輪盤鑄鐵件的鑄造工藝

發佈時間： 07 / 01 2021 作者：網站編輯訪問：13944

通過對中厚板冷床滾壓板的鑄造工藝和材料的研究，研究了一種製造多疊金屬樹脂砂芯輪盤鑄鐵件的新方法。該方法工藝簡單，生產率高，鑄件綜合性能高，表面質量好。

輪盤鑄鐵件的鑄造工藝

輪盤鑄鐵件鑄造工藝現狀

輪盤鑄鐵件是指一種直徑遠大於高度的鑄件。一般中間軸孔的加工要求比較高，輪轂和輪輞較厚，輻條處壁薄，容易造成溫度不均，溫差大。輪轂和輪輞是兩個熱點。如果鑄造工藝不合理，鑄件容易出現縮孔、縮孔和裂紋等缺陷。目前國內大多數廠家生產輪盤鑄件採用普通粘土砂造型、單件鑄造、切向澆口注射、冒口送料或輪轂處與冷硬鐵配合使用的鑄造方法。這種方法佔用空間大，工藝成品率、成品率和生產效率低，鑄件表面質量差。

接到輪盤式鑄鐵-冷床輥（5700多件）的生產任務後，首先要解決的問題是鑄造工藝的研究。要求工藝簡單，讓不熟悉鑄造的工人也能操作。要求減少成型和澆注面積，滿足現有生產條件下的生產需要。在研究鑄造工藝時，我們又遇到了材料問題。製成的捲板非常脆，根本無法用於生產。通過對鑄件的鑄造工藝和材料的研究，研究出一種新型的輪盤鑄鐵件鑄造工藝，生產出合格的滾輪。

主要研究內容和關鍵技術

1.材料研究

輥板是冷床設備的關鍵部件之一。它要求良好的表面質量和高耐熱性。鑄鐵的耐熱性主要取決於其高溫抗氧化性（即鑄鐵表面形成的氧化膜是否具有保護作用）和鑄鐵的生長（即尺寸的不可逆膨脹）在高溫下工作的鑄鐵零件）。這兩種性能與鑄鐵的化學成分密切相關。鑄鐵件的強度和抗衝擊性主要取決於合金元素的數量，因此對鑄件材料的研究成為一個非常重要的問題。為此，我們對材料進行了研究，合理選擇了化學成分，既提高了鑄件的耐熱性，又保證了鑄件的力學性能。滾輪原設計材質為RQTSi5，其化學成分（%）為：wC = 2.30% ~ 2.89%, wSi = 4. 5% ~ 5.5%, wMn = 0.50% ~ 0.77%, wP = 0.06% ~ 0.09%，wS＝0.062%～0.089%，wCr＝0.38%～0.49%。其機械性能如下：抗拉強度140-220MPa，硬度160-270 HBW。最高工作溫度為750～900℃。由於這種材料的矽含量高，鑄鐵的脆性轉變溫度升高。因此，鑄件非常脆，不適合生產壁厚不均的脆性敏感零件。輥板屬於這種結構的鑄件。結果，生產才剛剛開始。當時很多廢品都是因為材料問題造成的。另外，由於RQTSi5的材料脆性大，成品率低，國內大部分廠家不再使用這種材料製作滾輪。針對上述情況，為避免捲板批量報廢，確保中厚板項目順利開工，試制一種新的捲板生產材料成為當務之急。通過多次實驗和演示，我們決定使用我們開發的新材料。其化學成分為：wC=3.05%～3.51%，wSi=2.9%～3.5%，wMn=0.24%～0.56%，wP＝0.05%～0.09%，wS=0.010%～0.030%，wMo=0.29%～ 0.6%。其力學性能如下：抗拉強度580～695MPa，伸長率8%～18%，硬度210～280 HBW。最高工作溫度為750～900℃。由於開發出的材料性能好，成品率高，得到了用戶的認可。

材料確定後，對材料成分、球化工藝、孕育劑和孕育工藝、爐前質量控制等進行了攻關並取得了成功。輥筒的機械性能達到了鑄鐵車間歷史上最好的水平。等級。

2.解決冶煉過程中的關鍵問題

化學成分確定後，要想獲得優質的鐵水，需要合理的冶煉工藝。對於耐熱球墨鑄鐵件，球化處理尤為重要（即孕育劑和球化工藝的選擇）。進行球化處理時，鑄件的機械性能也很好。我們通過研究選擇了合適的孕育劑，制定了合理的球化工藝，使鐵水得到很好的球化，既提高了鑄件的強度，又增加了其延伸率，效果很好。

球化劑的選擇球化劑的質量直接影響球化效果，影響鐵水和鑄件的質量。經過多次實驗論證，我們最終確定球化劑採用ReMg5-8輕稀土，孕育劑採用75SiFe和獨特的長效孕育劑，可顯著提高鑄鐵的強度和延伸率。
球化為了獲得高質量的鑄件，孕育劑的選擇和球化工藝也很重要。通過攻關，選擇了合適的孕育劑，制定了合理的球化工藝，不僅提高了鑄件的強度，還提高了延伸率，效果很好。

球化過程使用壩袋，必須徹底乾燥。各種合金都必須預熱。加入壩袋的合金自下而上為：輕稀土合金1.8%→孕育劑0.8%→覆蓋鐵板或鐵粉（根據鐵水溫度）→鹼麵0.5%。出鐵2/3，反應完成後，再出鐵至所需量，隨流加入0.6%鉬鐵、0.6%孕育劑，去渣。

