CN101342577A - 一种铸钢件的铸造方法 - Google Patents

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张朋涛
田斌
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Abstract

本发明公开了一种铸钢件的铸造方法，该方法按以下步骤进行：制作木模；做混合砂层，先将铬铁矿砂和珍珠砂按比例进行混合，再倒入水玻璃碾砂搅拌，得到铬铁矿砂和珍珠砂的混合砂；再将该混合砂设置在木模铸造面的铸件热节处和铸件大圆角处的对应部位；再将石英水玻璃砂倒入木模的剩余空间造型捣实形成紧密结合为整体的砂模，取出木模后对砂模进行CO2固化处理后，即得铸钢造型用砂型；将钢水浇铸在砂型中即得到所需的铸钢件。用本发明的制备方法浇铸出的铸件，其裂纹、粘包砂、砂眼、气孔及溃散等缺陷明显减少，铸件质量明显提高，大大降低了生产成本。

Description

一种铸钢件的铸造方法
技术领域
本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种铸钢件的铸造方法。
背景技术
目前在铸钢行业中，铸钢件在铸造时，通常先根据铸件的形状制造出木模，然后在木模周围用石英砂和水玻璃的混合物夯实，再取出木模，得到以石英砂为主体砂模，对该砂模进行CO2固化处理后即成为铸钢用砂型，再在砂型的铸件形状空腔中浇铸钢水，待钢水凝固后，得到铸件，最后对铸件表面进一步处理即可。
上述现有方法铸造得到的铸件，尤其在铸件的热节处和大圆角处容易产生裂纹、粘包砂、砂眼、气孔及溃散等缺陷，影响了产品的质量，为后续工艺处理造成了很大的困难，增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种铸钢件的铸造方法，该方法铸造得到的铸件，在热节处和大圆角处的裂纹、粘包砂、砂眼、气孔及溃散显著减少，铸件质量得到提高。
本发明所采用的技术方案是，一种铸钢件的铸造方法，在木模与石英水玻璃砂之间、与铸件热节处和铸件大圆角处相对应部位，设置一层混合砂，该方法按以下步骤进行，
步骤1，按照所需铸造的工件尺寸及外形制作木模；
步骤2，做混合砂层，
先将铬铁矿砂和珍珠砂按2～4∶1的比例进行混合，再倒入铬铁矿砂和珍珠砂总质量5％～6％的水玻璃，碾砂搅拌，得到铬铁矿砂和珍珠砂的混合砂；再将该混合砂设置在木模铸造面的铸件热节处和铸件大圆角处的对应部位，得到混合砂层；
步骤3，制作砂型，将碾砂搅拌好的石英水玻璃砂倒入木模的剩余空间造型捣实形成石英型砂主体，使得混合砂层和石英型砂主体紧密结合为整体的砂模，取出木模后再对砂模进行CO2固化处理后，即得铸钢用砂型。
步骤4，浇铸，在步骤3所得的砂模中按照工艺浇铸钢水，得到所需铸钢件。
本发明的有益效果是，结合了石英砂、铬铁矿砂和珍珠砂的各自优点，方法简单，操作容易，采用本发明方法得到的铸件，能够显著消除铸钢件的裂纹、粘包砂、砂眼、气孔及溃散的缺陷，明显提高了铸钢件的铸造质量，同时清砂更容易，生产成本明显降低。
附图说明
图1是采用本发明方法的原理示意图。
图中，1.石英型砂主体，2.混合砂层，3.铸件热节处，4.铸件大圆角处，5.木模。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明方法具体按照以下的步骤实施，
步骤1，按照铸件尺寸及外形制作木模；
步骤2，做混合砂层，首先将铬铁矿砂和珍珠砂按比例进行混合，再倒入铬铁矿砂和珍珠砂总质量5％～6％的水玻璃，碾砂搅拌5～10分钟，使水玻璃与铬铁矿砂、珍珠砂均匀混合，直到无干砂、无结块为止，得到混合好的铬铁矿砂和珍珠砂混合砂，如图1所示，将该混合砂设置在木模5铸造面的铸件热节处3和铸件大圆角处4的对应部位，得到混合砂层2，混合砂层2的厚度根据铸件热节处3和铸件大圆角处4的情况不同进行设置，混合砂层2的厚度为20mm～50mm；
混合砂层2中的铬铁矿砂和珍珠砂的混合比例是根据要浇铸铸件的重量大小而定，当铸件浇铸重量大于10000Kg时，比例为2∶1；当铸件浇铸重量小于1000Kg时，比例为4∶1；当铸件浇铸重量大于1000Kg并小于10000Kg时，铬铁矿砂和珍珠砂的比例为2∶1到4∶1之间。
步骤3，制作砂型，如图1所示，再将碾砂搅拌好的石英水玻璃砂倒入木模5的剩余空间造型捣实形成石英型砂主体1，使得混合砂层2和石英型砂主体1紧密结合为整体的砂模，取出木模5后对砂模进行CO2固化处理后，即得铸钢用砂型。
