大型铸件多包浇注技术实践

刘金旺

（石家庄强大泵业集团有限责任公司，河北石家庄 050035）

大型铸件多包浇注技术实践

刘金旺

（石家庄强大泵业集团有限责任公司，河北石家庄 050035）

根据大型铸件结构，设计浇冒口系统。采用了7炉同时熔炼、双漏包铁液从两端浇注的工艺，解决了铸造车间不能独立铸造大型铸件的难题。通过生产实践，取得了良好的效果。

中频炉；浇冒口；漏包浇注

挖泥泵是目前疏浚行业的专业用泵，随着疏浚行业的发展，挖泥船越来越大，我们公司承接的铸件产品也逐渐趋于大型化。在浇注挖泥泵体类大型铸件时，受到单个车间熔炼能力的限制，需要跨车间多炉多包联合浇注，才能满足要求。

为此渣浆铸造车间成立了大型铸件多包浇注技术研究的试验小组，以公司生产的TK1200项目中的护套为研究对象，进行跨车间多炉多包联合浇注试验。其目的是研究生产过程中联合开炉和浇注工艺，加强过程控制和衔接，制订科学合理的操作控制规程，解决大型铸件浇注困难问题。

1 试验计划

1.1 试验铸件

材质：KBTD

零件尺寸：4461×3934×1247（mm）

零件重量：20t

浇注重量：28t

试验浇注铸件TK1200护套三维实体示意图见图1。

1.2 技术性能要求

（1）金相组织：TK1200护套高铬铸铁件的金相组织为共晶碳化物+马氏体基体+二次碳化物+少量残余奥氏体。

（2）力学性能：TK1200护套高铬铸铁件的力学性能要求见表1。

表1 TK1200护套高铬铸铁件的供货态力学性能

（3）浇注系统设计。零件重量20t，按照正常的铸造工艺出品率，浇注重量应在28t左右，故采用漏包浇注，还要双浇。根据浇注重量，包孔直径确定为70mm，选择 F包孔∶F直∶F横∶F内=1:1.5～2:1～1.5:2～4 的封闭式与开放式结合的浇注系统。根据浇道砖的规格，确定直浇道ø90mm，横浇道ø70mm，内浇道ø50mm。最终确定 F阻＝F包孔＝F横＝3846mm2，F直=6359mm2，F内=11775mm2。F包孔∶F直∶F横∶F内=1:1.65:1:3。

（4）冒口设计。根据高铬抗磨白口铸铁的凝固特点，采用顺序凝固原则，在护套的最高部位设置顶冒口，不易放顶冒口的部位设置侧冒口。按照比例法确定冒口共11个，ø350mm，高度为800mm。

（5）浇注温度和浇注时间。合理选择联合浇注大型铸件的浇注温度，不仅关系到铸件的质量，而且直接影响着浇注的成功与失败。正确选择浇注温度，既要考虑铁液能迅速注满型腔，避免铸件浇不足、冷隔、夹杂、气孔等缺陷，同时又要考虑冒口正常补缩，避免铸件产生缩孔、缩松、热裂以及铸件表面皱皮等缺陷。根据合金的特性，结合铸件结构和现场浇注条件，确定浇注温度为1360℃～1420℃。

浇注时间对铸件质量有重要影响，尤其是多包浇注大型铸件的浇注时间对铸件质量更重要，如果浇注时间太长，容易产生浇不足和冷隔等缺陷，而且铸型上表面长时间受高温铁液的烘烤，产生夹砂、粘砂的可能性增大，特别是浇注位置上方有大平面时更为突出。如果浇注时间太短，铁液对型腔的冲击大，易带入气体和渣粒，造成冲砂、渣眼、气孔等缺陷，还有可能引起抬箱，不利于获得较为致密的铸件。浇注时间通常根据在一定条件下得到的经验公式进行计算，对于重型铸件可采用下式：

t=S×G1/2

式中 S为系数，S根据该护套壁厚确定为1.89

t=1.89×280001/2=316（s）

（6）铸造CAE验证。按照设计好的铸造工艺参数进行三维实体造型，并将工艺的三维实体输入铸造CAE系统进行数值计算模拟（计算过程略）。

最终缩孔缩松显示见图2。

表2 铸造CAE计算参数列表

从图2中可见缩孔可能存在部位主要分布在浇道和冒口的中心部位，铸件中不存在明显的缩孔或缩松，从计算机数值模拟的结果看，可以认为设计的铸造工艺方案是可行的。

2 生产过程

2.1 生产前准备

（1）准备原辅材料，制作浇注时所用的浇注架、浇注平台。

（2）浇包配制，渣浆铸造车间准备1个10t漏包、1个5t摇包、1个3t摇包，水泵铸造车间准备1个10t漏包。对其进行打包、烤包。

（3）为了浇注时节省时间，提前把2个10t漏包在浇注平台上进行对眼，并在平台及漏包上做好标记。

（4）该铸件浇注由渣浆和水泵两个铸造车间提供铁液，渣浆铸造车间开4个炉口，2个5t中频炉、2个3t中频炉；水泵铸造车间开3个炉口，1个3t电弧炉、2个5t中频炉。