3.解決鑄造過程中的關鍵問題

為打造精品工程，我公司對輥筒的表面質量、尺寸公差、加工量等提出了高於國家標準的要求。然而，壓路機的批次大且時間緊。為了趕進度，車間不得不使用一些鑄造技術。不熟悉的臨時工生產捲盤，這對捲盤的工藝提出了極高的要求。我們對鑄造工藝進行了研究。

建模工藝研究從零件的結構可以看出，輪轂較厚，輻條較細。目前國內大多數廠家生產這種結構的鑄件採用普通砂型單件鑄件，輪轂處有冒口和切向澆口。採用這種工藝，工藝良率、成品率低，生產效率也低。如果用普通砂模進行單件鑄造，必須在規定時間內完成5,700輥的生產，每天需要生產144輥，288個砂箱，16個金屬模具，有足夠的造型和澆注面積要求，工藝複雜，不熟悉鑄造的工人無法操作，不能滿足生產要求。為此，我們通過對比選擇了金屬樹脂砂芯疊層工藝，即用金屬芯盒樹脂砂做芯，然後將砂芯一起落下，放在盒環上澆注。採用該工藝只需8套金屬芯盒即可滿足生產需要。每個直澆口澆3堆，每堆澆8塊，一個底板同時澆48塊。由於採用普通澆注系統，澆注率高，樹脂砂造型鑄件表面質量好。
工裝設計製作工藝確定後，我們設計製作所需工裝
芯砂的配比、混合和生產。芯砂製備工藝是樹脂砂組件堆芯工藝的關鍵。生產初期，由於樹脂與固化劑配比不當，砂芯難以從金屬模具中取出，砂芯表面質量很差。試製配比最終確定了樹脂、固化劑和原砂的配比，生產出合格的砂芯。配比：0.45～0.224mm（40/70目）擦洗砂100%，樹脂1.8%-2%原砂重量，固化劑為樹脂的30%～-50%。混料：S2512C混砂機用於樹脂混砂。將稱重的原砂加入混砂機中，然後加入固化劑，開始攪拌8-10分鐘，然後加入樹脂，混合研磨8-10分鐘，然後出砂。砂芯的生產：擦拭生產前將芯盒內表面清洗乾淨，塗上脫模劑，制芯時將砂搗碎均勻，修芯時確保尺寸準確。製備好的芯材按順序編號，採用醇基石墨。刷兩次油漆。油漆點燃後，用乾布將砂芯表面打磨光滑。
澆注系統的選擇澆注系統的大小直接影響鑄件的質量。澆注系統面積過小，容易形成澆注不足、冷障等缺陷。如果它太大，則很難從鑄件上清除它。鑄件由球墨鑄鐵製成。剛開始生產時，我們在軸的頭部設置了 4 個內部流道。結果，滾輪槃經常因為澆口的清潔而報廢。後來，我們根據鑄件的形狀和重量，通過實驗選擇了合理的澆注系統，生產出合格的鑄件。我們充分利用其石墨化膨脹和自餵料的特點，採用無冒口餵料方式鑄造。每個輥子的頭部只開兩個80mm×40mm的平閘。這種澆注系統不僅節省了鐵水，而且減少了澆冒口的清洗工時，鑄件的表面質量也很好。
堆垛輥數量的確定採用堆垛澆注技術，每次澆注的鑄件數量直接影響鑄件的質量。太多的鑄件容易因餵料不良而產生縮孔。鑄件太少，勞動生產率和工藝成品率太低。研究組開始試制時，為了保證質量，每堆只澆了6片。隨著生產經驗的不斷積累，根據我們的仔細計算，我們現在每堆澆注8件，每堆澆註一次。因此，它不僅保證了鑄件的質量，而且提高了勞動生產率。
澆注溫度的選擇。澆注溫度高的鑄件容易產生氣孔、縮孔等缺陷，而澆注溫度過低則容易造成澆注不足、表面有鐵豆等缺陷。我們通過實驗設定了合理的澆注溫度1280～1300。 ℃，生產出合格的鑄件。
控制拳擊時間。裝箱過早鑄件容易變形，影響後期澆注。根據鑄件的大小和數量，我們規定罷工時間為6h。

質量檢驗

為確保生產出的托輥質量，我們建立了嚴格的檢驗制度：每根托輥必須附有試塊進行鑄造檢測，試塊的力學性能、金相組織和化學成分100%檢測. 不合格者不得出廠。

生產效果

採用金屬樹脂砂芯組件多組疊層工藝開發的滾輪盤，強度高，表面質量好。其各項性能遠超原設計材料，滿足用戶需求。
採用該工藝後，砂鐵比僅為1.5：1，遠低於國內先進技術水平（3～4.5）：1，節約了大量樹脂砂。
工藝操作簡單，質量有保證。鑄鐵車間還使用大量不熟練的操作工生產高質量的軋輥。
生產率提高一倍以上，不僅節省了工時，還節省了大量的沙箱成本。
由於多組多輥採用通用澆注系統，無需冒口，鑄件良率高達95%，遠高於普通工藝方法70%的工藝良率。由於澆注系統截面積小，只需輕輕敲擊即可清洗，大大減少了切割鑄件和澆冒口的工時。

我公司生產的捲板自中厚板廠投產以來，運行良好，工作平穩正常，未出現冷床劃傷、鋼板磕碰、跑偏等現象。鋼板由於捲板的質量。效率保證了我廠生產的正常運行，創造了良好的經濟效益。

結論

通過對輥板材料和鑄造工藝的研究，按時保質保量完成了輥板的鑄造任務，為我公司中厚板項目的順利開工奠定了基礎。由於該工藝效率高，鑄件表面質量好，在完成冷床軋輥的基礎上，先後承擔了臨港、向鋼等廠家20,000萬多台軋輥的生產任務。推廣應用前景廣闊，經濟實惠。好處是非常顯著的。

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