CN104070136B - 一种灰铸铁铸件及球铁铸件铸造用的直冷冷铁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铸造过程中用的冷铁，尤其是涉及一种灰铸铁铸件及球铁铸件铸造用的直冷冷铁，其特征在于：该直冷冷铁的材料为普通碳钢；所述直冷冷铁外表面带防掉落卡槽结构，其两端面作为工作面使用，并在该冷铁中间开宽15mm、角度为120°凹槽；本发明材料独特、提高钢制冷铁利用率、延长使用寿命、减少承担顾客加工过程修补、处理缺陷的风险成本损失、加工、制作简单。

Description

一种灰铸铁铸件及球铁铸件铸造用的直冷冷铁

技术领域

本发明涉及一种铸造过程中用的冷铁，尤其是涉及一种灰铸铁铸件及球铁铸件铸造用的直冷冷铁。

背景技术

灰、球铁铸件的结构和内在质量，是根据铸件的使用要求来设计的，壁厚存在着薄厚不均匀性，从而导致铸件上存在大量的结构性热节区域和厚大断面区域。铸件内在质量的一项重要标准，是构成铸件的金属材料的致密性。铸造过程中保证金属材料致密性的方法有很多，如：冒口补缩、内部冷铁材料激冷、外部激冷及综合强化补缩等等。这些方式、方法分别属于自然状态、内部强制和外部强制三种不同的铸造工艺。

通常单一的造型材料，根本不可能保证在铸造过程中出现均匀的散热环境条件。因此，不可能生产出材料均匀、致密而结构不均匀的铸件。现代铸造工艺上，为了保证铸件上的热节和厚大断面等部位的内部组织的质量，通常需要依靠加强铸型局部的散热速度来调节整个铸型的散热方式---增加冷铁。冷铁对提高冒口的补缩能力即防止铸件产生缩孔、缩松，保证铸件质量起着较为重要的作用。

一般使用的冷铁，主要是灰铸铁材料的外直冷冷铁。不但造价高，材料的寿命也短。同时，灰铁冷铁常有气孔、反复使用后表面堆积的氧化皮，极易导致铸件产生呛气孔缺陷。因灰铁材料韧性低，交变热应力下开裂严重。抗磨性差，体积损失率高，蓄热导热能力下降快，重复利用率较低。

目前厚大断面铸铁件的生产，100％采用铸铁材料的冷铁。且时有铸件发生缩松超出“订货技术质量标准”的问题，直接导致铸件被报废或顾客降级让步接受使用。报废的情况下，所有的生产成本如原材料、辅助材料、能源、操作、生产周期，全部损失。同时，还要承担顾客加工过程修补处理缺陷的风险成本损失。

目前为止还没有克服上述缺陷的方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种材料独特、提高钢制冷铁利用率、延长使用寿命、减少承担顾客加工过程修补、处理缺陷的风险成本损失、加工、制作简单的一种灰铸铁铸件及球铁铸件铸造用的直冷冷铁。

本发明通过如下方式实现：

一种灰铸铁铸件及球铁铸件铸造用的直冷冷铁，其特征在于：该直冷冷铁的材料为普通碳钢；

所述直冷冷铁外表面带防掉落卡槽结构，其两端面作为工作面使用，并在该冷铁中间开宽15mm、角度为120°凹槽；

所述直冷冷铁的横截面圆形、正方形或长方形。

本发明有如下效果：

1)材料独特：可以制作冷铁的材料很多，凡是比砂型材料的导热率、蓄热系数大的金属和非金属材料均可选用。各种材料的热物理系数件下表：

铜的综合物理性能指标，作为冷铁使用是最理想的材料。但是，因其价格和耐磨性能不足，不便于厚大断面铸铁件的生产应用。铝的各方面性能也是比较优越的，但是，其相对高价格、低熔点、低热容量和易变形的特点，也是不便于厚大断面铸铁件的生产应用。人造石墨和镁砂的性能，是比较好的冷铁材料。但是易磨损、易破碎问题使得不易操作，同样不便于厚大断面铸铁件的生产应用。

因此，可以应用于于厚大断面铸铁件生产条件的，仅仅有铸铁和钢材冷铁了。灰铸铁材料的冷铁，不但造价高，材料的寿命也短。同时，灰铸冷铁常有气孔、反复使用后表面堆积的氧化皮，极易导致铸件产生呛气孔缺陷。因灰铁材料韧性低，交变热应力下开裂严重。抗磨性差，体积损失率高，蓄热导热能力下降快，重复利用率较低。球墨铸铁材料的冷铁，因其熔炼成本高于灰铁材料，而且凝固特性，不利于其致密性的保证，直接导致冷铁的导热能力下降。同时铸铁材料冷铁的高碳含量，在冷铁反复应用过程中，会发生表层材料的积碳，需要进行大量的表面削减处理，进而影响其使用寿命。

