大型铸钢件铸造工艺技术

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1、大型铸钢件铸造工艺技术大型铸件生产周期长、工序复杂，一般要经历众多工序(如图2—1所示)，合理设置其铸造过程中各项工艺是决定铸件最终成功铸造的关键要素。型砂准备再生砂库冷却分选振动破碎浇注线振动落砂碎铁块凝固冷却再生线预磁选熔炼振实台连续或间歇混砂机机铬矿砂准备连续混砂机石英砂库铬矿砂分离装置热处理铸件清理图2—1大型铸钢件铸造工艺流程2.1大型铸钢件造型用砂铸钢件尤其是大型铸钢件大都采用自硬砂地面造型。大型铸钢件通常具有厚大断面和高的金属静压头、浇注时间较长，加上铸件凝固过程中金属液体与砂型之间的热作

2、用、机械作用、化学反应非常强烈；铸件表面，尤其在砂芯或砂型凹陷及转角处极易产生金属渗透粘砂，易造成铸件尺寸稳定性差和表面缺陷。因而大型铸钢件对砂型的高温力学性能、型砂材料的抗粘砂能力要求非常高。目前国内重机行业用于大型铸钢件的造型用砂主要有水玻璃砂(CO2吹气硬化和有机醋自硬化)、树脂自硬砂〔峡喃树脂自硬砂、碱酚醛树脂自硬砂)。国内一些主要大型铸件生产企业已逐步完成使用自硬砂铸造工艺的技术改造。大型铸钢件的面砂一般采用铬铁矿砂等特种砂，这些原砂比硅砂的价格高出很多。因此，对于旧砂再生系统中铬铁矿砂与石英

3、砂的分离技术也是一项合理利用资源及降低成本的关键性技术。2.2铬铁矿砂在造型中的应用2.2.1铬铁矿呋喃树脂砂面砂应用实例(见表2—1)表2—1国内部分厂家铬铁矿砂应用实例使用厂家铸件面砂配比背砂配比备注某汽轮机阀门壳体铸钢件55-100目铬铁矿砂100%有机酯0.16%水玻璃1.6%SiO2砂100%有机酯0.35%水玻璃3.1%溃散剂2.5%型砂可使用时间24min,自硬1小时脱模，醇基涂料某重型机器宝钢2050平整机框架40.5t，最大壁厚800mm,平均壁厚500mm砂型侧面（35mm）、上平面

4、及四个冒口根部(45mm)放铬铁矿呋喃树脂砂呋喃树脂SiO2砂锆英粉醇基涂料，浇注时间75s，浇注后5小时点浇冒口。6某重型机械制造有限公司4000t双动压力机活动横梁箱体铸钢件150t个别砂芯圆角处采用铬铁矿呋喃树脂砂，用量2。9t，占全部呋喃树脂砂72t的4%呋喃树脂SiO2砂清理后铸件平整光滑，铬铁矿砂圆角处砂全部脱落某大型铸造厂旋回破碎机上、中、下架体及横梁铸钢件最大毛重75t所有砂芯圆角及热节处采用铬铁矿呋喃树脂砂除上架体采用石灰石砂外，全部采用呋喃树脂SiO2砂清理后个别热节处铬矿砂烧结较严

5、重，其余平整光洁中国一重300MW汽轮机外缸上部、下部为加强钢水补缩，冒口为环状，铸件壁厚从上向下逐渐减薄中间大砂芯处于钢水包围，其凸起处及冒口圆根处采用铬铁矿酯硬化水玻璃砂，水玻璃2.5%加入水玻璃SiO2砂，水玻璃加入3.5%铸件清理后仅在冒口圆根处有铬铁矿砂烧结需人工清理，其余都自行脱落西南某装备制造厂15～150t中大型水电火电铸钢件面砂为铬铁矿砂采用10t/h连续混砂机背砂碱酚醛树脂砂采用60t/h连续混砂机。树脂加入1.3%,固化剂24%（占树脂）铸件质量好，生产效率高，旧砂排放少。再生砂烧

6、灼减≤1.2%，粉尘≤0.5%,旧砂回用率80～85%德国ShmeesGmbHd毕路纳厂透平机、泵类铸钢及不锈钢件最大件7.5t面砂和热节转角处为铬铁矿呋喃树脂砂砂型和砂芯呋喃树脂SiO2砂涂料为锆系列，砂再生经焙烧热法再生俄国某特殊钢化学机械厂大型厚壁铬锰铸钢件重16.5t(铁水重33.5t)面砂采用铬精矿水玻璃砂CO2水玻璃SiO2砂为保证湿态强度和成型性砂中加入耐火粘土表面质量好，消除气孔缺陷俄国乌拉尔机器制造50t铸钢件面砂采用铬铝铁矿水玻璃砂CO2水玻璃SiO2砂铬铝铁矿砂能形成≤5mm烧结（

7、清砂时容易剥离）2.2.2铬铁矿砂成份及选择铬铁矿砂属于铬尖晶石。一般以（FeMg）O·（CrAlFe）2O3形式存在，其中杂质主要为CaO、MnO、SiO2、TiO2等金属氧化物和碳酸盐化合物。铬铁矿砂的比重为（4.4～4.5）kg/cm3,堆积比重为（2.0～2.7）kg/cm3,耐火度为2000±25℃，熔融触点2040℃。铬铁矿砂的选择主要依据需要配制的型（芯）砂后的工艺参数、铸件质量以及旧砂再生回收率的高低来不断摸索确定。铬铁矿砂的化学成分及质量分数（%）见表2—1。表2—1铬铁矿砂的化学成分

8、及质量分数（%）Cr2O3SiO2CaO2Al2O3MgOFe2O3酌减量45～48＜2＜0.612～159～12＜29＜0..52.2.2.1酸耗值6我们在采用呋喃树脂砂工艺时其催（固）化剂为磺酸、苯磺酸之类酸性固化剂硬化，要求原砂呈中性，如存在诸如滑石粉的碱性化合物，固化剂的消耗必然要加大，从而砂型固化慢甚至不能硬化。固对铬铁矿砂的酸耗值要低，因为酸耗值高的（碱性）铬铁矿砂，即使增加再多树脂及固化剂，也不易硬化，即使硬化砂型的最终强度也