CN102847905B - 一种不锈钢密封环离心铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于铸造技术领域，涉及一种不锈钢密封环离心铸造方法。本发明通过立式离心铸造浇注温度的制订、浇注系统的设计，浇注过程的控制，获得了组织致密、冶金质量良好的密封环铸件。立式离心铸造铸件的合格率提高了20—30%，节约了劳动成本。仅立式离心铸造铸件年节省成本30万元。

Description

一种不锈钢密封环离心铸造方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，涉及一种不锈钢密封环离心铸造方法。

背景技术

离心铸造分为立式离心铸造和卧式离心铸造两种。两种方法均是铸型在高速旋转下注入高温合金液，合金液在离心力的作用下进行凝固成型的一种工艺方法。传统的卧式离心铸造主要用于质量要求不高的管类铸件的生产，生产的铸件外形主要是标准的圆环形铸件。立式离心铸造目前主要用于双金属轧辊的生产，只局部进行机械加工，作为耐磨零件使用。

对于外带法兰的环形铸件，典型铸件结构尺寸如图1所示，化学成分如表1所示，机械加工过后，经着色检查零件表面不允许任何铸造缺陷显示。为了检验零件的抗腐蚀能力，在零件本体取样，进行点蚀电位的测试。砂型铸造生产的铸件组织致密性差，铸造缺陷较多，不能满足上述产品的要求。表1：化学成分组成

C	Si	Mn	P	S
					≤0.35	0.6-1.2	0.3-0.6	≤0.04	≤0.015
Ni	Cr	Mo	N
					4.0-6.0	26.0-28.0	2.0-3.0	0.08-0.20

发明内容

本发明的目的是提出一种铸件组织致密性好的不锈钢密封环离心铸造方法。通过立式离心铸造工艺参数的制订，尤其是浇注温度的制订，浇注系统的设计来获得组织致密、缺陷率低的密封环铸件。

本发明的技术解决方案是，（1）按照被铸造零件制作铸造模具，铸件的外表面、上表面、下表面铸造余量均为6-8mm.内表面铸造余量为20—40mm；

（2）在模具型腔内表面涂覆涂料，按重量比涂料选择60%锆英粉+40%硅溶胶，

（3）制定浇注温度：浇注温度按公式1制定：

T_浇=T_液+T_常数-----------------------------------------------------(1)

T_浇：合金的浇注温度℃

T_液：合金的液相线温度℃

T_常数：温度范围110℃—140℃；

（4）浇注系统的设计：流道直径为φ50mm，浇注系统的流道伸入型腔高度的一半处，流道的底端向侧向伸长，伸长量按照公式2制定：

L_伸长=R_内-L_常数----------------------------------------------------(2)

L_伸长：流道的底端向侧向伸长量（mm）

R_内：铸件内圆半径（mm）

L_常数：长度范围50mm-100mm；

（5）按照凯门重力系数公式确定离心铸造的转速；

（6）浇注过程的控制，按照15Kg/秒的平均流量进行均速浇注，控制范围±5秒。

本发明具有的优点和有益效果，本发明通过立式离心铸造浇注温度、浇注系统的设计，浇注过程的控制，有效的约束了合金液流，达到平稳快速的充型目的，使离心铸造浇注系统非连续性的特点得到抑制。通过合理的制订浇注温度，在浇注结束后，使合金液具有较强流动能力，充分发挥离心力作用，将铸件中密度较轻的非金属夹渣物排出到铸件内表面。从而获得了组织致密、冶金质量良好的密封环铸件。立式离心铸造铸件的合格率提高了20—30%，节约了劳动成本。仅立式离心铸造铸件年节省成本30万元。

附图说明

图1是本发明铸件结构示意图；

图2是本发明浇口杯结构及组合示意图；

图3是本发明实例1铸件结构示意图；

图4是本发明实例2铸件结构示意图.

