CN114406194A - 一种球面板铸件铸造模具及铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种球面板铸件铸造模具及铸造方法,铸造模具包括:包括上模及上模板和下模及下模板,上模板表面设浇筑腔体;下模板表面设板体;该铸造方法包括以下步骤:1)准备各个工序所需要的材料,包括设备、生产所需原材料以及辅助材料等;2)设计工艺,进行模拟;3)制作模板木样;4)树脂砂造型合箱,形成空腔结构;5)冶炼浇铸;6)退火清理;7)热处理加工;本发明有益效果:解决球面板在生产过程中的铸造缺陷和立筋成型困难的问题,适用于同结构的小批量的、内在质量要求较高的球面板制作,这种制备方法出品率高,生产效率快,操作方便,适于推广。
Description
技术领域
本发明涉及冶金装备制造技术领域,具体涉及一种球面板铸件铸造模具及铸造方法。
背景技术
此类结构的球面板铸件,又称为防辐射球面板,是由中国铁建重工负责设计制作的一种材质为ZG40CrNi2Mo的合金铸钢件,该类铸件可分为三部分,分别是底部的实心半球结构,中部的平板结构和顶部的立板结构。从铸造的角度来看此类铸件虽然外形简单,但方法设计和实际的操作均有一定的难度。受铸件材质和结构的影响,它的难度不仅在结构成型上高,而且它在焊接修复、热处理和机械加工都具有一定的难度。
目前,此要求类的铸件全国能生产的厂家不多,且不能稳定的生产,废品率高,化学成分、力学性能也都很难满足图纸的设计安装要求。
发明内容
本发明的目的在于解决背景技术中存在的问题,提供一种易于实施、可稳定生产的球面板铸件铸造模具及铸造方法。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种球面板铸件的铸造模具,包括上模及上模板和下模及下模板,在上模板表面设置有浇筑腔体,所述的浇筑腔体由多个六边形空腔组成,在浇筑腔体一侧设置有内浇道,在上模板表面设置有冒口,在上模板表面远离内浇道一侧的六边形空腔立板上设置气眼,在上模板表面设置有直浇道;在下模板表面设置有板体,板体表面设置有球形凸起,在板体一侧设置有立板,在板体另一侧设置有横浇道,在横浇道与板体之间设置有内浇道。
所述立板一侧设置有吊装吊把和检测试块。
所述六边形空腔内放置冷铁。
所述的冒口规格为φ180*500。
所述冷铁的材质为Q235。
所述冒口数量为十七个,其中三个冒口与内浇道连接;剩余冒口在六边形空腔内,下方均设有冒口垫。
所述的冒口规格为φ180*500,厚度为25mm。
所述冷铁的材质为Q235。
一种球面板铸件的铸造方法,包括以下步骤:
⑴制作模具
根据图纸尺寸要求,缩尺制作一套球面板铸造模具;
⑵型腔制作
将石英砂、呋喃树脂、固化剂进行放砂造型,当砂型反应后强度达到要求时,即可起模、翻箱,对造好的型腔进行修型补砂打磨作业,再将砂型型腔内壁刷上涂料,涂刷结束后点燃涂料,待燃烧结束将型腔修整后即可合箱;
⑶钢水冶炼
将废钢与其他炉料配合后使用电弧炉进行冶炼,通过氧化还原反应得到钢水;
⑷钢水浇铸
将钢水倾倒进钢包前,在钢包中依次加入铝锭和萤石,将钢水翻入钢包后通入氩气净化钢水,当吹氩至钢水达到一定温度后,即可得到处理完成的钢水;
⑸ 铸件清理
将处理完成后的钢水吊运至浇铸区域,控制浇铸温度和浇铸时间,然后通过所述浇铸入口注入到型腔内,浇铸完毕后在自然条件下保温36-42小时;然后将型腔打开,用天车吊出该铸件,然后进行完全退火处理,待铸件随炉冷却至一定温度后进行空冷,使铸件温度完全降至室温时,再使用气冲锤对冒口进行锤击清理,然后,使用气割枪将冒口根部冒口垫不平整的地方切割平整,最后再经过打磨、清理、精整、喷砂、淬火、加工、探伤等工序即可得到所需的球面板成品。
所述步骤⑵中石英砂、呋喃树脂、固化剂的比例为100:0.9-1.3:0.5-0.7。
所述步骤⑵中冒口材质是使用消失模为原料,冒口的斜度为1:20,冒口的高度为500mm,冒口的外壁使用透明胶带纸缠绕一圈,上下两面均垫有15mm厚的木板,方便拔模。
所述步骤⑵中的型腔,在合箱前需要在凸台位置钉入直径为8mm长度为200mm的铁钉,所述铁钉要求表面光滑且无锈无油无镀层。
所述步骤⑵中的型腔,需要将横浇道一侧垫高500㎜,并将砂型倾倒放置在垫高的砂床上准备浇注。