（5）开炉前，检查各电气设备是否正常，以及各中频炉炉衬是否完好。

2.2 熔炼

两车间熔炼班组协商好后，同时开炉进行熔炼，炉料熔化成铁液后进行取样送光谱室检测成分，根据结果进行调节铁液成分，使其最终达到成分标准方为铁液合格。

2.3 浇注

（1）当两车间各炉口成分检测合格后，两车间熔炼班组协商好出炉顺序和出炉温度，把各炉口的温度提高到所需要求。

（2）首先，由渣浆车间提供一个烤好的5t摇包运送到水泵车间，水泵车间先用烤好的10t漏包接取3t电弧炉和一个5t中频炉内的铁液，接铁液前把精炼剂放入包内，用测温仪测量炉内铁液温度，要求为1530℃方可出炉，把该漏包接满；然后用5t摇包接取另一个5t中频炉内的铁液，接铁液前把精炼剂放入包内，用测温仪测量炉内铁液温度，要求为1500℃方可出炉；此时渣浆车间也用10t漏包开始接取2个5t中频炉内铁液和一个3t中频炉内铁液，接铁液前把精炼剂放入包内，用测温仪测量炉内铁液温度，要求为1440℃方可出炉。

（3）渣浆车间的10t漏包先放在浇注平台上并与提前对眼时的位置对齐，此时水泵车间的2包铁液也已运到，先用天车把其10t漏包吊起放在浇注平台并与对眼时的位置对齐，然后用天车把5t摇包吊起接到水泵车间提供的10t漏包上方。

（4）用测温仪测量两个漏包铁液温度，如果温度降到浇注温度要求的范围内便可以进行浇注了。先打开水泵车间提供的10t漏包，同时把5t摇包内的铁液快速倒入漏包内，并用秒表开始计时，然后在打开渣浆车间的10t漏包进行浇注，浇注过程中用酒精进行引气。

（5）先让水泵车间的10t漏包中的铁液漏完并把该包吊走，再把渣浆车间的10t漏包内的铁液漏完后吊走；把渣浆车间炉内的铁液提高温度，用3t摇包接取后对冒口进行逐一补浇，补浇完成后在各冒口撒上保温剂，使冒口内铁液能够起到充分补缩的作用。

（6）最后，用摇包对试块进行浇注。

3 检验结果

（1）金相组织。TK1200护套金相组织为共晶碳化物+马氏体基体+二次碳化物+少量残余奥氏体。

（2）力学性能。TK1200护套力学性能见表3。

（3）浇注温度为1370℃，浇注时间为349s。

表3 TK1200护套力学性能

4 结语

（1）跨车间多炉多包联合浇注时，提前做好生产前准备是保证铸件顺利浇注的前提。

（2）跨车间转运铁液时，要注意抓紧时间，防止时间过长导致铁液温度降于浇注温度以下，甚至漏包包眼打不开影响浇注。

（3）此次浇注时间与估算时间基本相同，以后可以通过加强衔接控制来加快浇注速度。

（4）通过生产试验，加强过程控制和衔接，制订出科学合理的操作控制规程，解决大型件生产问题。

[1]《铸造手册》铸铁分册[M].北京：机械工业出版社.1995.

[2]刘虹.双包浇注钢锭模大平板的铸造工艺[J].铸造，2003，52.

[3]李魁盛主编，铸造工艺原理[M].北京：机械工艺出版社.1989.

Practice in Multiple Ladles Pouring Technology for Large Casting

LIU JinWang
(Shijiazhuang Kingda Pump Industrial Group Co.Ltd.,Shijiazhuang 050035,Heibei China)

The running and feeding system have been designed upon large casting structure.The puzzle that large casting unable to be cast by foundry shop itself has been solved with technology that melting by 7 furnaces at the same time and pouring from both ends by 2 bottom pour ladles,with favorable effect gained in practice.

Medium frequency furnace;Gating and Risering;Bottom pour ladle cast

TG244;

B；

1006－9658（2012）02－0018-3

2011－12－10

稿件编号：2011－170

刘金旺（1981－），男，助理工程师，主要从事大型水泵铸件生产工艺和高铬铸铁熔炼研究工作