CN113403458B - 白心可锻铸铁生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸铁工艺技术领域，提出了白心可锻铸铁生产工艺，包括S1.将原料和添加剂进行混合熔炼得到高碳铁水；S2.将适温的高碳铁水浇铸到覆膜砂型壳中，冷却成型得到成型生坯；S3.将成型生坯修整毛边、浇口；S4.对修整后的生坯进行脱碳退火处理得到铸件；S5.对铸件进行除毛刺、抛丸处理。通过上述技术方案，解决了现有技术中传统工艺不适于生产白心可锻铸铁的问题。

Description

白心可锻铸铁生产工艺

技术领域

本发明涉及铸铁工艺技术领域，具体的，涉及白心可锻铸铁生产工艺。

背景技术

白心可锻铸铁是一种表里组织不均匀的可锻铸铁，外层为全铁素体，心部有珠光体并有少量团絮状石墨，甚至有残留的自由渗碳体。其具有良好的力学性能与焊接性。由于白心可锻铸铁的特殊性，因此现有的普通铸铁生产工艺不适合于白心可锻铸铁的生产，需要采用一种新的工艺才能得到符合碳含量要求的产品。

发明内容

本发明提出白心可锻铸铁生产工艺，解决了相关技术中传统工艺不适于生产白心可锻铸铁的问题。

本发明的技术方案如下：

白心可锻铸铁生产工艺，包括以下步骤：

S1.将原料和添加剂进行混合熔炼得到高碳铁水；

S2.将适温的高碳铁水浇铸到覆膜砂型壳中，冷却成型得到成型生坯；

S3.将成型生坯修整毛边、浇口；

S4.对修整后的生坯进行脱碳退火处理得到铸件；

S5.对铸件进行除毛刺、抛丸处理。

其中，步骤S4中的脱碳退火处理分为以下步骤：

S41.对混合物料进行第一次热处理，其中，第一次热处理温度1050℃，时长为45h-50h；

S42.对混合物料进行第二次热处理，其中，将温度从1050℃按照100℃的温差逐步降低到750℃，其中，每次降温后保温4h，每步降温速率小于等于12℃/h。

其中，步骤S41中第一次热处理还包括2-4次从1050℃降温至900℃再升温至1050℃的温度变化过程。

步骤S1中原料为废钢和回炉料，添加剂为锰铁60％-70％、增碳剂92％-98％；

步骤S4中脱碳退火处理的脱碳材料为铁鳞 、铁矿石。

步骤S2中的覆膜砂型壳使用射芯机向模具中射砂得到。

所述射芯机包括砂斗，所述砂斗底部设置有射砂机构，所述模具包括定模和动模，所述动模水平移动后与所述定模合模，

所述射砂机构包括圆柱形的容纳盘，所述容纳盘在竖直方向上转动，所述容纳盘的侧面均匀设置有若干喷头，所述喷头移动设置在所述模具上方，所述容纳盘的中部设置有第一腔体，所述第一腔体外周向分布有若干第二腔体，每个所述第二腔体一端与所述第一腔体连通，另一端与所述喷头连通。

所述喷头内设置有转动球，所述转动球上设置有通孔，所述转动球转动后所述通孔与所述喷头连通。

所述喷头外设置有转动杆，所述转动杆垂直穿过所述喷头后与所述转动球连接，

所述喷头外设置有扇形转盘，所述扇形转盘设置在所述容纳盘上，所述扇形转盘的弧形边上滑动设置有弧形齿条，所述扇形转盘一侧设置有与所述弧形齿条啮合的圆齿轮，所述圆齿轮与所述转动杆同轴连接，

所述扇形转盘上铰接设置有第一连杆，所述第一连杆自由端设置有第二连杆，所述第二连杆与电机的输出轴连接。

所述动模和所述定模相接处设置有拼合后呈圆形的通孔，与内部的型腔连通，所述喷头插入所述通孔内进行喷砂；

所述动模和所述定模侧壁上分别设置有第一扣合部和第二扣合部，所述第一扣合部和所述第二扣合部随所述动模和所述定模拼合后形成校准机构。

本发明的工作原理及有益效果为：

1、本发明中，目标碳含量在0.3％以下，高温保温时间须达到45小时以上(高温保温温度越低，保温时间就越长)，制件表面2mm以下C含量能够达到0.3％。但过长的保温时间会导致制件氧化严重，综合考量，绝对高温保温时间应在45-50小时之间。高温脱碳阶段结束后，不应快速降温，过高的降温速率会导致产品韧性、塑性降低。需保持每小时不高于12℃的降温速率，达到750℃时可开炉取件。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明侧视结构示意图；

