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保温发热技术在大型铸钢件上的应用

 
来源:本站 发布时间:2015-9-24 9:26:29 浏览量:

保温发热技术在大型铸钢件上的应用

 摘要:在铸钢件生产中,由于铸钢的收缩率较大,故冒口的补缩至关重要,而冒口的补缩效率直接影响着 铸件的内在质量以及生产成本,高效地补缩产品能很好地实现铸件的补缩,提高工艺出品率,节约钢水, 降低铸造成本。本文介绍保温发热技术在大型铸钢件的应用方法及其优秀的表现。

 关键词:铸钢;发热保温板;发热覆盖剂;补缩效率

 1 概述

大型铸钢件通常铸件壁厚大,热节模数极大,并且由于铸件重量大,体收量很大,为此所需的冒口尺 寸也相当大,一般冒口直径都在 400mm 以上,甚至达到几米。如此大型的冒口,热量大,冒口金属液压

 

力也大,为此,若使用冒口套,就对冒口套的耐火度、强度等提出了更高的要求。更重要的是要保证大型 铸钢件致密,对冒口套的性能要求更高,要求冒口套的保温性能要好,同时要求冒口顶面的散热同样也要 小。

提高大型铸钢件工艺出品率,节省钢水对铸造厂具有极可观的经济效益,将保温发热技术应用于大型 铸钢件,对铸造厂来说具有极其深远的意义,但由于铸件大,对保温材料也提出了更高的要求。为此,我 们开发了新型的保温发热材料并应用于大型铸钢件生产,具有相当出色的表现。

 2 发热保温材料产品

 针对大型铸钢件,我们开发的发热保温材料有以下几种:

 1)发热保温冒口——发热保温冒口套(直径 400mm 以下的冒口),冒口有如图 1 所示的几种结构形式:


 图 1 发热保温冒口套

 2)发热保温板——适用于大型冒口套(直径 400mm 以上的冒口)


图 2  发热保温板

 发热保温板有 30mm 和 60mm 厚两种,从其宽度来说,有 200mm 和 450mm 宽两种(见图 2),

 以满足不同大小的冒口的需求。

 3)发热覆盖剂——应用于明冒口的发热保温覆盖剂

 此产品密度:0.7 g/cc ,中强发热,用于大型铸钢件的冒口,确保冒口在铸件凝固时有卓越的补缩性能。 

 3 发热保温材料的特点

 发热保温材料具有独特的性能,它具有如下特点: 1)选用优质原料和科学配比精心制成,发热中强,不对钢水产生激冷作用,保温性能好。 2)耐火度高,冒口能抵御钢水热压作用而不涨大变形;发气量低,透气性好。 3)完善的原料和产品检测体系确保产品质量稳定性好。 4)可以根据工艺要求弯卷拼接成圆形、椭圆形、长圆等形状。 5)强度好,能过满足树脂自硬砂、水玻璃砂等造型工艺的要求。

 4 大型铸钢件发热保温材料的应用方法

作为铸件补缩中冒口的设计,使用发热保温材料作为补缩材料,其工艺设计和设计普通冒口相同,同 样也需要遵循如下步骤:

 1)模数计算;

 2)补缩液量的校核;

 3)有效补缩距离计算。

 具体方法为: ① 模数计算

 与通常工艺设计相同,计算出铸件相关热节的模数,而在此处设置的冒口的模数需要比铸件模数大, 故通常将冒口模数在铸件模数的基础上放大 20%,由此得到冒口模数 Mf,根据冒口产品说明书,选取具 有相应有效模数的冒口。对于需要应用柔性发热保温板的大冒口,柔性保温板的模数放大系数 MEF 高达 1.28,因此也可将 Mf 除以 MEF 就得到发热保温冒口的几何模数,根据此模数确定相应的保温发热冒口的

尺寸,用柔性发热保温板围成此尺寸的冒口。

② 补缩液量 与通常一样,在以模数确定了冒口的尺寸后,还需要校核冒口的补缩液量。大型铸钢件所用的发热保

 温材料(发热保温冒口套或柔性发热保温板)所形成的冒口,其补缩效率高达 28%,而通常的砂冒口其补 缩效率仅为 10%左右,因此,对于相应的铸件,当使用发热保温材料时,其冒口尺寸可以大大减小,以节省金属液。

