CN1064036A

CN1064036A - 耐热铸钢坯原罐的制造方法

Info

Publication number: CN1064036A
Application number: CN 91110790
Authority: CN
Inventors: 黄树棠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-11-21
Filing date: 1991-11-21
Publication date: 1992-09-02
Anticipated expiration: 2006-11-21
Also published as: CN1023085C

Abstract

本发明关于一种制造耐热铸钢还原罐的方法，该方法包括离心铸造还原罐主体——直管的工序、普通型砂铸造封头的工序和将直管和封头焊接的工序，与传统制造方法不同，所说的离心铸造直管的工序是采用湿型砂衬铸造工艺，这种砂衬配方为：石英砂 100％、钙基膨润土4—14％和水2—8％，砂衬硬度为HB80—160，铸件受湿砂衬急冷，表面形成较厚的氧化膜，这不仅降低了生产成本，也有利于改善还原罐的机械和耐高温性能。

Description

本发明涉及一种耐热铸钢还原罐的制造方法，特别是该还原罐的主体-直管的制造方法。

耐热铸钢还原罐主要用于提炼金属（如镁），它具有耐高温、抗氧化和高温下连续使用寿命长之特点。图1是一种典型的还原罐的剖视图，其主体为细长的直管1，直管的一端口用焊料3焊接有半球形封头2。这种还原罐的传统制造方法是：A、采用图2所示的结构原理离心铸造直管1，即在金属套筒4内均匀铺设金属型铸造涂料5，涂料层厚约3mm，尔后在离心机中浇注钢水形成直管1;B、直管1经适当的机械加工后与封头2焊接形成图1所示还原罐，封头2可用常规的普通型砂铸造。这种传统的制造方法的缺点是：涂料要预热和烘干导致耗能多，由于热变形而造成金属套筒寿命短，出模时间长，从而使生产成本高且效率低。

本发明的目的是要克服上述传统制造方法的诸多缺点，提供一种工艺简单且成本低的制造耐热铸钢还原罐的方法。

为实现上述目的，本发明提出的耐热铸钢还原罐的制造方法主要包括下列工序：离心铸造还原罐主体直管;普通型砂铸造封头;直管和封头的焊接，其中封头的铸造工序和焊接工序与传统制造方法是相同的。本发明的特殊之处在于，采用湿型砂衬离心铸造作为还原罐主体部分的直管，该工序包括以下步骤：1、金属原材料的处理和熔炼;2、湿型砂衬制备;3、离心浇注。原材料处理及熔炼是将各种成份的原材料（如硅铁、铬铁、不锈钢材料等）进行挑选，然后将这些材料在高温炉中熔化，出炉钢水参数为：温度1600-1650℃，成份C0.2-0.4%、Si1.0-1.5%、Mn0.4-0.6%、P≤0.035%、S≤0.035%、Cr25-28%、Ni6-8%。湿型砂衬制备包括配料、搅拌和紧实，型砂配方为：石英砂100%、钙基膨润土4-14%和水2-8%，将这三种原材料混合并搅拌均匀，然后填入造型用底盘、套筒和芯子限定的空间中捶套紧实，每次填砂厚度控制在100mm以内，成型的砂衬硬度控制在HB80-160范围内。离心浇注是将熔化的钢水浇入离心机中装配好的砂衬中，浇注温度控制在1500-1600℃，浇注时间为12-25秒（钢水重量570kg）。

实验发现，在本发明的制造方法中对制成的还原罐性能有决定性作用的因素是砂衬的配方，并且发现，最佳配方为：石英砂100%、膨润土5.5%、水4%，砂衬的硬度最好为HB120。如果膨润土含量高于14%，砂衬透气性差，铸件会产生气孔、气泡;若含量小于4%，砂衬的强度及可塑性不好，难成型且易冲砂。如果水含量大于8%，会出现呛火和喷溅，也会产生气孔、气泡和砂眼等缺陷，若水分含量小于2%，膨润土粘度发挥不出，易冲砂且不易成型。

根据传统理论，类似还原罐这样的较大型铸钢件采用湿型砂是难以获得性能良好的铸件的，但在本发明中，由于型砂配方合理，铸件受湿砂衬急冷，表面形成较厚的氧化膜，反而使还原罐的耐高温性能及寿命优于传统方法制造的产品。因此，与传统制造方法相比，本发明的方法不仅具有工艺简单、耗能少、浇注后铸件冷却快、降低生产成本（降低约1/4）和提高生产效率之优点，而且也提高了还原罐的机械和物理性能。

下面结合实施例及附图对本发明做进一步描述，其中：

图1是一种典型的还原罐的剖视图;

