CN109355555A - 一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，涉及铸件生产技术领域。包括以下步骤：原料混炼、原料除杂、成分分析、成分补充、孕育处理、铁水除渣、浇注预处理、浇注成型、冷却成型、落砂处理。本发明克服了现有技术的不足，有效提高了铸件的强度和韧性，抗冲击性能好，方便使用，同时有效促进形核、抑制生长、细化晶粒，孕育效果好，并且实现了铸件的快速凝固，铸件各处温度场达到热平衡，有效防止了铸件内浇口处出现缩松的问题，浇注效果好。

Description

一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺
技术领域
本发明涉及铸件生产技术领域，具体涉及一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺。
背景技术
铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件，即把冶炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经打磨等后续加工手段后，所得到的具有一定形状，尺寸和性能的物件。
常规的铸件铸造工艺，通常将液态金属直接进行浇注，内浇口处铸件厚大部分等热量较为集中的部位由于与其他部位温度不平衡，极易在成型时产生内部缩松、缩孔等缺陷，导致铸件质量差，不便使用。许多铸造厂都难以克服铸件内部缩松的问题，因此铸造产生的废品率较高，铸造成本高，经济效益低，给工作人员带来了较大的麻烦。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，本发明有效提高了铸件的强度和韧性，抗冲击性能好，方便使用，同时有效促进形核、抑制生长、细化晶粒，孕育效果好，并且实现了铸件的快速凝固，铸件各处温度场达到热平衡，有效防止了铸件内浇口处出现缩松的问题，浇注效果好。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，包括以下步骤：
（1）将生铁、碳素钢、回炉料和高碳锰铁等原料加入中频感应电炉中，升温至1500-1520℃，熔炼40-50min后除杂2-3次，得粗铁水备用；
（2）除杂后对其进行红外光谱分析，检测各化学成分的含量，根据所需含量添加铬铁、钒铁、增碳剂和碳化硅，各化学成分的含量调节后，继续熔炼10-20min后得铁水备用；
（3）将孕育剂研磨至粒度为2-5mm，再对其进行预热，预热后取一半量的孕育剂覆盖在铁水包底，再加入上述步骤（2）中的铁水进行孕育处理，保持铁水的温度为1480-1500℃，在铁水加入的过程中，随流加入剩余的孕育剂进行随流孕育处理；
（4）铁水完全加入后，再对其进行除渣处理1次，在砂箱的内部底面放置冷铁，再将预热后的模具放入砂箱内，且位于冷铁的上方，然后在铸件结构形成的厚大处、热节处与不同壁厚的交叉处堆放蓄热量大的矿砂，使铸件达到热平衡；
（5）再通过平做立浇的方式将铁水浇注到模具内，保持铁水的浇注温度为1320-1340℃，浇注时间控制在6-7min，浇注后自然冷却至室温后开箱，并进行落砂处理得到产品。
优选的，所述厚大铸件中各原料的质量百分比为：生铁44-48%、碳素钢20-24%、回炉料24-28%、高碳锰铁2-6%、增碳剂0.9-1.1%、碳化硅0.9-1.1%。
优选的，所述厚大铸件按照质量百分比由以下化学成分组成：C 3.1-3.3%、Mn1.5-2.5%、Si 1.0-1.3%、Cr 0.8-1.0%、V 0.01-0.02%、S 0.08-0.12%、P 0.1-0.2%，余量为Fe。
优选的，步骤（2）中的增碳剂按照质量百分比由以下化学成分组成：C 97.0-97.6%、S 0.1-0.3%、P 0.8-1.2%、Si 1.3-1.7%。