 ③ 有效补缩距离 对于有效补缩距离,当应用发热保温冒口时和普通冒口一样,所计算的方法完全一致。 

④ 冒口颈

通常认为对于边冒口有冒口颈,而顶冒口没有冒口颈,尤其是在铸钢上,其实不然,就顶冒口而言, 冒口与铸件的接触面仍可认其为冒口颈。对于铸钢件的冒口颈需要注意:冒口颈的模数在整个凝固补缩过 程中必须小于冒口的模数而大于铸件的模数。这是因为在补缩过程中,冒口的模数是变化的,是在不断减 小的,为此需要确保在凝固过程中,当冒口模数发生变化后,冒口颈的模数仍小于冒口的模数,否则会在 冒口颈处形成缩孔。

 ⑤ 注意事项

 (1) 对于应用柔性发热保温板所做的冒口,由于柔性发热保温板的厚度为 30mm 和 60mm 两种,一般 情况下,直径小于 600mm 的冒口使用 30mm 厚产品;直径在 600~750mm 之间的使用 60mm 厚产品;大于 750mm 的冒口使用 30mm 和 60mm 厚各一层。弯卷发热柔性保温板时注意开口向外,开口槽隙用型砂填补。

 (2) 使用发热柔性保温板围成冒口根部要留出切割台阶,此处最好使用特种砂(例如铬铁矿砂、锆砂等)制成环形砂芯或用特种砂造型。

 5 应用实例

 在国内某几家大型铸钢厂,对于大型铸件的生产,均已用上了发热保温材料,并取得了较好的效果, 工艺出品率高达 75%左右,产生较好的经济效益。下面介绍几个实例:

 1)柔性发热保温板在造型中的应用

 图 3 柔性发热保温板在造型操作中应用

 柔性发热保温板在应用时,注意“V”型开口应朝外,在相应尺寸冒口模具上围成相应形状的冒口,

 而围好的柔性发热保温板外面可用绳子或胶带稍稍固定,然后即可填砂。 2)铸件实例

实例一:

 76000DWT 上挂舵臂;铸件重量:8500Kg;

 原保温冒口: 尺寸为:Φ900×1350,冒口重:6000Kg;工艺出品率:58.6%

原冒口及覆盖剂成本:人民币:900 元

 使用发热保温材料:

 冒口尺寸:Φ800×900,冒口重:3200Kg;使用发热覆盖剂:20Kg;

 工艺出品率:72.6%; 

冒口切割后发现冒口安全高度 350mm;铸件经 UT 检测,无缺陷。而冒口的安全距离较大,故冒口还

 可进一步降低。 冒口及发热覆盖剂成本:人民币:1600 元。

 应用发热保温材料——柔性发热保温板和 发热覆盖剂后,此件的生产成本大大降低。

 

图 4  原铸件工艺 图                                                                         5 解剖后的发热冒口

 (由柔性发热保温板形成)

 实例二:

 

铸件名称:50000DWT 艉柱;铸件重量:34000Kg。

 原保温冒口: 尺寸为:Φ1400×1400,冒口重:15000Kg;工艺出品率:69.4%

使用发热保温材料:

 冒口尺寸:Φ1200×1350,冒口重:11000Kg;使用 发热覆盖剂:20Kg;

 工艺出品率:75.6%;

 铸件经 UT 检测,无缺陷,而冒口的安全距离较高。


图 6  使用 保温板的铸件(带冒口)                             图 7 原工艺下的铸件及冒口


图 8  去除发热冒口后的铸件

 使用柔性发热保温板后,冒口尺寸大大减小,冒口重量减轻了 4000Kg,铸件经 UT 检查,内部结构致

 密。因此使用柔性发热保温板后,生产成本大大降低,经济效益明显。

 6 结论

 综上所述:发热保温材料对大型铸钢件的生产提供了一种新的方法,可为工厂创造较为可观的经济效 益,它具有如下优点:

 (1) 应用操作方便。

 (2) 不污染钢水。

 (3) 补缩效率高,工艺出品率能高达 75%。

 (4) 能有效地降低工厂的生产成本。

 (5) 由于冒口尺寸的减小,使得冒口的设置更为方便、灵活。