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保溫發熱技術在大型鑄鋼件上的應用

 
來源:本站 發布時間:2015-9-24 9:26:29 瀏覽量:

保溫發熱技術在大型鑄鋼件上的應用

 摘要:在鑄鋼件生產中,由于鑄鋼的收縮率較大,故冒口的補縮至關重要,而冒口的補縮效率直接影響著 鑄件的內在質量以及生產成本,高效地補縮產品能很好地實現鑄件的補縮,提高工藝出品率,節約鋼水, 降低鑄造成本。本文介紹保溫發熱技術在大型鑄鋼件的應用方法及其優秀的表現。

 關鍵詞:鑄鋼;發熱保溫板;發熱覆蓋劑;補縮效率

 1 概述

大型鑄鋼件通常鑄件壁厚大,熱節模數極大,并且由于鑄件重量大,體收量很大,為此所需的冒口尺 寸也相當大,一般冒口直徑都在 400mm 以上,甚至達到幾米。如此大型的冒口,熱量大,冒口金屬液壓

 

力也大,為此,若使用冒口套,就對冒口套的耐火度、強度等提出了更高的要求。更重要的是要保證大型 鑄鋼件致密,對冒口套的性能要求更高,要求冒口套的保溫性能要好,同時要求冒口頂面的散熱同樣也要 小。

提高大型鑄鋼件工藝出品率,節省鋼水對鑄造廠具有極可觀的經濟效益,將保溫發熱技術應用于大型 鑄鋼件,對鑄造廠來說具有極其深遠的意義,但由于鑄件大,對保溫材料也提出了更高的要求。為此,我 們開發了新型的保溫發熱材料并應用于大型鑄鋼件生產,具有相當出色的表現。

 2 發熱保溫材料產品

 針對大型鑄鋼件,我們開發的發熱保溫材料有以下幾種:

 1)發熱保溫冒口——發熱保溫冒口套(直徑 400mm 以下的冒口),冒口有如圖 1 所示的幾種結構形式:


 圖 1 發熱保溫冒口套

 2)發熱保溫板——適用于大型冒口套(直徑 400mm 以上的冒口)


圖 2  發熱保溫板

 發熱保溫板有 30mm 和 60mm 厚兩種,從其寬度來說,有 200mm 和 450mm 寬兩種(見圖 2),

 以滿足不同大小的冒口的需求。

 3)發熱覆蓋劑——應用于明冒口的發熱保溫覆蓋劑

 此產品密度:0.7 g/cc ,中強發熱,用于大型鑄鋼件的冒口,確保冒口在鑄件凝固時有卓越的補縮性能。 

 3 發熱保溫材料的特點

 發熱保溫材料具有獨特的性能,它具有如下特點: 1)選用優質原料和科學配比精心制成,發熱中強,不對鋼水產生激冷作用,保溫性能好。 2)耐火度高,冒口能抵御鋼水熱壓作用而不漲大變形;發氣量低,透氣性好。 3)完善的原料和產品檢測體系確保產品質量穩定性好。 4)可以根據工藝要求彎卷拼接成圓形、橢圓形、長圓等形狀。 5)強度好,能過滿足樹脂自硬砂、水玻璃砂等造型工藝的要求。

 4 大型鑄鋼件發熱保溫材料的應用方法

作為鑄件補縮中冒口的設計,使用發熱保溫材料作為補縮材料,其工藝設計和設計普通冒口相同,同 樣也需要遵循如下步驟:

 1)模數計算;

 2)補縮液量的校核;

 3)有效補縮距離計算。

 具體方法為: ① 模數計算

 與通常工藝設計相同,計算出鑄件相關熱節的模數,而在此處設置的冒口的模數需要比鑄件模數大, 故通常將冒口模數在鑄件模數的基礎上放大 20%,由此得到冒口模數 Mf,根據冒口產品說明書,選取具 有相應有效模數的冒口。對于需要應用柔性發熱保溫板的大冒口,柔性保溫板的模數放大系數 MEF 高達 1.28,因此也可將 Mf 除以 MEF 就得到發熱保溫冒口的幾何模數,根據此模數確定相應的保溫發熱冒口的

尺寸,用柔性發熱保溫板圍成此尺寸的冒口。

② 補縮液量 與通常一樣,在以模數確定了冒口的尺寸后,還需要校核冒口的補縮液量。大型鑄鋼件所用的發熱保

 溫材料(發熱保溫冒口套或柔性發熱保溫板)所形成的冒口,其補縮效率高達 28%,而通常的砂冒口其補 縮效率僅為 10%左右,因此,對于相應的鑄件,當使用發熱保溫材料時,其冒口尺寸可以大大減小,以節省金屬液。

