CN102909346A - 一种镶铸有异形管道的铸件的铸造方法 - Google Patents

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一种镶铸有异形管道的铸件的铸造方法，涉及铸造技术领域，特别是镶铸异形管道的生产方法。在管道外设置内冷铁，在浇注前和浇注过程中向管道内通入二氧化碳和压缩空气的混合气体。本发明着眼于防止管道被熔通和管道与铸件良好融合两个目标的平衡上，通过在管道外附近设置内冷铁吸收一部分热量，但这不足以让管道不被熔通。另外在管道内通二氧化碳和压缩空气再带走一部分热量。可以根据不同的产品结构选定不同的通气流量，以带走足够的热量，保证管道不被熔穿的同时能和铸件本体有良好的融合度。

Description

一种镶铸有异形管道的铸件的铸造方法
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，特别是镶铸异形管道的生产方法。
背景技术
由于使用条件的要求，有一部分铸件会要求将无缝钢管等管道铸入铸件中，而且管道经常是异形的。这种铸件通常要求内部空腔通畅，铸件致密度高。这就要求在铸造过程中管道不能被熔穿，但又要和铸件本体融合良好；铸造后管道内壁要能清理干净。
常规的铸造工艺是在管道内填入型砂，在清理的时候再将管道内型砂清理掉。但由于客户对管道壁厚的要求常小于铸件内冷铁熔通的最小尺寸，实际生产中常发生管道被熔穿，型砂烧结严重，无法清理的情况，而造成铸件报废。而且报废率居高不下。
发明内容
本发明目的是提出一种可有效保障铸件中管道不被熔穿的镶铸有异形管道的铸件的铸造方法。
本发明技术方案是：在管道外设置内冷铁，在浇注前和浇注过程中向管道内通入二氧化碳和压缩空气的混合气体。
本发明着眼于防止管道被熔通和管道与铸件良好融合两个目标的平衡上，通过在管道外附近设置内冷铁吸收一部分热量，但这不足以让管道不被熔通。另外在管道内通二氧化碳和压缩空气再带走一部分热量。可以根据不同的产品结构选定不同的通气流量，以带走足够的热量，保证管道不被熔穿的同时能和铸件本体有良好的融合度。
采用本发明方法生产的同类铸件，产品的合格率和原工艺相比有了很大的提高。而且该产品在钢厂长期使用后，表明各项性能指标均达到了设计要求。
具体实施方式
如钢铁厂300m3高炉炉喉铸钢件要求是：在铸钢件中铸入有弯道的冷却水管的特种铸造件，整个铸造件设计的长度为2000mm，宽度为710mm，高度为65mm，主要壁厚为70mm，材质ZG35，由24件拼装成一体，每件毛重1250kg。铸造要求高，尺寸要求严，筋框交错，特别是在铸件中部70mm厚部分铸件中有直径为Φ42mm、长度为4000mm、壁厚为10mm的弯道呈U形的冷却水管，是铸造难度大的框架类通管铸件。而如何确保冷却水管不被钢水熔通是铸造关键。
按铸件结构，及铸入冷却水管的特点，制定工艺方案。采用分箱手工造型，铸件全部位于下箱。不但利用了铸件本身的斜度，起到了分模作用，而且使重要的工作面朝下。型砂用水玻璃砂加5%体积木屑，涂醇基锆英粉涂料，中频炉冶炼。
位于铸件中部70mm处的U型冷却水管既要与钢水融合，又不能被钢水熔通，是工艺考虑的关键点。
根据熔焊内冷铁的理论进行计算。浇注温度1540℃，运用公式d=0.1tuMr1.8mm诺谟图，求得了板类内冷铁最小尺寸20mm。但是考虑到冷却水管的铸造情况，取系数0.8。冷却水管的壁厚必须在满足各种工艺条件下大于16mm才不被钢水熔通。可是管壁厚度仅10mm。必须向冷却水管内通二氧化碳和压缩空气的的混合气体和放置内冷铁来吸收热量，达到热平衡。
钢水结晶前放出的热量：Q=CM(T1-T) ，式中：
Q —放出的热量，单位：KJ；
C —金属比热，单位：J/（kg·K）；
M —铸件重量，单位：kg；
T1 —浇注温度，单位：℃；
T —结晶温度，单位：℃，
Q=670×1250（1540-1450）=75375KJ。
内冷却水管通压缩空气加二氧化碳吸收热量：Q=V(C2t2- C1t1)，式中：
Q —吸收的热量，单位：KJ；
t1 —进口温度，单位：℃；
t2 —出口温度，单位：℃；
C1 —20℃时气体比热，J/（m3·K）；C1=ρ1Cρ=1.027×1302.2=1571.1 J/（m3·K）；
C1 —2000℃时气体比热，J/（m3·K）；C2=ρ2Cρ2=0.785×1306.7=1025.8 J/（m3·K）；
V —气体量，单位：Nm3；
0.5h内气体带走的热量：Q=276×（1025.8×200-1571.7×20）=47948.4KJ；
但是，约10min后铸件就达到结晶温度，气体实际吸收热量15982.8KJ。
内冷铁重量：M=Q/C(T1-T) ，式中：
M —内冷铁重量，单位：kg；
Q —热量，单位：kJ；
C —金属比热，单位：J/(kg·K)；
T1 —结晶温度，单位：℃；
T —初始温度，单位：℃；
M =59392200/670（1450-30）=62.5kJ。
冷却水管重30kg，还需要32.5kg内冷铁。经计算，需用17mm厚的内冷铁分布在内冷却管外的两侧：在铸件与冷却水管热节圆部位加焊三角形内冷铁，在冷却水管下部焊6只芯撑，固定冷却水管的位置。
实际浇注温度1530℃，浇注时间25S，浇注前5min向内冷却管中通入二氧化碳和压缩空气的混合气体，浇满1min后，内冷却管内开始向外喷火花，5min后无火花喷出，20min后关闭气门。经检验，铸件为正品。
产品在钢厂使用1年，表明各项性能指标均达到了设计要求。

Claims (1)

1.一种镶铸有异形管道的铸件的铸造方法，其特征在于在管道外设置内冷铁，在浇注前和浇注过程中向管道内通入二氧化碳和压缩空气的混合气体。
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