图2为本发明主视结构示意图；

图3为本发明A处放大结构示意图；

图4为本发明转动球结构示意图；

图5为本发明扇形转盘结构示意图；

图6为本发明模具结构示意图；

图7为本发明缓冲板触碰状态结构示意图；

图8为本发明校准后结构示意图；

图9为本发明伸缩顶针与凹槽结构示意图；

图中：1-砂斗，2-射砂机构，3-定模，4-动模，5-容纳盘，6-喷头，7-第一腔体，8-第二腔体，9-转动球，10-转动杆，11-扇形转盘，12-弧形齿条，13-圆齿轮，14-第一连杆，15-第二连杆，16-第一扣合部，17-第二扣合部，18-第一固定块，19-伸缩顶针，20-第二固定块，21-容纳通道，22-缓冲板，23-半齿轮，24-直齿条，25-凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都涉及本发明保护的范围。

如图1～图9所示，本实施例提出了白心可锻铸铁生产工艺，包括以下步骤：

S1.将原料和添加剂进行混合熔炼得到高碳铁水；

S2.将适温的高碳铁水浇铸到覆膜砂型壳中，冷却成型得到成型生坯；

S3.将成型生坯修整毛边、浇口；

S4.对修整后的生坯进行脱碳退火处理得到铸件；

S5.对铸件进行除毛刺、抛丸处理。

进一步，其中，步骤S4中的脱碳退火处理分为以下步骤：

S41.对混合物料进行第一次热处理，其中，第一次热处理温度1050℃，时长为45h-50h；

S42.对混合物料进行第二次热处理，其中，将温度从1050℃按照100℃的温差逐步降低到750℃，其中，每次降温后保温4h，每步降温速率小于等于12℃/h。

本实施例中，目标碳含量在0.3％以下，高温保温时间须达到45小时以上(高温保温温度越低，保温时间就越长)，制件表面2mm以下C含量能够达到0.3％。但过长的保温时间会导致制件氧化严重，综合考量，绝对高温保温时间应在45-50小时之间。高温脱碳阶段结束后，不应快速降温，过高的降温速率会导致产品韧性、塑性降低。需保持每小时不高于12℃的降温速率，达到750℃时可开炉取件。

进一步，其中，步骤S41中第一次热处理还包括2-4次从1050℃降温至900℃再升温至 1050℃的温度变化过程。

本实施例中，在高温期间呈阶梯状缓慢降温到900℃左右再升温到1050℃3次左右，有助于脱碳过程碳势积累，提高脱碳效率。

进一步，步骤S1中原料为废钢和回炉料，添加剂为锰铁60％-70％、增碳剂92％-98％；步骤S4中脱碳退火处理的脱碳材料为铁鳞 、铁矿石。

本实施例中，铁鳞 的主要成分为氧化铁。

进一步，步骤S2中的覆膜砂型壳使用射芯机向模具中射砂得到。

进一步，射芯机包括砂斗1，砂斗1底部设置有射砂机构2，模具包括定模3和动模4，动模4水平移动后与定模3合模，

射砂机构2包括圆柱形的容纳盘5，容纳盘5在竖直方向上转动，容纳盘5的侧面均匀设置有若干喷头6，喷头6移动设置在模具上方，容纳盘5的中部设置有第一腔体7，第一腔体7外周向分布有若干第二腔体8，每个第二腔体8一端与第一腔体7连通，另一端与喷头6连通。

本实施例中，现有的射砂机构2一般只有一个射砂喷头6，射砂喷头6插入模具上的注砂孔处进行喷砂，而模具需要高温使砂固化，因此距离过近的射砂喷头6会导致喷头6内部的砂产生一定的固化，导致容易堵塞喷头6，影响喷砂效果。本申请中，使用转动的容纳盘5，设置多个喷头6，当一次注砂完成后，转动一定角度使下一个喷头6注砂，喷头6转动一圈才会继续注砂，能够对喷头6进行充分的冷却，避免长时间累积受热导致的固化情况越来越严重。使用时，砂斗1下方连通容纳盘5中部的第一腔体7，第一腔体7的砂沿着处于最下方的第二腔体8下落，经过喷头6进入模具喷砂，然后转动一定角度，由下一个第二腔体8 和喷头6进行工作。转动到上方的喷头6由于冷却和倒置，会使残留的砂由于重力作用下落至第一腔体7内，避免堵塞喷头6，也避免砂的浪费。