步骤4，浇铸，在步骤3所得的砂型中按照工艺浇铸钢水，得到所需的铸件。
现有砂型主体的材料主要采用价格便宜的石英砂制作，但是纯用石英型砂浇铸出的铸件在热节处、大圆角处容易产生裂纹、粘包砂、砂眼、气孔及溃散等缺陷，影响了产品的质量，为后续工艺处理造成了很大的困难，增加了生产成本。石英型砂主体的材料如果选用铬铁矿砂，虽可解决粘包砂问题，但铬铁矿砂略偏碱性，酸硬化树脂消耗量较大，使得型砂的透气性差，浇铸时钢水和型腔中的气体不易排出，在铸件表面或皮下将产生气孔等缺陷，造成铸件报废，同时铬铁矿砂价格高，增加了铸造成本；而如果选用珍珠砂，由于珍珠砂是球形颗粒，透气性好，价格低，可降低铸件成本，但不易撞型撞实，铸件浇注时容易产生掉砂缺陷，严重影响铸件的质量。
附表是石英砂、铬铁矿砂、珍珠砂的主要性能数据表
  主要化学成分(％)   耐火温度(℃)   莫氏硬度   耗酸值
  石英砂   SiO2≥90～99   1750～1800   6～7   ＜5
  铬铁矿砂   Cr2O3≥45   ≥1900   5.5～6   ＞5
  珍珠砂   珍珠岩   1900～2100   5～5.5   ＜5
从附表中可以看出铬铁矿砂和珍珠砂具有较高的耐火温度和较低的莫氏硬度，高的耐火温度使得其性能稳定，低硬度又便于清砂，两者混合可适当降低铬铁矿砂的耗酸值，并提高造型的操作性。所以本发明将铬铁矿砂和珍珠砂按照一定的比例混合后，设置在石英型砂浇铸面与铸件的圆角和热节处的对应部位，从而改善了型砂的强度和透气性，极大的消除了铸件的裂纹、粘包砂、砂眼、气孔及溃散等缺陷，提高了铸钢件的质量，明显降低了成本。
实施例1
六辊轧机的轴承座，材质ZG230-450，零件净重10830KG，工艺毛重13200KG，所需钢水量20500KG。
步骤1，按照所需铸造的工件尺寸及外形制作木模；
步骤2，做混合砂层，先将铬铁矿砂和珍珠砂按2∶1的比例进行混合，再倒入铬铁矿砂和珍珠砂总质量5％的水玻璃，碾砂搅拌10分钟，得到铬铁矿砂和珍珠砂的混合砂；再将该混合砂设置在木模5铸造面的铸件热节处3和铸件大圆角处4的对应部位，得到50mm厚度的混合砂层2；
步骤3，制作砂型，再将碾砂搅拌好的石英水玻璃砂倒入木模5的剩余空间造型捣实形成石英型砂主体1，使得混合砂层2和石英型砂主体1紧密结合为整体的砂模，取出木模5后对砂模进行CO2固化处理后，即得铸钢用砂型。
步骤4，浇铸，在步骤3所得的砂型中按照工艺浇铸钢水，得到所需铸钢件。
实施例2
核电站铸钢件下座，材质ZG12MnMoV，零件净重2150KG，铸件毛重2650KG，所需钢水量4650KG。
步骤1，按照所需铸造的工件尺寸及外形制作木模；
步骤2，做混合砂层，先将铬铁矿砂和珍珠砂按3∶1的比例进行混合，再倒入铬铁矿砂和珍珠砂总质量5.5％的水玻璃，碾砂搅拌10分钟，得到铬铁矿砂和珍珠砂的混合砂；再将该混合砂设置在木模5铸造面的铸件热节处3和铸件大圆角处4的对应部位，得到40mm厚度的混合砂层2；
步骤3，制作砂型，再将碾砂搅拌好的石英水玻璃砂倒入木模5的剩余空间造型捣实形成石英型砂主体1，使得混合砂层2和石英型砂主体1紧密结合为整体的砂模，取出木模5后对砂模进行CO2固化处理后，即得铸钢用砂型。
步骤4，浇铸，在步骤3所得的砂型中按照工艺浇铸钢水，得到所需铸钢件。
实施例3
传动齿轮，材质ZG35SiMn，零件净重210KG，工艺毛重380KG，所需钢水量720KG。
步骤1，按照所需铸造的工件尺寸及外形制作木模；
步骤2，做混合砂层，先将铬铁矿砂和珍珠砂按4∶1的比例进行混合，再倒入铬铁矿砂和珍珠砂总质量6％的水玻璃，碾砂搅拌8分钟，得到铬铁矿砂和珍珠砂的混合砂；再将该混合砂设置在木模5铸造面的铸件热节处3和铸件大圆角处4的对应部位，得到20mm厚度的混合砂层2；
步骤3，制作砂型，再将碾砂搅拌好的石英水玻璃砂倒入木模5的剩余空间造型捣实形成石英型砂主体1，使得混合砂层2和石英型砂主体1紧密结合为整体的砂模，取出木模5后对砂模进行CO2固化处理后，即得铸钢用砂型。
步骤4，浇铸，在步骤3所得的砂型中按照工艺浇铸钢水，得到所需铸钢件。
本发明的制备方法结合了石英砂、铬铁矿砂和珍珠砂的材料特点，制作的铸钢造型用砂型具有较高的耐火温度且性能稳定，使得钢水和型腔中的气体能顺利排出，经过大量试验对比检测，所浇铸铸件的裂纹、粘包砂、砂眼、气孔及溃散等缺陷显著减少，铸件铸造质量明显提高，同时清砂更容易，减轻了清砂工的劳动强度，大大降低了生产成本。