优选的，步骤（3）中的孕育剂按照质量百分比由以下化学成分组成：Si 30-34%、Ba26-30%、Ti 1.8-2.2%、Cr 0.6-1.0%、Mo 0.8-1.2%、W 1.2-1.6%，其余为Fe，且孕育剂的添加量为铁水质量的0.4-0.7%。
优选的，步骤（3）中孕育剂的预热温度为840-860℃，且预热时间为0.5-1h。
优选的，步骤（4）中模具预热温度为960-980℃，预热时间为1-1.5h。
优选的，步骤（4）中的矿砂为锆英砂和铬铁矿砂的混合物，且锆英砂和铬铁矿砂的质量比为2:3。
本发明提供一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，与现有技术相比优点在于：
（1）本发明将孕育剂研磨后进行预热，再将其分成两组分别对铁水进行二次不同的孕育处理，两次孕育相互配合，不仅促进形核、抑制生长，还能达到细化晶粒的作用，同时对孕育剂的粒度和添加量进行精确控制，提高铁水孕育的效果；
（2）本发明在模具的底面放置冷铁，并且在铸件结构形成的厚大处、热节处与不同壁厚的交叉处堆放蓄热量大的矿砂，实现快速凝固，使铸件各处温度场达到热平衡，从而防止铸件内浇口处出现缩松的问题，并且通过低温快浇的方式，使金属液快速、平稳、均衡地充满铸型，有效提高铸件的质量，浇注效果好。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，包括以下步骤：
（1）将生铁、碳素钢、回炉料和高碳锰铁等原料加入中频感应电炉中，升温至1500-1520℃，熔炼40-50min后除杂2-3次，得粗铁水备用；
（2）除杂后对其进行红外光谱分析，检测各化学成分的含量，根据所需含量添加铬铁、钒铁、增碳剂和碳化硅，各化学成分的含量调节后，继续熔炼10-20min后得铁水备用；
（3）将孕育剂研磨至粒度为2-5mm，再对其进行预热，预热后取一半量的孕育剂覆盖在铁水包底，再加入上述步骤（2）中的铁水进行孕育处理，保持铁水的温度为1480-1500℃，在铁水加入的过程中，随流加入剩余的孕育剂进行随流孕育处理；
（4）铁水完全加入后，再对其进行除渣处理1次，在砂箱的内部底面放置冷铁，再将预热后的模具放入砂箱内，且位于冷铁的上方，然后在铸件结构形成的厚大处、热节处与不同壁厚的交叉处堆放蓄热量大的矿砂，使铸件达到热平衡；
（5）再通过平做立浇的方式将铁水浇注到模具内，保持铁水的浇注温度为1320-1340℃，浇注时间控制在6-7min，浇注后自然冷却至室温后开箱，并进行落砂处理得到产品。
其中，厚大铸件中各原料的质量百分比为：生铁44%、碳素钢24%、回炉料24%、高碳锰铁6%、增碳剂0.9%、碳化硅1.1%；厚大铸件按照质量百分比由以下化学成分组成：C 3.1%、Mn 2.5%、Si 1.0%、Cr 0.8%、V 0.02%、S 0.08%、P 0.2%，余量为Fe；步骤（2）中的增碳剂按照质量百分比由以下化学成分组成：C 97.0%、S 0.3%、P 1.2%、Si 1.5%；步骤（3）中的孕育剂按照质量百分比由以下化学成分组成：Si 30%、Ba 26%、Ti 2.2%、Cr 1.0%、Mo 1.2%、W1.6%，其余为Fe，且孕育剂的添加量为铁水质量的0.4-0.7%；步骤（3）中孕育剂的预热温度为840-860℃，且预热时间为0.5-1h；步骤（4）中模具预热温度为960-980℃，预热时间为1-1.5h；步骤（4）中的矿砂为锆英砂和铬铁矿砂的混合物，且锆英砂和铬铁矿砂的质量比为2:3。
实施例2：
一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，包括以下步骤：
（1）将生铁、碳素钢、回炉料和高碳锰铁等原料加入中频感应电炉中，升温至1500-1520℃，熔炼40-50min后除杂2-3次，得粗铁水备用；
