大型圓筒狀鑄鋼件的兩種鑄造工藝對比

康 文　王重鑫（北方重工集團沈陽鑄鍛工業有限公司，遼寧　沈陽　110023）

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大型圓筒狀鑄鋼件的兩種鑄造工藝對比

康 文王重鑫
（北方重工集團沈陽鑄鍛工業有限公司，遼寧沈陽110023）

摘要：我國經濟的快速發展離不開工業的大力支持，大型鋼鑄件作為工業發展的的重要方向之一，其代表了一個國家工業發展的重要水平。大型長圓筒狀鑄鋼件是在工業生產中應用較多的一種產品，其鑄造質量的好壞及鑄造效率直接影響著大型圓筒狀鑄鋼件的生產。本文主要在提出一種新型的大型圓筒狀鑄鋼件鑄造工藝的基礎上，對新型與傳統兩種應用于大型圓筒狀鑄鋼件的鑄造工藝進行對比分析介紹。

關鍵詞：大型圓筒狀鑄鋼件；鑄造工藝；對比分析

大型圓筒狀鑄鋼件是一種在工業上應用較多的一種鑄件，本文所介紹的大型圓筒狀鑄鋼件是一種長度在2.5m～3m且壁厚為40mm～50mm左右的一種鑄鋼件。此類大型圓筒狀鑄鋼件看似結構簡單，但在實際的鑄造過程中由于長度較長壁厚較大的原因導致在鑄造時經常會出現夾砂、氣孔、抬芯、芯撐無法與鑄件進行良好的熔合等問題，從而導致完成鑄造后的大型鑄鋼件無法使用從而造成浪費，本文主要對原鑄造工藝及優化后的鑄造工藝進行對比分析。

1 原大型圓筒狀鑄鋼件的鑄造工藝

此方案選用的是直徑為480mm的芯子，芯子長為3000mm，其中在內部采用直徑為20mm×60mm的芯撐8個，在上部設置6個，在下部設置2個。采用此種工藝完成了大型圓筒狀鑄鋼件的鑄造后，通過完成對鑄件內部及表面的清理，發現芯子固定良好并未產生飄逸，但是芯撐未能與鑄鋼件進行良好的熔合，需要在后期對大型圓筒狀鑄鋼件進行焊補，以確保大型圓筒狀鑄鋼件能夠正常使用。此種鑄造工藝是一種傳統的鑄造工藝，使用此種鑄造工藝具有以下的優點：（1）在對大型圓筒狀鑄鋼件進行圓形造型時能夠較為簡便的進行；（2）在進行鋼水澆筑時，由于鋼水壓頭較低，從而使得鋼水對于鑄件中的芯子的沖擊較為平緩，不會使得芯子產生漂移。但是不足之處則是：（1）在進行鋼水外型澆鑄時會受到較大的抬箱力，同時由于大型圓筒狀鑄鋼件的長度較長，其芯子的受力截面積較大，通過計算，芯子所受到的抬芯力能夠達到8t左右，遠超芯子的受力極限，從而使得芯子容易因受力過大而導致彎曲，同時外型所受到的抬箱力過大也容易導致抬箱。（2）后期的清砂處理較為困難，此種工藝由于芯子受力較大，從而使得在芯子的制造時強度較高，芯子的整個截面積的緊實度極高，在澆筑完成后，除了芯子的兩端整體都處于鋼水的包圍中，同時由于整體的芯子長度較長，從而為清理帶來了極大的困難。（3）在鋼水澆筑的過程中為防止芯子由于受到鋼水的浮力而導致芯子上抬從而使得鑄件報廢，因此應當在上部加裝具有一定剛度的芯撐，但是如果采用增大芯撐的尺寸的方式來提高芯撐的強度將會使得芯撐無法與鋼水進行良好的熔合，在后期需要對大型圓筒狀鑄鋼件進行焊補修復。（4）完成后的大型圓筒狀鑄鋼件容易在表面形成夾砂缺陷，由于在鑄造的過程中芯子及鑄件的外型均處于水平狀態，當鑄造時型腔中的浮砂以及沖砂隨著鋼水的上浮時會導致砂聚集在芯子的下表面以及鑄件外型的上表面中，從而使得在鑄件的表面形成夾砂缺陷，為后期的焊補處理帶來了較大的困難。（5）由于冒口位于鑄件的圓柱曲面上且冒口根部的整體面積較大從而使得在切割的難度較大，同時切割時要求鑄件處于還未冷卻的狀態，這無疑會對工人在進行冒口切割時帶來了較大的困難。