Claims (3)

1、一种铸钢件的铸造方法，在木模(5)与石英水玻璃砂之间、与铸件热节处(3)和铸件大圆角处(4)相对应部位，设置一层混合砂(2)，其特征在于，该方法按以下步骤进行，
步骤1，按照所需铸造的工件尺寸及外形制作木模；
步骤2，做混合砂层，
先将铬铁矿砂和珍珠砂按2～4∶1的比例进行混合，再倒入铬铁矿砂和珍珠砂总质量5％～6％的水玻璃，碾砂搅拌，得到铬铁矿砂和珍珠砂的混合砂；再将该混合砂设置在木模(5)铸造面的铸件热节处(3)和铸件大圆角处(4)的对应部位，得到混合砂层(2)；
步骤3，制作砂型，将碾砂搅拌好的石英水玻璃砂倒入木模(5)的剩余空间造型捣实形成石英型砂主体(1)，使得混合砂层2和石英型砂主体(1)紧密结合为整体的砂模，取出木模(5)后再对砂模进行CO2固化处理后，即得铸钢用砂型。
步骤4，浇铸，在步骤3所得的砂模中按照工艺浇铸钢水，得到所需铸钢件。
2、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的混合砂层(2)中铬铁矿砂和珍珠砂的混合比例为，当铸件浇铸重量大于10000Kg时，比例为2∶1；当铸件浇铸重量小于1000Kg时，比例为4∶1；当铸件浇铸重量大于1000Kg并小于10000Kg时，铬铁矿砂和珍珠砂的比例为2∶1到4∶1之间。
3、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的混合砂层(2)的厚度为20mm～50mm。
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