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大型铸件抛丸室护板铸造工艺的改进

文章出处:原创 编辑:抛丸机发表时间:2015-10-6 10:52:42 浏览人数:848,1,0
    济南二机床集团有限企业以生产大型设备为主,日处理铸铁300多t,每年有6万多t的生产量,产品的表面硬化以及清砂离不开清理设备—抛丸室。护板是抛丸室的易损件,每年消耗近千件,对护板来说要求具有良好的抗磨性和高的硬度。以前济南二机床集团有限企业使用的护板大多是外购件,不但价格高,而且也很难保证护板供货期,从而影响生产的正常进行。采用普通灰铁件代替,但使用寿命短,仅为1~2天,远远不能满足生产的实际需要。因此,开发能够适应济南二机床集团有限企业生产实际需要的抛丸室护板具有非常重要的意义。
    针对护板的工作条件及结构特点,护板的材料选用铬白口铸铁,牌号为KmTBCr15Mo2-GT。

1、铸造工艺的优化设计:
    护板基本尺寸为680 mmX 550 mmX 16 mm,平面结构,属典型的平板类铸件。此类铸件生产时主要存在的问题:①砂型上部因长时间受热辐射而产生应力以至型砂脱落,造成铸件夹砂和结疤;②砂型因受热时间过长而造成铸件粘砂;③铬白口铸铁易氧化而使
铸件形成裂纹、隔层等缺陷。
    因此,在护板的加工生产过程中,主要采取以下措施。
    (1)铸造工艺。护板采用平做斜浇的铸造工艺,生产时按1 '10的斜度垫高,采用此措施可以提高铁液在砂型中的上升速度。
    (2)模样的制作。为了解决护板在造型过程中木模的变形问题,制作木模时加了两条10mmX10mm的工艺筋,造型后将其形成的型腔部分填平。
    (3)浇注系统的设计。针对高铬白口抗磨铸铁收缩大、氧化性大,易产生缩孔、裂纹等缺陷,浇注系统采用封闭式。同时由于其流动性差,在生产灰铸铁的基础上把浇注系统各断面面积增加20%~30%。生产时选用侧冒口或易割冒口。
    (4)熔炼设备。熔炼采用500 kg中频感应电炉。
    通过采取以上措施,使护板的铸造缺陷大大降低。

2、铸造生产工艺过程:
2.1、原材料及加料工艺操作:
    (1)生铁和废钢应尽量无锈、干燥。
    (2)铬铁、硅铁的块度不大于50 mm,并分别预热0. 5 h以上。
    各种合金的加料顺序及适宜的加入时间如表1所示。
表1各种合金的加料顺序及适宜的加入时间
表1各种合金的加料顺序及适宜的加入时间
2.2、增碳:
    抗磨铸铁在配料时,因受生铁含Si量的限制,为防止含Si量偏高,所以增加了废钢的加入量,因此要采用增碳工艺。通常情况下,一般选用增碳剂或废石墨电极来增碳。在增碳剂的吸取率和加入方法方面,进行了大量试验,得出了以下结论。
    (1)增碳剂的粒度最好在10~20 mm之间,其粒度太大会延长增碳剂的熔化时间,碳的吸取率减小;粒度太小则碳的烧损大,同样降低吸取率。
    (2)增碳剂在炉内的吸取率为75%~85%,由于炉温及操作因素的影响,增碳剂的吸取率相差为
10%。
    (3)增碳剂的加入顺序:将增碳剂加在炉底的造渣料上,再加其它炉料。这样增碳剂吸取快,熔化时间短,合金烧损小。
    (4)当液面上明显无增碳剂颗粒时再进行扒渣。2.3变质剂
    加入变质剂能显著改善抗磨铸铁的基体组织及碳化物形态,变质后铬白口铸铁金相几乎全是点状的二次碳化物,M7C3:大部分呈孤立条块状,这样的碳化物对基体的割裂作用最小,韧度、耐磨性提高。铸态硬度基本不变,热处理后硬度略有提高。变质剂采用包底冲入法,粒度要求2~5 mm,采用的变质剂成分如表2所示。
表2变质剂成分及加入量w(%)
表2变质剂成分及加入量w(%)
2.4、装料、熔炼:
2.4.1、装料:
    (1)炉内须干净,无剩余铁液。
    (2)先于炉底装入1%左右碎玻璃等造渣料。
    (3)造渣料上依次装增碳剂、铂铁、铜、铬铁,上面装废钢、生铁。料应装得结实,以利透磁导电。
    (4)炉料配比如表3所示。
表3炉料配比w(%)
表3炉料配比w(%)
2.4.2、熔炼、浇注工艺:
    (1)通电熔化:前10 min以100 kW功率送电,电冲击停止后逐渐将功率升至最大值。
    (2)捣料助熔:防止“搭桥”,经常捣料进入熔池,并继续加料。
    (3)扒渣:当炉料熔化至95%时,加入剩料,炉料化完后,扒渣造新渣,并加锰铁预脱氧。
    (4)调整铁液成分:在出铁前5一10 min加入硅铁。
    (5)测温:合金全部化完后,降低功率至150 kW测温。
    (6)终脱氧:当铁液温度至1 480~1 500°C,按0. 1%插铝脱氧,准备出铁。
    (7)出铁、浇注:扒净渣,出铁铁液包应干净并烘烤至红热状态,取样进行全分析,加入珍珠岩停留3一5 min,测温。当温度降至1 380一1 400°C浇注。

2.5、开箱:
    开箱温度过高是造成护板开裂的主要原因之一。铸件从固相线温度冷却到540℃区间不断析出二次碳化物,奥氏体中碳量不断下降,部分奥氏体变成马氏体,产生相变应力。如果冷却太快,铸件各部分温差太大,即可产生裂纹。因此,540℃以下的缓冷是十分必要的,一般要求铸件在铸型中充分冷却后开箱。

3、工艺改进后应用效果:
    采用此工艺方法生产的护板,其尺寸精度及外观质量均达到使用要求,主要力学性能如表4所示。
表4  KmTBCr15Mo2-GT的性能指标
表4  KmTBCr15Mo2-GT的性能指标

4、结语:
    抛丸室护板的成功生产,使护板的使用寿命比外购件提高了一倍以上,大大减少了护板更换频率。每年节约资金10万元以上,同时为其他抗磨铸铁件的生产积累了经验:
    (1)平板类铸件粘砂、夹砂等问题可以通过平做斜浇方法来解决,一般按1:10的斜度垫高;
    (2)高铬白口杭磨铸铁浇汁系统应采用封闭式,各断面面积应比灰铸铁大20%~30%;
    (3)铬白口铸铁中合金元素的种类和数量是影响碳化物类型及基体组织的主要因素,生产过程中须严格控制;
    (4)变质处理对改善铬白口铸铁的基体组织、碳化物的分布,提高铸铁的韧度有重要作用,有关变质剂的成分及使用方法需做进一步的探讨和研究;
    (5)增碳剂的吸取率受粒度、加入方法及炉温等因素影响,吸取率一般在75%一85%之间。
本文来源青岛华盛泰抛丸机:/jishu/848.html
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