图2是传统的制造还原罐直管的铸造工艺原理图;

图3是本发明的制造耐热铸钢还原罐的工艺流程图;

图4是反映本发明的还原罐直管铸造工艺的原理图，该图与图2相比可以更容易地看出本发明与传统制造方法的区别。

如图3所示，本发明的制造耐热铸钢还原罐的方法包括下列工序：工装装配、金属原材料的处理及熔炼、湿型砂衬制备（配料、搅拌、紧实）、工装调整、刻标志、化学分析、浇注、铸件冷却及取出、初检、机械加工、上述工序制备的直管与普通型砂制备的封头的焊接、耐压检验、以及出厂前的全面质量检验等。其中虚线框之外的工序与传统制造方法是相同的，属于本领域技术人员公知的技术，所以对这些工序不做详细描述。浇注前进行化学分析，元素含量满足：C0.2-0.4%、Si1.0-1.5%、Mn0.4-1.0%、P≤0.035%、S≤0.035%、Cr25-28%、Ni6-8%，并控制出炉钢水温度为1600-1650℃。

下面对虚线框中的工序进行描述。湿型砂衬制备工序包括配料、搅拌及紧实造型。表1列出了九个样品中采用的具体砂衬配方，其中石英砂的物理参数为：SiO₂含量≥95%、耐火温度1713℃、比重2.3-2.65、莫氏硬度7、粒度40-70目;钙基膨润土（产于吉林九台）的性能参数为：胶质介70、吸水率137%、吸附次甲基兰能力28、湿压强度0.7kg/cm²。

表1 砂衬（型砂）配方（%）

样品序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										膨润土	5.5	4	14	5.5	5.5	7	9	12	6
水	4	4	4	2	8	6	5	3	6
										石英砂	100

为搅拌均匀，先将石英砂和膨润土混合搅拌，基本均匀后再加水搅拌直至混合均匀。将底盘、套筒和芯子放置稳定，在清理净其间的杂物后，加入搅拌后的型砂进行捶套紧实，每次填砂厚度应不大于100mm，以保持砂衬密度的均匀，成型砂衬硬度定为HB120（对同一样品使砂衬硬度在HB80-160范围内变化，结果发现在该范围内砂衬硬度对铸件质量影响不大）。

将制备成的砂衬6装配到离心机上，如图4所示，砂衬厚度为50mm（可在30-80mm范围内选择），直管1浇注时在砂衬内侧形成。浇注前对套包和浇口槽适当烘烤。浇注温度定为1500-1600℃，离心机转速≥600转/分，570kg钢水浇注时间为14秒（可在12-25秒范围内选择），浇注后20分钟停离心机。然后使铸件自然冷却（不要浇水冷却）。

对不同配方的砂衬浇注成的九个样品进行测试，得到基本相同的结果，主要机械性能见表2。

表2 还原罐（直管）机械性能

温度（℃）	最小抗拉强度(Nmm²)	最小屈服强度(∮mm²)	最小延伸率(%)	断面收缩率(%)	冲击强度(J/mm²)
						室温	≥650±10	≥360±5	≥15±1	≥15±1	≥10±1
1100	≥34±2	≥22±1	≥40±2	≥40±2

作为对比，还对使用超出上述膨润土和水分含量范围的砂衬铸造出的样品做了分析，结果发现含有较多的气孔、气泡、砂眼及夹砂缺陷，机械性能和抗氧化性能很差，无法满足使用（比如炼镁）要求。

发明人认为：本发明的方法也同样适于与图1所示结构不同的其它还原罐以及与还原罐类似的其它耐热铸钢件的制造。

Claims

1、一种耐热铸钢还原罐的制造方法，包括离心铸造还原罐主体-直管的工序；普通型砂铸造封头的工序；以及将所述直管和封头焊在一起的焊接工序，所述离心铸造还原罐主体-直管的工序包括以下步骤：

a、金属原材料的处理和熔炼，熔化的钢水具有如下成份：C0.2-0.4%、Si1.0-1.5%、Mn0.4-1.0%、P≤0.035%、S≤0.035%、Cr25-28%、Ni6-8%，出炉温度为1600-1650℃；

其特征在于所述铸造直管的工序还包括：

b、湿型砂衬制备，将100%的石英砂、4-14%的钙基膨润土和2-8%的水均混合，并紧实成硬度为HB80-160的砂衬；

c、浇注，将所述熔化的钢水浇入离心机中装配的所述砂衬中，浇注温度1500-1600℃，对于570Kg钢水浇注时间为12-25秒。

2、如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述膨润土和水的含量分别为5.5%和4%。

3、如权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述砂衬硬度为HB120。