2 改進后的大型圓筒狀鑄鋼件的鑄造工藝

改進后的大型圓筒狀鑄鋼件的鑄造工藝采用的芯子是在中間使用金屬焊接成的芯骨架，并在芯骨架的內部防止廢鐵砂塊，并在芯子的外表面覆蓋以水玻璃砂同時在水玻璃砂上涂上鋯英粉涂料，并在芯子的底部外側澆口處貼上防止鐵水沖砂的耐火磚。整體的芯子長3.4m左右，在一段的芯頭處采用椎體結構長約400mm，同時芯撐處于鑄件的胃口部分，同時不管熔合質量如何都不會對大型圓筒狀鑄鋼件的鑄造質量產生明顯的影響，對于整個大型圓筒狀鑄鋼件的澆注系統采用的是階梯開放底注式的澆注形式，在大型圓筒狀鑄鋼件上設置有2個內澆口，其中底部的澆口采用的是切入式的澆注形式，從而確保鋼水注入后能夠平穩的澆注，由于鋼水注入時會產生較大的沖力，因此需要在鑄件的外壁底部一周覆蓋相應的耐火磚，從而確保鋼水不會對逐漸的內壁產生較大的沖擊。當鋼水澆注到鑄件冒口部分的階梯澆口時，在底注式的內澆口幾乎停止進水，而是通過從上澆口進鋼水于冒口中，從而確保冒口外的鋼水凝固從而使得大型圓筒狀鑄鋼件能夠處于較好的補縮狀態。在大型圓筒狀鑄鋼件澆注時所采用的內部澆注口會對大型圓筒狀鑄鋼件的澆注產生不好的影響，其在使用內部澆注口的過程中會導致鋼水無法在上升的過程中保持平穩，從而使得沖砂與浮砂無法保持平穩的上浮從而使得其吸附在鑄件的表面導致產生局部夾砂缺陷，需要在完成大型圓筒狀鑄鋼件后進行焊補處理，一般內澆口多應用鑄鋼件的壁厚較小的情況下。

通過對原有的大型圓筒狀鑄鋼件進行工藝改進可以發現其具有如下的優點：（1）由于改進了工藝使得芯子以及外型部分不再受到鋼水的浮力影響，從而使得原來的抬芯、抬箱所產生的影響大為減少，提高了鑄造的質量。（2）通過進行工藝的改進從而使得原先的掏空泥芯的制芯方法不再使用，從而降低了鑄件的清理難度，提高了芯子的出氣能力。（3）通過采用大型圓筒狀鑄鋼件自身所具有的補縮的特點，從而使得大型圓筒狀鑄鋼件的冒口大大減小，從而使得大型圓筒狀鑄鋼件的良品率大幅提高，由原先的60%提升至80%，極大的降低了制造的成本。（4）在進行鋼水澆注的過程中，型腔內部的浮砂、沖砂上浮的條件較好，使得其不易產生堆積而造成夾砂、氣孔等的缺陷，從而使得大型圓筒狀鑄鋼件的質量大幅提高。但是改進后的工業存在著一些不足：（1）相較于傳統工藝，改進后的工藝較為復雜；（2）在進行鋼水澆注時雖解決了鋼水浮力問題但是新工藝鋼水澆注時會產生較大的沖擊力，因此需要在泥芯及外型中采用較多的防沖砂措施確保澆注效果。

結語

通過以上的對比可以發現改進后的大型圓筒狀鑄鋼件的鑄造工藝在鑄件質量、鑄件效率等方面都產生了較好的效果，提高了經濟效益。

參考文獻

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