所述步骤⑶中钢水冶炼方法是指采用电弧炉将废钢、回炉料以及与配碳生铁按照一定的比例混合,送电熔化后,加入碳粉、石灰石、合金料、萤石等冶炼辅材,扒出炉渣,分析钢水化学成分,待钢水化学成分满足ZG40CrNi2Mo的要求时,即可将所需要的钢水倾倒在浇铸所用的15t底注包中,即可完成化学成分为0.37%≤C含量≤0.43%、0.30%≤Si含量≤0.50% 、0.70%≤Mn含量≤1.00%、P含量≤0.025%、S含量≤0.025%、1.00%≤Cr含量≤1.40%、1.40%≤Ni含量≤1.70% 、0.30%≤Mo含量≤0.40%的钢水冶炼。
所述步骤⑷中15t钢水包的出水口直径为φ70mm。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1)本发明通过倾斜浇铸的方式,可以有效的解决铸件出品率低的问题,减少了冒口使用量,使铸件清理难度大大降低,有效的提高了操作人员的生产率,也直接的提高了铸件六边形空腔的表面质量。
2)采用本发明方法制得的球面板具有六边形空腔立板结构成型,造型简单,表面质量优异,可满足超声二级探伤的要求。
3)本发明易于实施,可达到稳定生产的要求。
附图说明
图1为本发明一种球面板铸造模具的上模及表面结构的结构示意图。
图2为本发明一种球面板铸造模具的下模及表面结构的结构示意图。
图中:上模1、下模2、冒口3、内浇道4、横浇道5、吊装吊把6、直浇道7、冒口垫8、冷铁9、气眼10、检测试块11、浇筑腔体12、六边形空腔13、球形凸起14、立板15、板体16。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明做进一步的说明。
本发明一种球面板铸件的铸造模具,包括上模及上模板和下模及下模板,在上模板表面设置有浇筑腔体,所述的浇筑腔体由多个六边形空腔组成,在浇筑腔体一侧设置有内浇道,在上模板表面设置有冒口,在上模板表面远离内浇道一侧的六边形空腔立板上设置气眼,在上模板表面设置有直浇道;在下模板表面设置有板体,板体表面设置有球形凸起,在板体一侧设置有立板,在板体另一侧设置有横浇道,在横浇道与板体之间设置有内浇道。
所述立板一侧设置有吊装吊把和检测试块。
所述六边形空腔内放置冷铁。
所述的冒口规格为φ180*500。
所述冷铁的材质为Q235。
所述冒口数量为十七个,其中三个冒口与内浇道连接;剩余冒口在六边形空腔内,下方均设有冒口垫。
所述的冒口规格为φ180*500,厚度为25mm。
所述冷铁的材质为Q235。
一种球面板铸造方法,包括以下步骤:
⑴制作模具
根据图纸尺寸要求,按照2%的缩尺制作一套球面板铸造模具;
⑵造型与合箱
根据模板的大小选取尺寸为3250*3350*400的砂箱,并按照冒口3放置位置焊接砂箱的加强筋,然后将刷好脱模剂的木模放置在平台上,根据工艺要求,将所述大小为φ180*500斜度为1:20的冒口3、φ80直浇道7、φ25气眼10、厚60吊装吊把6、长220检测试块11、φ150*100冷铁9按照标记的位置进行摆放,然后将砂箱置于模板之上,开始在砂箱中流放一定配比的砂子,将石英砂、XY-32固化剂、886N呋喃树脂按以100:0.5-0.7:0.9-1.3的比例采用呋喃树脂砂工艺进行放砂造型,并在上箱直浇道7位置放置漏斗砖,方便浇铸,当砂型强度达到0.8-1.0MPa时,起模、翻箱,然后对有破损的型腔位置进行修补,并对泡沫冒口3和泡沫检测试块11进行清理,待型腔修整结束后先采用波美度为45~50的涂料涂刷三遍,每遍涂料厚度为0.6~0.8mm,然后用波美度为20~30的涂料涂刷两遍,并在最后一遍涂刷烘干后使用细砂纸进行打磨,待型腔无裂纹缺损后方可进行合箱;在所述的合箱工序前,要在砂型四周铺设两圈封箱泥条,并在上箱和下箱组合在一起后,先使用12mm粗的钢筋棍将上箱与下箱焊接起来,然后将6t压铁放在上箱砂型上,即完成需要的型腔,在浇铸前三小时使用大功率热风机从浇口、冒口3、气眼10等位置吹入热风,将所述型腔烘烤至60℃以上,即完成浇铸前的准备工作;
⑶冶炼浇铸
采用15吨电弧炉将普通废钢、回炉料、合金料按照一定的比例加入送电,通过氧化还原反应得到所需要的钢水,其钢水化学成分如下:0.37%≤C含量≤0.43%、0.30%≤Si含量≤0.50% 、0.70%≤Mn含量≤1.00%、P含量≤0.025%、S含量≤0.025%、1.00%≤Cr含量≤1.40%、1.40%≤Ni含量≤1.70% 、0.30%≤Mo含量≤0.40%;