（2）除杂后对其进行红外光谱分析，检测各化学成分的含量，根据所需含量添加铬铁、钒铁、增碳剂和碳化硅，各化学成分的含量调节后，继续熔炼10-20min后得铁水备用；
（3）将孕育剂研磨至粒度为2-5mm，再对其进行预热，预热后取一半量的孕育剂覆盖在铁水包底，再加入上述步骤（2）中的铁水进行孕育处理，保持铁水的温度为1480-1500℃，在铁水加入的过程中，随流加入剩余的孕育剂进行随流孕育处理；
（4）铁水完全加入后，再对其进行除渣处理1次，在砂箱的内部底面放置冷铁，再将预热后的模具放入砂箱内，且位于冷铁的上方，然后在铸件结构形成的厚大处、热节处与不同壁厚的交叉处堆放蓄热量大的矿砂，使铸件达到热平衡；
（5）再通过平做立浇的方式将铁水浇注到模具内，保持铁水的浇注温度为1320-1340℃，浇注时间控制在6-7min，浇注后自然冷却至室温后开箱，并进行落砂处理得到产品。
其中，厚大铸件中各原料的质量百分比为：生铁38%、碳素钢22%、回炉料26%、高碳锰铁4%、铬铁4.0%、钒铁4.0%、增碳剂1.0%、碳化硅1.0%；厚大铸件按照质量百分比由以下化学成分组成：C 3.2%、Mn 2.0%、Si 1.15%、Cr 0.9%、V 0.015%、S 0.10%、P 0.15%，余量为Fe；步骤（2）中的增碳剂按照质量百分比由以下化学成分组成：C 97.3%、S 0.2%、P 1.0%、Si1.5%；步骤（3）中的孕育剂按照质量百分比由以下化学成分组成：Si 32%、Ba 28%、Ti 2.0%、Cr0.8%、Mo 1.0%、W 1.4%，其余为Fe，且孕育剂的添加量为铁水质量的0.4-0.7%；步骤（3）中孕育剂的预热温度为840-860℃，且预热时间为0.5-1h；步骤（4）中模具预热温度为960-980℃，预热时间为1-1.5h；步骤（4）中的矿砂为锆英砂和铬铁矿砂的混合物，且锆英砂和铬铁矿砂的质量比为2:3。
实施例3：
一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，包括以下步骤：
（1）将生铁、碳素钢、回炉料和高碳锰铁等原料加入中频感应电炉中，升温至1500-1520℃，熔炼40-50min后除杂2-3次，得粗铁水备用；
（2）除杂后对其进行红外光谱分析，检测各化学成分的含量，根据所需含量添加铬铁、钒铁、增碳剂和碳化硅，各化学成分的含量调节后，继续熔炼10-20min后得铁水备用；
（3）将孕育剂研磨至粒度为2-5mm，再对其进行预热，预热后取一半量的孕育剂覆盖在铁水包底，再加入上述步骤（2）中的铁水进行孕育处理，保持铁水的温度为1480-1500℃，在铁水加入的过程中，随流加入剩余的孕育剂进行随流孕育处理；
（4）铁水完全加入后，再对其进行除渣处理1次，在砂箱的内部底面放置冷铁，再将预热后的模具放入砂箱内，且位于冷铁的上方，然后在铸件结构形成的厚大处、热节处与不同壁厚的交叉处堆放蓄热量大的矿砂，使铸件达到热平衡；
（5）再通过平做立浇的方式将铁水浇注到模具内，保持铁水的浇注温度为1320-1340℃，浇注时间控制在6-7min，浇注后自然冷却至室温后开箱，并进行落砂处理得到产品。
其中，厚大铸件中各原料的质量百分比为：生铁40%、碳素钢20%、回炉料28%、高碳锰铁2%、铬铁4.2%、钒铁3.8%、增碳剂1.1%、碳化硅0.9%；厚大铸件按照质量百分比由以下化学成分组成：C 3.3%、Mn 1.5%、Si 1.3%、Cr 0.8%、V 0.02%、S 0.12%、P 0.1%，余量为Fe；步骤（2）中的增碳剂按照质量百分比由以下化学成分组成：C 97.6%、S 0.1%、P 0.7%、Si1.6%；步骤（3）中的孕育剂按照质量百分比由以下化学成分组成：Si 34%、Ba 30%、Ti 1.8%、Cr 0.6%、Mo 0.8%、W 1.2%，其余为Fe，且孕育剂的添加量为铁水质量的0.4-0.7%；步骤（3）中孕育剂的预热温度为840-860℃，且预热时间为0.5-1h；步骤（4）中模具预热温度为960-980℃，预热时间为1-1.5h；步骤（4）中的矿砂为锆英砂和铬铁矿砂的混合物，且锆英砂和铬铁矿砂的质量比为2:3。