具体实施方式

（1）按照被铸造零件制作铸造模具，铸件的外表面、上表面、下表面铸造余量均为6—8mm.内表面铸造余量为20—40mm；

（2）在模具型腔内表面涂覆涂料，按重量比涂料选择60%锆英粉+40%硅溶胶，

（3）浇注温度的设计：浇注温度是离心铸造中非常关键的工艺参数，只有通过合理的设计浇注温度，使合金液在浇注结束后，一定时间内处于流动能力较强的液体状态，才能发挥离心力作用，将铸件中密度较轻的非金属夹渣物排出到铸件内表面。浇注温度设计经验公式1如下所示：

T_浇=T_液+T_常数-----------------------------------------------------(1)

T_浇：合金的浇注温度（℃），控制精度为±10℃

T_液：合金的液相线温度（℃）

T_常数：温度范围（110℃—140℃)，合金的凝固温度范围小于100℃时取下限，合金的凝固温度范围大于100℃时取上限。

例如，procast铸造模拟软件测定该不锈钢的液相线温度为1420℃，该合金的凝固温度范围小于100℃，因此，浇注温度选定为1520℃--1540℃。

（4）浇注系统的设计：根据零件大小，浇注系统的流道1伸入型腔2高度的一半处，流道1的底端向侧向伸长，伸长量按照公式2制定，流道1直径为ф50mm；离心铸造的浇注系统与普通铸造的浇注系统都是将合金液平稳的引入铸型中。不同点是，由于立式离心浇注过程中铸型始终处于高速旋转中，浇注系统和铸型是不连接的，依靠高速流动的液体水平方向的抛物线运动达到充型目的，因此，离心铸造的浇注系统是结构上非连续性的浇注系统。在浇注系统的设计时，充分发挥液体水平方向抛物线运动的特点，增加浇注系统水平方向的出口长度，起到约束合金液流，增加液体水平方向抛物线运动距离的作用。

L_伸长=R_内-L_常数-----------------------------------------------------(2)

L_伸长：流道的底端向侧向伸长量（mm）

R_内：铸件内圆半径（mm）

L_常数：长度范围50mm—100mm；铸件内半径小于125mm时，取下限，铸件内半径大于125mm时，取上限，

按照公式2计算，该不锈钢铸件内半径为140mm，L_常数取80mm，底端向侧向伸长为60mm。浇口杯结构如图1所示。

采用立式离心铸造方法，合金液在离心力的作用下进行凝固成型，铸件的缺陷率、致密度均能够满足产品质量要求。

（5）浇注过程的控制，传统的铸造要求浇注的节奏是慢—快-慢的控制要求，对于离心铸造要求浇注过程平稳快速的持续浇注节奏，浇注重量为165Kg,浇注时间控制为6-16秒。通过浇口杯的设计，浇注过程的控制，使离心铸造浇注系统非连续性的特点得到抑制，保证快速平稳充型。

（6）离心铸造转速按照凯门重力系数公式确定为500转/分钟。

实例1：

铸件材料：双相不锈钢铸件重量300Kg

铸造余量：外、上、下表面6—8mm，内表面为20—40mm。

离心机转速：500转/分钟

浇注温度：1520℃--1540℃

铸造涂料：60%锆英粉+40%硅溶胶（重量比）

浇注系统：流道直径ф50mm，测向伸长100mm

浇注时间：15-25秒

实例2：

铸件材料：马氏体不锈钢    铸件重量350Kg

铸造余量：外、上、下表面6—8mm，内表面为20—40mm。

离心机转速：550转/分钟

浇注温度：1580℃--1590℃

铸造涂料：60%锆英粉+40%硅溶胶（重量比）

浇注系统：流道直径ф50mm，测向伸长80mm

浇注时间：18-28秒。

Claims (1)

1.一种不锈钢密封环离心铸造方法，其特征是，

（1）按照被铸造零件制作铸造模具，铸件的外表面、上表面、下表面铸造余量均为6—8mm.内表面铸造余量为20—40mm；

（2）在模具型腔内表面涂覆涂料，按重量比涂料选择60%锆英粉+40%硅溶胶，

（3）制订浇注温度：浇注温度按公式1制订：

T_浇=T_液+T_常数-----------------------------------------------------(1)

T_浇：合金的浇注温度℃

T_液：合金的液相线温度℃

T_常数：温度范围110℃—140℃；

（4）浇注系统的设计：流道直径为ф50mm，浇注系统的流道伸入型腔高度的一半处，流道的底端向侧向伸长，伸长量按照公式2制定：

L_伸长=R_内-L_常数------------------------------------------------------------(2)

L_伸长：流道的底端向侧向伸长量，单位：mm；

R_内：铸件内圆半径，单位：mm；

L_常数：长度范围50mm-100mm；

（5）按照凯门重力系数公式确定离心铸造的转速；

（6）浇注过程的控制，按照15Kg/秒的平均流量进行均速浇注，控制范围±5秒。