大型保温冒口在铸钢件上的应用.doc

大型保温冒口在铸钢件上的应用 项目简介 近年来随着我厂产能提升、技术水平的不断提高，铸件重量越来越大，使用外冷鉄代替内冷鉄后内部质量有了明显的提高，但其工艺收得率较使用内冷铁的明显降低，制造成本提高，使得我们在市场竞争中价格上总是处于被动地位，因此本项目通过保温冒口在大型铸钢件上的应用进行工艺改进，从而提高钢水利用率，降低成本，提高经济效益。 保温冒口的导热性差，保温性能好。保温冒口可以延长冒口中钢水的凝固时间，提高冒口的补缩率，从而降低铸件所需钢水量。长期以来在中小型铸件生产中使用，效果较好。因此通过本项目的实施在大型铸钢件上进行了保温冒口的推广应用，从而提高铸件工艺收得率，降低铸件成本，达到预期效果。 二、大型保温冒口的主要开发内容 1、保温冒口的技术参数及指标 铸件在凝固的过程中，体积要发生收缩，需要外界的钢水（冒口）向铸件提供钢水，对铸件进行补缩。因此获得优质铸件的冒口需满足两个指标：（1）其凝固时间晚于铸件凝固时间（2）冒口补缩铸件钢水量大于铸件所需钢水量。 铸件的凝固时间t=M2/k2，即铸件的凝固时间与铸件的模数M平方成正比，与铸件的凝固系数k的平方成反比。因为铸件的模数是确定的，所以铸件的凝固时间取决于凝固系数。凝固系数主要与铸型的导热系数、铸型所用材料的密度有关系。铸型的导热系数、及所用材料的密度越大，则凝固系数越大，凝固越快。我厂目前所用的造型材料主要是石英砂和七0砂。石英砂的导热为1.368千卡/米时度，密度1600千克/米3。 保温冒口，就是在冒口的侧面贴一层导热系数和密度都比较低的保温材料—保温套，以降低冒口的凝固系数，延长冒口的凝固时间，提高冒口的有效补缩效率。 保温套类别有：珍珠岩复合型保温套、纤维复合型保温套和空心微珠复合型保温套。我厂使用的是纤维复合型保温套。这种保温套的化学成分和物理性能如表1： 表1、化学成分（%） SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 灼减 72.28 15.26 0.33 1.97 1.31 6.62 表2、物理性能 密度（Kg/M3） 线变化率 （12000C） 平均导热系数千卡/米时度） 耐火度（0C） 抗折强度（Kg/cm2） 700-800 -1.5% 0.19 1630 9.15 2、保温冒口在铸钢件上的应用 根据目前产品结构，目前大型铸钢件中保温冒口套规格为φ600、φ650φ700、φ750、φ800…φ1300、φ1400、φ1500、φ1600共13个规格。高度250mm，厚度50～60mm。由若干个规格相同的冒口套在高度方向上叠加在一起，组成保温冒口。 为了了解保温冒口的实际保温性能，我们在机架等产品上做了对比试验，试验如下： 实验一、对工作令2108313、图号2210611-12A01、常州宝菱73吨牌坊做对比试验。工艺方案如下： 1、铸件毛重73吨、材质SC450、使用砂型普通冒口，1#冒口尺寸为φ1100×1300，重量11.1吨。2#冒口尺寸为φ800×1000，重量4.6吨。总液重122吨。 图1 牌坊砂型冒口工艺图 使用保温冒口，1#冒口1个规格为φ1100×1400，重量9.57吨。2#冒口4个规格为φ800×1000，重量3.6吨。总液重112吨。 图2、牌坊保温冒口工艺图 图3 砂型冒口凝固模拟图 图4 保温冒口凝固模拟图 图3牌坊砂型冒口凝固模拟图、图4牌坊保温冒口凝固模拟图。模拟图中的黑色部分是缩孔区，红色部分是疏松区。对图3砂型冒口凝固模拟图、图4保温冒口凝固模拟图进行比较，可以看出：1#砂型普通冒口的疏松区距离铸件20mm，1#保温冒口的缩松区距铸件50mm；2#砂型普通冒口的缩松区在铸件表面以下90mm，2#保温冒口的疏松区在铸件以上30mm。 从冒口的凝固形状上看，保温明冒口中的黑色面积比普通冒口的大，也就是说，保温冒口中缩孔体积比普通冒口的大，说明保温冒口补缩铸件所用钢水量多，补缩效果好。另外，1#保温冒口比1#砂冒口节约钢水1.53吨，节约14%，2#保温冒口比2#普通冒口少用钢水1吨，节约21%。铸件总液重由122吨，降为112吨。工艺收得率由59.8%提高到65.2%。 按以上两种工艺方案进行生产，都能够获得合格的铸件。说明使用保温冒口的效果比使用砂型冒口凝固的好。 实验二、对工作令0408040-2、图号J4085.01.01.03.01、轧锻横梁做对比试验。工艺方案如下： 铸件毛重32吨、材质ZG20SiMn、使用砂型普通冒口，1#冒口尺寸为φ1300×1600，重量19.4吨。总液重50吨。 使用保温冒口，1#冒口尺寸为φ130