进一步，喷头6内设置有转动球9，转动球9上设置有通孔，转动球9转动后通孔与喷头6连通。

本实施例中，每个喷头6内设置一个转动球9，位于容纳盘5的最下方时，转动球9转动一定角度使通孔与喷头6连通，从而使砂能够喷出，当一次喷砂完成之后，喷头6位置改变，转动球9也转动一定角度使通孔与喷头6不连通，堵住喷头6，这样能够避免在通入气流带动砂喷出的同时，使其他不工作的第二腔体8内的砂顺着喷头6喷出，产生材料浪费以及周围粉尘污染。

进一步，喷头6外设置有转动杆10，转动杆10垂直穿过喷头6后与转动球9连接，

喷头6外设置有扇形转盘11，扇形转盘11设置在容纳盘5上，扇形转盘11的弧形边上滑动设置有弧形齿条12，扇形转盘11一侧设置有与弧形齿条12啮合的圆齿轮13，圆齿轮13与转动杆10同轴连接，

扇形转盘11上铰接设置有第一连杆14，第一连杆14自由端设置有第二连杆15，第二连杆15与电机的输出轴连接。

本实施例中，转动杆10驱动转动球9旋转，扇形转盘11上方的齿条与转动杆10上的同轴圆齿轮13啮合，弧形齿条12的长度小于扇形转盘11弧形边的长度，扇形转盘11弧形边的两端设置有挡块，第一连杆14和第二连杆15用于驱动扇形转盘11摆动，假设弧形齿条 12初始位置在扇形转盘11的中部，扇形转盘11也两边对称的放置，开始工作后，扇形转盘 11顺时针转动一定角度后，左边的挡块与弧形齿条12接触，随着扇形转盘11继续顺时针转动，挡块带着弧形齿条12顺时针运动，此时圆齿轮13也产生转动，弧形齿条12的右端与扇形转盘11右端的挡块间距变大，由此调整转动球9的角度；当扇形转盘11开始逆时针转动，扇形转盘11右端挡块触碰齿条之前齿条不动，圆齿轮13不动，碰到弧形齿条12之后随之一起反向转动，从而调整转动球9。

进一步，动模4和定模3相接处设置有拼合后呈圆形的通孔，与内部的型腔连通，喷头 6插入通孔内进行喷砂；

动模4和定模3侧壁上分别设置有第一扣合部16和第二扣合部17，第一扣合部16和第二扣合部17随动模4和定模3拼合后形成校准机构。

本实施例中，现有的定模3和动模4合模是利用滑杆，使动模4朝向定模3运动实现的，但是滑杆一般较粗，精度本身较低，由于长时间的使用，可能会使合模不准，动模4和定模 3之间产生相对错位，影响模具的密封性能，进而影响产品质量。因此设置校准机构，提高合模精度。

进一步，第一扣合部16包括

第一固定块18，第一固定块18朝向第二固定块20的侧面上设置有伸缩顶针19，

第二扣合部17包括

第二固定块20，第二固定块20朝向第一固定块18的侧面上设置有容纳通道21，伸缩顶针19插入容纳通道21内，

第一固定块18和第二固定块20上均转动设置有缓冲板22。

本实施例中，合模时，两个缓冲板22相对设置，首先两个缓冲板22产生接触碰撞，给与一定的缓冲，然后缓冲板22接触后，传感器接收信号并使驱动装置带动缓冲板22翻转90°，此处的驱动装置可以是气缸油缸等多种现有常见驱动装置，缓冲板22翻转后，露出第一固定块18和第二固定块20，此时，由于没有缓冲板22对伸缩顶针19的阻挡作用，伸缩顶针19 在弹簧作用下伸出并插入容纳通道21内，实现定模3和动模4的位置校正。顶针端部的尺寸远小于容纳通道21的内径，即使合模初期定模3和动模4没有对准，也能方便顶针进入容纳通道21，随后，由顶针的台阶式形状以及容纳通道21内凹槽25的双重限制和相互作用，使得顶针只能沿着唯一的路径进入唯一的位置，由于未对准产生的错位，会在进入的过程中，逐渐被纠正，最终顶针插入到容纳通道21最内部，定模3和动模4也实现了位置校准，然后再进行喷砂工作。