其冶炼浇铸方法是指:采用15吨电弧炉将废钢和回炉料按照一定的比例加入后送电,待熔清后取样分析化学成分,当C、Si、Mn、S、P等成分符合要求时,立即扒出氧化渣,重新加入造渣材料及合金,送电进入还原期,当温度≥1580℃取样分析常规元素,调整成分,化学成分合格后,快速升温至1650-1670℃开始出钢,在钢水翻入15吨钢包时先加入脱氧用的铝锭,然后加入稀释钢渣用的萤石和造渣剂,出钢结束后对钢水进行底部吹氩,吹氩时间不少于2分钟,待钢水温度下降至1560~1575℃时,起吊转运至浇铸区,将钢包水口对准喇叭,在浇铸时间为90s~150s的条件下通过浇口杯浇入到所述的型腔内,待钢水即将溢出冒口时,停止浇铸,并在冒口3表面涂撒一层厚约25mm的冒口覆盖剂;
⑷退火清理
先将自然保温24小时的球面板型腔打开,吊走上箱的压铁,然后在保温时间为40小时左右时,用天车吊出该铸件,然后进行9小时的完全退火处理,待铸件随炉冷却至200-150℃后进行空冷,使铸件温度完全降至室温时,再使用气冲锤对冒口3进行锤击去除,然后,使用气割枪和碳弧气刨将冒口3根部不平整的地方切割平整,最后再经过打磨、清理、抛丸、精整、喷砂等工序即可得到所需的球面板毛坯,最后将所得毛坯通过热处理、抛丸、加工、喷漆、包装后即可得到球面板成品。
Claims (8)
1.一种球面板铸件的铸造模具,包括上模(1)及上模板和下模(2)及下模板,其特征在于:在上模板表面设置有浇筑腔体(12),所述的浇筑腔体(12)由多个六边形空腔(13)组成,在浇筑腔体(12)一侧设置有内浇道(4),在上模板表面设置有冒口(3),在上模板表面远离内浇道(4)一侧的六边形空腔(12)立板上设置气眼(10),在上模板表面设置有直浇道(7);在下模板表面设置有板体(16),板体(16)表面设置有球形凸起(14),在板体(16)一侧设置有立板(15),在板体(16)另一侧设置有横浇道(5),在横浇道(5)与板体(14)之间设置有内浇道(4)。
2.如权利要求1所述的一种球面板铸件的铸造模具,其特征在于:所述立板(15)一侧设置有吊装吊把(6)和检测试块(11)。
3.如权利要求1所述的一种球面板铸件的铸造模具,其特征在于:所述六边形空腔(12)内放置冷铁(9)。
4.如权利要求1所述的一种球面板铸件的铸造模具,其特征在于:所述的冒口(3)规格为φ180*500。
5.如权利要求1所述的一种球面板铸件的铸造模具,其特征在于:所述冷铁(9)的材质为Q235。
6.一种球面板铸件铸造方法,包括如权利要求1所述的铸造模具,其特征在于,该铸造方法包括以下步骤:
⑴制作模具
根据图纸尺寸要求,缩尺制作一套球面板铸造模具;
⑵型腔制作
将石英砂、呋喃树脂、固化剂进行放砂造型,当砂型反应后强度达到要求时,即可起模、翻箱,对造好的型腔进行修型补砂打磨作业,再将砂型型腔内壁刷上涂料,涂刷结束后点燃涂料,待燃烧结束将型腔修整后即可合箱;
⑶钢水冶炼
将废钢与其他炉料配合后使用电弧炉进行冶炼,通过氧化还原反应得到钢水;
⑷钢水浇铸
将钢水倾倒进钢包前,在钢包中依次加入铝锭和萤石,将钢水翻入钢包后通入氩气净化钢水,当吹氩至钢水达到一定温度后,即可得到处理完成的钢水;
(5)铸件清理
将处理完成后的钢水吊运至浇铸区域,控制浇铸温度和浇铸时间,然后通过所述浇铸入口注入到型腔内,浇铸完毕后在自然条件下保温36-42小时;然后将型腔打开,用天车吊出该铸件,然后进行完全退火处理,待铸件随炉冷却至一定温度后进行空冷,使铸件温度完全降至室温时,再使用气冲锤对冒口进行锤击清理,然后,使用气割枪将冒口根部冒口垫不平整的地方切割平整,最后再经过打磨、清理、精整、喷砂、淬火、加工、探伤等工序即可得到所需的球面板成品。
7.如权利要求6所述的一种球面板铸件铸造方法,其特征在于:所述步骤⑵中石英砂、呋喃树脂、固化剂的比例为100:0.9-1.3:0.5-0.7。
8.如权利要求6所述的一种球面板铸件铸造方法,其特征在于:所述步骤⑵中涂料涂刷方法为先采用波美度为45~50的涂料涂刷三遍、再采用波美度为20~30的涂料涂刷两遍,在每遍涂刷结束后需要用点燃的煤气烘烤涂料的表层,在涂刷第四遍和第五遍时需要在烘烤结束后对涂料层表面进行打磨直至无涂料层表面光滑。
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