高锰钢铸件生产工艺汇编.docx

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1、高镒钢铸件的生产工艺1、铸型工艺(自硬砂)传统工艺1)砂工艺高镒钢液呈碱性，用石英砂生产易粘砂，要采取相应措施解决。(1)水玻璃石英砂：石英砂：40/70目100%;水玻璃5%-7%;膨润土4%-5%;碳酸钠0.2%-0.4%.柴油：2.0%(提高砂的流动性，防止粘砂)。采用二氧化碳或液化气烘干硬化；刷镁砂粉快干涂料，防止高镒钢粘砂。(3)镁橄榄石砂：镁橄榄石耐火度1910,莫氏硬度6-7级,膨胀系数比石英砂小，且均匀膨胀，无相变，不含游离SiO2,不与Fe.Mn的氧化物反应，有较强的抗金属氧化物的侵蚀能力，是高镒钢理想的面砂。(4)石灰石砂：石灰石砂1970年问世，也叫70砂，优点是馈散性好

2、，落砂清理容易，铸件表面光洁，消除职业性矽肺病；缺点是发气量大，型砂强度低。因此要求造型和制芯作到硬、光、通、净四原则，即：砂型、芯应紧实，用A型表面硬度计测定，硬度值大于50:造型时要修光刮平，使边角情晰；多开出气道，并要贯穿畅通；铸型要硬化良好，如有松、掉砂必须报废；铸型浇注合箱前，型腔要光洁干净。(5)对于中小型壁厚小于40mm的薄壁件，也可采用粘土砂。(6)有的中小型工厂仅采用2%3%的水玻璃砂，用二氧化碳气硬化，背砂用4号河砂,生产200公斤以下的破碎机颗板，也不粘砂。1)涂料的配制(1)快干涂料：先将松香溶于无水酒精中，形成松香酒精溶液，再将镁砂粉陶土混入，建议用200320目细镁

3、砂粉。(2)水基镁砂涂料：将镁砂粉、陶土按比例配好，在混砂机中干混10分钟，加水柏油混4小时20分钟，再分批加入清水混碾1小时30分钟，碾成膏状，装入铁桶内加少量清水复盖，如室温超过24度，涂料超过24小时，易发生水化，将重新回混碾3小时。2、高镒钢铸件(传统铸造)浇注系统的设计(D高镒钢线收缩率：小件2.4%3.2%,大件2.0%2.5%在砂型铸造条件下一般铸造线收缩率(缩尺)选择2.5%2.7%,不同铸件不同部位不同方向线收缩率不同。高镒钢体收缩高于任何钢种，约高于碳钢30%,浇冒口设计要以重视。(2)冒口设计要求：要有足够的金属液补缩；冒口中的金属液要晚于铸件凝固；冒口补缩通道要通畅。(

4、3)易割冒口：在冒口颈处放置由耐火材料或水玻璃砂经过二氧化碳硬化的易割片，可以购买也可自制。(4)保温冒口：为了提高补缩效率应该广泛采用保温冒口。(5)无冒口铸造：适于壁厚均匀的非厚大型铸件，无热节的铸件，如磨机衬板，小型颗式破碎机颗板等，但要加大横浇口，内浇口数量要多，形状扁平，多开排气孔。(6)冷铁：不用内冷铁，但是广泛使用外冷铁，与冒口配合使用可以得到致密铸件；在铸件内圆角处放成型外冷铁，可以消除由于补缩不良造成的裂纹；由于高镒钢导热性差，应该采用覆砂外冷铁，避免浇注后由于铸型内严重的温度梯度差产生柱状晶，冷铁使用不当，浇注温度高时，甚至会穿晶；外冷铁厚度一般为铸件壁厚的060.8倍。(

5、7)浇注系统浇注系统的设计与计算以浇包的类型为依据。用塞杆包底浇钢液洁净，对浇注系统无挡渣要求，浇注系统设计成开放式，使钢液平稳浇入铸型；用转包浇注，浇注系统要有挡渣能力，设计成半封闭式或封闭式，小于200kg用转包浇注，大于200kg用底浇式，浇注系统按半封闭式设计：F直：F横：F内二1:(0.80.9):(1.1-1.2)o横浇道为阻流面，内浇口大于横浇口，保证钢液平稳浇注。3.出钢和浇注温度(1)钢液要有一定的过热度，以保证成分均匀及消除遗传性，过热度高结晶时过冷度大，使晶粒细化，但过高促进钢液吸气、氧化等缺陷。(2)浇注温度既影响晶粒粗细、又影响晶粒形态，浇注温度高晶粒粗,冲击韧性低溶