进一步，缓冲板22的转轴上设置有半齿轮23，半齿轮23一侧设置有与半齿轮23啮合的直齿条24。

本实施例中，通过直齿条24和半齿轮23实现缓冲板22的90度翻转。缓冲板22与转轴通过连接杆连接。

进一步，顶针的最大直径大于容纳通道21的最大内径，顶针包括依次连接的第一台阶部、第二台阶部、第三台阶部和头部，其中，第三台阶部和头部的凸沿处均为弧形过渡，顶针整体呈阶梯状，外径渐缩，容纳通道21内设置有与顶针形状相适配的凹槽25。

本实施例中，容纳通道21的直径小于顶针的最大外径，能够当顶针插入容纳通道21内后是逐渐被卡紧的，第一台阶部和第二台阶部的各处横截面都相同，即柱形，用于与通道的侧壁紧密连接，而第三台阶部和第四台阶部都是外径渐缩形的，且边沿处为弧形，用于缓冲板22收回时顺着弧形的边沿给顶针施加压力，使顶针缩回，弧形的边沿一方面方便圆滑接触退回，一方面也不易对顶针造成损伤。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.白心可锻铸铁生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 将原料和添加剂进行混合熔炼得到高碳铁水；

S2. 将适温的高碳铁水浇铸到覆膜砂型壳中，冷却成型得到成型生坯；

S3. 将成型生坯修整毛边、浇口；

S4. 对修整后的生坯进行脱碳退火处理得到铸件；

S5.对铸件进行除毛刺、抛丸处理，

其中，步骤S2中的覆膜砂型壳使用射芯机向模具中射砂得到，所述射芯机包括砂斗（1），所述砂斗（1）底部设置有射砂机构（2），模具包括定模（3）和动模（4），所述动模（4）水平移动后与所述定模（3）合模，

所述射砂机构（2）包括圆柱形的容纳盘（5），所述容纳盘（5）在竖直方向上转动，所述容纳盘（5）的侧面均匀设置有若干喷头（6），所述喷头（6）移动设置在所述模具上方，所述容纳盘（5）的中部设置有第一腔体（7），所述第一腔体（7）外周向分布有若干第二腔体（8），每个所述第二腔体（8）一端与所述第一腔体（7）连通，另一端与所述喷头（6）连通；

所述喷头（6）内设置有转动球（9），所述转动球（9）上设置有通孔，所述转动球（9）转动后所述通孔与所述喷头（6）连通；

所述喷头（6）外设置有转动杆（10），所述转动杆（10）垂直穿过所述喷头（6）后与所述转动球（9）连接；

所述喷头（6）外设置有扇形转盘（11），所述扇形转盘（11）设置在所述容纳盘（5）上，所述扇形转盘（11）的弧形边上滑动设置有弧形齿条（12），所述扇形转盘（11）一侧设置有与所述弧形齿条（12）啮合的圆齿轮（13），所述圆齿轮（13）与所述转动杆（10）同轴连接，所述弧形齿条（12）的长度小于所述扇形转盘（11）弧形边的长度，所述扇形转盘（11）弧形边的两端设置有挡块；

所述扇形转盘（11）上铰接设置有第一连杆（14），所述第一连杆（14）自由端设置有第二连杆（15），所述第二连杆（15）与电机的输出轴连接。

2.根据权利要求1所述的白心可锻铸铁生产工艺，其特征在于，其中，步骤S4中的脱碳退火处理分为以下步骤：

S41.对成型生坯进行第一次热处理，其中，第一次热处理温度1050℃，时长为45h-50h；

S42.对成型生坯进行第二次热处理，其中，将温度从1050℃按照100℃的温差逐步降低到750℃，其中，每次降温后保温4h，每步降温速率小于等于12℃/h。

3.根据权利要求2所述的白心可锻铸铁生产工艺，其特征在于，其中，步骤S41中第一次热处理还包括2-4次从1050℃降温至900℃再升温至1050℃的温度变化过程。

4.根据权利要求1所述的白心可锻铸铁生产工艺，其特征在于，

步骤S1中原料为废钢和回炉料，

步骤S4中脱碳退火处理的脱碳材料为铁鳞 、铁矿石。

5.根据权利要求1所述的白心可锻铸铁生产工艺，其特征在于，所述动模（4）和所述定模（3）相接处设置有拼合后呈圆形的通孔，与内部的型腔连通，所述喷头（6）插入通孔内进行喷砂；

所述动模（4）和所述定模（3）侧壁上分别设置有第一扣合部（16）和第二扣合部（17），所述第一扣合部（16）和所述第二扣合部（17）随所述动模（4）和所述定模（3）拼合后形成校准机构。

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