 ③ 有效補縮距離 對于有效補縮距離,當應用發熱保溫冒口時和普通冒口一樣,所計算的方法完全一致。 

④ 冒口頸

通常認為對于邊冒口有冒口頸,而頂冒口沒有冒口頸,尤其是在鑄鋼上,其實不然,就頂冒口而言, 冒口與鑄件的接觸面仍可認其為冒口頸。對于鑄鋼件的冒口頸需要注意:冒口頸的模數在整個凝固補縮過 程中必須小于冒口的模數而大于鑄件的模數。這是因為在補縮過程中,冒口的模數是變化的,是在不斷減 小的,為此需要確保在凝固過程中,當冒口模數發生變化后,冒口頸的模數仍小于冒口的模數,否則會在 冒口頸處形成縮孔。

 ⑤ 注意事項

 (1) 對于應用柔性發熱保溫板所做的冒口,由于柔性發熱保溫板的厚度為 30mm 和 60mm 兩種,一般 情況下,直徑小于 600mm 的冒口使用 30mm 厚產品;直徑在 600~750mm 之間的使用 60mm 厚產品;大于 750mm 的冒口使用 30mm 和 60mm 厚各一層。彎卷發熱柔性保溫板時注意開口向外,開口槽隙用型砂填補。

 (2) 使用發熱柔性保溫板圍成冒口根部要留出切割臺階,此處最好使用特種砂(例如鉻鐵礦砂、鋯砂等)制成環形砂芯或用特種砂造型。

 5 應用實例

 在國內某幾家大型鑄鋼廠,對于大型鑄件的生產,均已用上了發熱保溫材料,并取得了較好的效果, 工藝出品率高達 75%左右,產生較好的經濟效益。下面介紹幾個實例:

 1)柔性發熱保溫板在造型中的應用

 圖 3 柔性發熱保溫板在造型操作中應用

 柔性發熱保溫板在應用時,注意“V”型開口應朝外,在相應尺寸冒口模具上圍成相應形狀的冒口,

 而圍好的柔性發熱保溫板外面可用繩子或膠帶稍稍固定,然后即可填砂。 2)鑄件實例

實例一:

 76000DWT 上掛舵臂;鑄件重量:8500Kg;

 原保溫冒口: 尺寸為:Φ900×1350,冒口重:6000Kg;工藝出品率:58.6%

原冒口及覆蓋劑成本:人民幣:900 元

 使用發熱保溫材料:

 冒口尺寸:Φ800×900,冒口重:3200Kg;使用發熱覆蓋劑:20Kg;

 工藝出品率:72.6%; 

冒口切割后發現冒口安全高度 350mm;鑄件經 UT 檢測,無缺陷。而冒口的安全距離較大,故冒口還

 可進一步降低。 冒口及發熱覆蓋劑成本:人民幣:1600 元。

 應用發熱保溫材料——柔性發熱保溫板和 發熱覆蓋劑后,此件的生產成本大大降低。

 

圖 4  原鑄件工藝 圖                                                                         5 解剖后的發熱冒口

 (由柔性發熱保溫板形成)

 實例二:

 

鑄件名稱:50000DWT 艉柱;鑄件重量:34000Kg。

 原保溫冒口: 尺寸為:Φ1400×1400,冒口重:15000Kg;工藝出品率:69.4%

使用發熱保溫材料:

 冒口尺寸:Φ1200×1350,冒口重:11000Kg;使用 發熱覆蓋劑:20Kg;

 工藝出品率:75.6%;

 鑄件經 UT 檢測,無缺陷,而冒口的安全距離較高。


圖 6  使用 保溫板的鑄件(帶冒口)                             圖 7 原工藝下的鑄件及冒口


圖 8  去除發熱冒口后的鑄件

 使用柔性發熱保溫板后,冒口尺寸大大減小,冒口重量減輕了 4000Kg,鑄件經 UT 檢查,內部結構致

 密。因此使用柔性發熱保溫板后,生產成本大大降低,經濟效益明顯。

 6 結論

 綜上所述:發熱保溫材料對大型鑄鋼件的生產提供了一種新的方法,可為工廠創造較為可觀的經濟效 益,它具有如下優點:

 (1) 應用操作方便。

 (2) 不污染鋼水。

 (3) 補縮效率高,工藝出品率能高達 75%。

 (4) 能有效地降低工廠的生產成本。

 (5) 由于冒口尺寸的減小,使得冒口的設置更為方便、靈活。


 
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