综合上述特点，适于厚大断面铸铁件生产的冷铁材料为普通碳钢。同时，普通碳钢的的型材种类较多，组织致密性良好，价格便宜，利于加工制作结构简单的通用冷铁。表面硬度、整体的韧性较好。表层积碳倾向小，无需进行大量地表面削减处理。这样就可以延长其使用寿命。但是，钢质冷铁的特殊成型性，类似于铸铁冷铁，需要成型模具热加工法和数控冷加工方法制作。作为结构简单的通用冷铁，加工制作的方法，还是十分简单和经济的。

2)加工、制作简单：本发明提供的直冷冷铁外表面带防掉落卡槽结构，其两端面作为工作面使用，并在该冷铁中间开宽15mm、角度为120°凹槽；所述直冷冷铁的横截面圆形、正方形或长方形。圆柱形、外表面带防掉落卡槽结构。两端面，作为工作面使用。包含现有通用冷铁，选择两种冷铁型号，在冷铁中间开宽15mm、角度为120°凹槽，避免冷铁在砂型中脱落。利用多种切割加工工艺、控制使用尺寸的、简单的正方形或长方形结构。依靠非工作面的摩擦阻力，防止造型后从铸型材料间脱落。一个端面或两个相近表面作为工作面使用。上述冷铁，仅仅适用于平面接触铁水的状况。因此，可以进行统一设计成通用类型的冷铁。对于随铸件弧形、圆角形状、环形部位使用的冷铁，需要根据具体的铸件设计结构尺寸、外形确定，存在不能设计成统一的形状、尺寸。因此，不作为通用冷铁控制。根据通用铸铁冷铁的尺寸规格，在充分对比材料的物理性能(密度、比热、导热率、蓄热系数、导温系数)的基础上，对原通用灰铸铁冷铁的体积，进行了计算，计算制定出钢质冷铁的规格和体积。再根据灰铸铁中碳含量与钢材中的碳含量差异，进行替换冷铁有效体积的折算，最终根据钢材胚料的市场规格，确定试验用钢质冷铁的规格，进行冷铁加工制作和生产验证。

3)提高钢制冷铁利用率：本发明解决一般使用通用灰铸铁材料的直冷冷铁的高造价，消除直冷冷铁导致铸件呛气孔缺陷。同时，减轻生产用冷铁体积损失率高，蓄热导热能力下降快，重复利用率较低的短寿命问题。

4)使用寿命长、减少承担顾客加工过程修补、处理缺陷的风险成本损失：消除或减轻厚大断面铸铁特别是球墨铸铁铸件，经常发生缩松超出订货技术质量标准，导致铸件报废的情况下所有的生产成本如原材料、辅助材料、能源、操作、生产周期，或顾客降级让步接收使用情况下的生产周期成本、管理成本，等损失。同时。减少承担顾客加工过程修补、处理缺陷的风险成本损失。通过对钢质直冷冷铁的反复应用，钢制冷铁使用寿命为10次，而灰铸冷铁使用寿命为3次，寿命增长3.3倍，其中现场风电底座产品已经批量使用，质量符合顾客规范，正常入库。根据计算钢质直冷冷铁成本较灰铸铁冷铁成本低。每吨灰铸铁冷铁使用一次所消耗成本＝800(元)/吨，每吨钢制冷铁冷铁使用一次所消耗成本＝700(元)/吨，钢制冷铁每吨节约100元/吨。

具体实施方式

一种灰铸铁铸件及球铁铸件铸造用的直冷冷铁，该直冷冷铁的材料为普通碳钢；

所述直冷冷铁外表面带防掉落卡槽结构，其两端面作为工作面使用，并在该冷铁中间开宽15mm、角度为120°凹槽；

所述直冷冷铁的横截面圆形、正方形或长方形。

Claims (2)

1.一种灰铸铁铸件及球铁铸件铸造用的直冷冷铁，其特征在于：该直冷冷铁的材料为普通碳钢，所述直冷冷铁外表面带防掉落卡槽结构，其两端面作为工作面使用，并在该冷铁中间开宽15mm、角度为120°凹槽。

2.如权利要求1所述的一种灰铸铁铸件及球铁铸件铸造用的直冷冷铁，其特征在于：所述直冷冷铁的横截面圆形、正方形或长方形。