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将生铁、碳素钢、回炉料和高碳锰铁等原料加入中频感应电炉中，升温至1500-1520℃，熔炼40-50min后除杂2-3次，得粗铁水备用；
（2）除杂后对其进行红外光谱分析，检测各化学成分的含量，根据所需含量添加铬铁、钒铁、增碳剂和碳化硅，各化学成分的含量调节后，继续熔炼10-20min后得铁水备用；
（3）将孕育剂研磨至粒度为2-5mm，再对其进行预热，预热后取一半量的孕育剂覆盖在铁水包底，再加入上述步骤（2）中的铁水进行孕育处理，保持铁水的温度为1480-1500℃，在铁水加入的过程中，随流加入剩余的孕育剂进行随流孕育处理；
（4）铁水完全加入后，再对其进行除渣处理1次，在砂箱的内部底面放置冷铁，再将预热后的模具放入砂箱内，且位于冷铁的上方，然后在铸件结构形成的厚大处、热节处与不同壁厚的交叉处堆放蓄热量大的矿砂，使铸件达到热平衡；
（5）再通过平做立浇的方式将铁水浇注到模具内，保持铁水的浇注温度为1320-1340℃，浇注时间控制在6-7min，浇注后自然冷却至室温后开箱，并进行落砂处理得到产品。
2.根据权利要求1所述的一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，其特征在于，所述厚大铸件中各原料的质量百分比为：生铁44-48%、碳素钢20-24%、回炉料24-28%、高碳锰铁2-6%、增碳剂0.9-1.1%、碳化硅0.9-1.1%。
3.根据权利要求1所述的一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，其特征在于，所述厚大铸件按照质量百分比由以下化学成分组成：C 3.1-3.3%、Mn 1.5-2.5%、Si 1.0-1.3%、Cr0.8-1.0%、V 0.01-0.02%、S 0.08-0.12%、P 0.1-0.2%，余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，其特征在于：步骤（2）中的增碳剂按照质量百分比由以下化学成分组成：C 97.0-97.6%、S 0.1-0.3%、P 0.8-1.2%、Si 1.3-1.7%。
5.根据权利要求1所述的一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，其特征在于：步骤（3）中的孕育剂按照质量百分比由以下化学成分组成：Si 30-34%、Ba 26-30%、Ti 1.8-2.2%、Cr 0.6-1.0%、Mo 0.8-1.2%、W 1.2-1.6%，其余为Fe，且孕育剂的添加量为铁水质量的0.4-0.7%。
6.根据权利要求1所述的一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，其特征在于：步骤（3）中孕育剂的预热温度为840-860℃，且预热时间为0.5-1h。
7.根据权利要求1所述的一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，其特征在于：步骤（4）中模具预热温度为960-980℃，预热时间为1-1.5h。
8.根据权利要求1所述的一种厚大铸件防内浇口缩松的浇注工艺，其特征在于：步骤（4）中的矿砂为锆英砂和铬铁矿砂的混合物，且锆英砂和铬铁矿砂的质量比为2:3。
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