收缩。外轮缘不设冒口,只设"60mm出气孔,提高工艺出品率。冒口设置:把托轮看作一个厚500mm的圆板。M件=T/2=500mm/2=250mm M冒=1.2M件=1.2×250=300mm式中,M件D铸件模数;TD铸件厚度;M冒D普通冒口模数;M保D保温冒口模数。

  采用保温冒口,保温冒口模数增大系数为1.7.M保=M冒/1.7=300/1.7=176.5mm对于圆柱形冒口有M冒=0.187D冒,D保=M保/0.187=176.5/0.187=944mm式中,D冒D普通冒口直径;D保D保温冒口直径。

  由于轴头尺寸为"900mm,取保温冒口直径与轴头尺寸一致,取D保=900mm.

  为了保证补缩通道畅通,用比例法绘出1#芯轮廓,如3所示。

  冒口高度的确定:根据40Mn 2的化学成分,C:0.35% ̄0.45%,Mn:1.6% ̄1.8%,确定ZG40Mn 2收缩值为5.32%。经计算铸件重为23000kg,补贴重为1700kg。保温冒口补缩效率取30%。

  G冒×30%>(G冒+G件+G补)×5.32%式中,G冒D冒口重量;G件D铸件重量;G补D补贴重量。计算得G冒>5260kg H冒>826mm式中,H冒D冒口高度,冒口高度取1000mm,冒口重量为6100kg。工艺出品率=23000/(23000+1700+6100)=74%。

  5工艺改进效果

  改进后托轮工艺如4所示。工艺改进后浇铸托轮3个,外圆工作面质量得到提高,消除了缩孔、缩松、气孔等缺陷,提高了工艺出品率,取得良好的经济效益。

  6结语

  对于大断面厚铸件,采用暗冷铁和冒口配合使用,可强化顺序凝固,提高工艺出品率;暗冷铁对提高表面质量,细化内部组织是非常有效的。


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 楼主| 发表于 2019-11-15 09:04:57 | 显示全部楼层
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采用暗冷铁和冒口配合使用,可强化顺序凝固,提高工艺出品率;
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发表于 2020-1-17 17:32:59 铸造论坛手机版 | 显示全部楼层
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