6、注温度降低等轴晶区比例增加柱状晶区比例减小。铸件主体壁厚越大浇注温度应该越低。有公式为：T=1485-0.3,T-浇注温度(。C),-铸件主体壁厚(mm)。由于铸件厚度不均匀，最后浇注温度确定要根据经验积累。四、消失模工艺1 .白模消失模铸造是用泡沫塑料模代替传统模型，在高温下与金属液置换成型的模式，方便快捷。与其它铸造工艺不同，影响铸件的因素也不同，由于模型是消失模铸造过程中必不可少的消耗品，每生产一个铸件消耗一个模，因此模是消失模铸造成败的关键因素，模型是泡沫白模做成，白模的质量是成品铸件的重中之重。在高镒钢生产中无论是发泡成型还是切割组装，选择泡沫不容忽视，泡沫选择主要有三点：1）白模发

7、泡球粒要均匀。2）质量控制在1618kgm303）制模前要经过二次熟化以后，达到饱和状态。2 .涂料的配制1）添加剂的选择采用桂林5号耐烧高温强化型或桂林6号一料通，这两种涂料耐热性能好，强度高，在高温状态下耐冲刷，完全适应空壳振动浇注。为了保证配制的涂料浆液对整个模样有良好的涂挂性和均匀性，一般采取三次挂涂涂层厚度在23大型厚壁铸件可酌量加厚，一般不超4mmo具体配制如下：10%桂林5号+70%镁橄榄石+30%铝钢土每IOkg5号100kg复合骨料桂林6号+5%镁砂粉（250目）以上两种配制方法都可以空壳振动浇注，且效果很好。整个工艺流程与浇冒系统设置与传统砂铸有70%相似之处，以下详细介绍

8、。3 .振动+空壳浇注振动浇注的前提是真空系统的气流量，一般配置45KW,每分钟抽气量25立方以上过小的抽气量不能振动浇注。当金属液出炉后，扒渣时间对白模进行烧空，一般空壳浇注为明浇明冒易于烧空，当烧空白模后，气压下降至0.03MP20.05MP2,会维持整个型内空腔即可浇注，不用担心塌箱，整个过程充型平稳。振动、浇注平稳后启动振动台，振动频率厚大件80120HZ,小件150180HZ效果较好。空壳振动浇注时，高温充型原理和一般铸造有很大不同。金属液进入型腔，在振动下每分钟进行50008000次上下波动，把金属液还未形成的晶粒上下反复拉扯，在液湘与糊湘状态下的晶粒进一步细化。与此同时，金属液中

9、的杂质也会进一步上浮。由于振动下金属液不停波动，原先实型浇注中似乎不可见不可控的黑胡同变成了可见可控的空壳子，把实型浇注的复杂化变成了空壳浇注的简单化，并且加以振动，使铸件晶粒粗大和缩松得到了有效控制。负压下的振动浇注，一是对涂料有严格的要求，二是真空系统，比实模浇注抽气量要大些，铸件大小，抽气量也不同，致密高，强度好的铸件与实体装备有不可分割的利害关系。五、振动浇注对铸件的影响振动浇注是指金属液在振动充型和结晶及铸件成型过程，振动是指一定的频率发生可变运动这种运动具有可变的速度和加速度，以形成振动冲击力作用于金属液并使之发生变形。压缩均匀的液体需要极大的压力，但结晶的金属液是由液湘、气湘和固

10、湘三湘形成，而不属于均匀液体，振动时溶液周期性受到压缩和拉伸。对金属的除气、结晶、生核率增加、晶粒的细化与杂质的破碎弥散均布，溶液粘度降低和补缩等都极为有利归纳起来有以下几点：显著细化金属结晶的晶粒，致密铸件组织。消除铸件组织化学成份不均匀性。极大降低金属的气体含量，消除或极大减少铸件的气孔缺陷。有利于补缩过程的进行和金属杂质的去除，减少铸件缩松，提高致密性。有利于降低金属液粘度，提高流动性和充填性，获得轮廓清晰的高品质铸件。有利于消除金属液晶间空隙和裂缝，对于提高铸件的力学性能有十分重要的作用。改善金属结晶条件和金属液结晶过程温度加速结晶的凝固过程。全面优化和强化铸件力学性能，抗拉强度延伸率

11、、屈服强度耐磨等综合机械强度。总而言之，高镒钢生产，空壳+振动浇注是不可缺失的一部分，技术与工艺相对成熟的条件下，产品质量会有质的提高。六.V法工艺高镒钢铸造上，多年前用V法铸造出了MnI3、Mn18及65Mn等材质的一系列铸件，其表现形式多为晶粒粗大、耐磨时间短、强度差，达不到水玻璃砂的状态。其根本原因现在仍处在探索阶段，V法铸造表面光洁度好，外观质量漂亮，V法铸造高镒工艺控制其晶粒粗大，我个人认为：1在条件允许的情况下，多下点冷铁，以加速金属液凝固，使晶粒细化。2 .正确把握出箱时间，尽量提前出箱与外界空气接触，加快固体铸件冷却，也可有效阻止晶粒粗大，提高耐磨强度。3 .高温出炉、低温浇注

12、、缩短浇注时间。4 .浇注完毕后，揭开上箱顶部封闭膜一部分，让冷气流进入加速凝固过程。以上几点在生产过程中也得到了验证，对于今后有更好的工艺方法，我们还会共同分享。最近笔者在某厂用V法生产出大型颗板，其重量为6780kg,铸造工艺、有产品、内外质量良好，超过了自硬（水玻璃）石传统工艺。经过探测，内在无缩松、金相组织、晶粒化学元素配比均达到了产品质量要求。生产方法如下：1涂料配比300目错英粉（含量65%以上）30%+300目镁橄榄20%桂林6号（醇基强瓷）50%桂林6号（醇基）60%+错英粉40%2 .吸膜铸造膜选武汉恒德刘德汉先生研制的低碳铸造膜，烘烤时间短、延伸率高、封闭效果好是铸造颗板之

13、上品。3 .浇注高温出炉，低温浇注，出炉温度一般在1520。（:浇注温度控制在14401480之间，最好不超148（TC,浇注速度与传统铸造基本相符。V法铸造工艺基本上以一些壁厚的大型高镒钢铸件，如大型圆锥式破碎机的轧臼壁和破碎壁，大型颗板铸造工艺设计必须要较大数量的外冷铁以加强铸型的冷却速度，虽然是冷铁，但冷铁的温度应保持在253（TC,否则，铸件出现裂纹的几率会增大。当高镒钢金属液在高温下猛然遭遇20。C以下的冷却刺激，迅速凝固，将会产生晶粒瞬间细化，细化过程中出现晶粒与晶粒之间间隙增大，增大的间隙连接在一起经过剧烈收缩产生裂纹，这种裂纹在V法上很常见，在传统铸造上很少，在V法上称为热裂，

14、一般裂相温度大约在12001300。C之间，刚达到固相状态（刚凝固），冷裂在V法上一般在6500左右，其原因是磷在钢中以磷共晶形式存在，二元磷共晶为（Fe-Mn）3P+Y,熔点1005oCz三元磷共晶为（FeMn）3C+Y1熔点950oCo由于熔点低，最后凝固，存在于枝晶间，在产生热裂的情况下仍属于液态毫无强度，促进枝晶间裂纹萌生，当P0.06时，磷对高镒钢热裂严重，当磷由0.06增加至009时热裂严重，当时看不出，一旦铸件出箱温度降低至650以下裂纹产生，V法铸造中无论热裂和冷裂其危险系数是传统铸造的几倍甚至十倍。总而言之，V法铸造对裂纹防止，不仅是外冷铁有一定的余温，硫磷含量的控制也首当其

15、中，随着技术发展工艺空间也广阔起来。以下为熔炼、热处理的叙述，三者工艺熔炼首当其中，共同点都很相似不再多写。七、高镒钢的熔炼工艺守则1 .适用范围本工艺守则适用于中频炉（碱性炉衬）熔炼浇注高镒钢、超高镒钢锤头，衬板及齿板等高冲击耐磨铸件。2、作前的准备Q）操作工在进人工作岗位前首先要穿戴好劳动保护品；（2）准备好各种工具：样杯、取样工具、打渣耙子、捣料杆；（3）造渣剂、集渣剂、变质剂、脱氧剂、调整成分合金必须烘烤干燥；（4）检查钢水包，炉体状态，均应完好；（5）称重器具应符合使用要求；（6）检查测温仪处事良好状态；（7）检查中频炉设备，使其保持正常运转。工化学成分（表3）表3化学成分（%）名称或分CSi如VoPCrTiBMn13转国道0.95/1.200.40/0.6012.0/14.0-(0.051.50/1.800.08.0.120.003/0.007计算量1.150.501.300.0451.600.090.006如18范国宜0.90/1.150.40/0.6016.0/18.00.25/0.650.061.50/1.800.080.120.003/0.