專利名稱：一種水泥窯托輪的鑄鋼件及其鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼件及其鑄造方法，具體是一種水泥窯中使用的ZG35SiMn鋼的 托輪及其鑄造方法。
背景技術(shù)：
托輪是水泥窯裝備的關(guān)鍵零件，用于支撐水泥窯60-100米長的滾筒。托輪直徑大 約有2米、高度0.9米、重量17噸，要求強(qiáng)度高，耐磨、耐熱、耐熱疲勞要好，壁厚在100-500 毫米變化，其制造難度很大，國內(nèi)批量生產(chǎn)的廠家不少，但因裂紋缺陷報(bào)廢的比例很高。
對(duì)于托輪的技術(shù)質(zhì)量要求如下
1)化學(xué)成分C = 0. 30-0. 40 % ， Si = 0. 6-0. 80 % ， Mn = 1. 10-1. 40 % ， P《0. 035 % ， S《0.035%，Cr《0. 30%， Mo《0. 08%， Cu《0. 3%， V《0. 03%，其余為Fe。 2)機(jī)械性能Rm^ 570Mpa，Rp > 345Mpa，A4 > 12%，Z > 20%，Kv > 24J(20。C ) ，HB = 163-217。
3)鑄件的表面及內(nèi)部質(zhì)量的磁粉無損檢測和超聲波無損檢測達(dá)到三級(jí)要求。
其中，化學(xué)成分要求及機(jī)械性能較易滿足，但此類鋼的熱裂敏感性極強(qiáng)，壁厚懸殊 給鑄造工藝制訂帶來了困難，裂紋趨向性非常大，所以必須采取綜合的、先進(jìn)的鑄造方法才 能生產(chǎn)成功。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種水泥窯托輪的新型鑄鋼件成分及其鑄造
方法，該鑄鋼件能降低裂紋產(chǎn)生的敏感性，該鑄造方法可以保證產(chǎn)品的化學(xué)成分、機(jī)械性 能、無損檢驗(yàn)達(dá)材料標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)克服了鑄造裂紋缺陷的產(chǎn)生，提高了成品率。
本發(fā)明所述的水泥窯托輪的鑄鋼件，其化學(xué)成分為(重量比)C = 0. 30-0. 320 %， Si = 0. 6-0. 65 %， Mn = 1. 10-1. 40 %， P《0. 020 %，
S《0. 015%， Cr《0. 30%， Mo《0. 08%， Cu《0. 3%， V《0. 03%，其余為Fe。 本發(fā)明所述的水泥窯托輪鑄鋼件的鑄造方法，其包括以下步驟 1、造型造型采用組芯造型，其中外皮泥芯使用石英砂，內(nèi)腔泥芯及蓋箱泥芯使用
石灰石鎂碳砂，在制芯時(shí)所有圓角處填放鉻鐵礦砂及暗成型冷鐵；內(nèi)腔泥芯及蓋箱泥芯制
好后進(jìn)窯在250-35(TC溫度下烘6-8小時(shí)，去除泥芯中的水分，減少泥芯在鑄造時(shí)的發(fā)氣
量；冒口泥芯部分采用木模，其余部分配保溫冒口套； 2、澆注進(jìn)行澆注，澆鑄鋼水的化學(xué)成分為(重量比)C = 0. 30-0. 320 %， Si = 0. 6-0. 65 %， Mn = 1. 10-1. 40 %， P《0. 020 %， S《0. 015%， Cr《0. 30%， Mo《0. 08%， Cu《0. 3%， V《0. 03%，其余為Fe ;
澆注后冒口內(nèi)鋼水上升2/3處時(shí)點(diǎn)澆冒口并撒保溫劑，待鑄鋼件在鑄型內(nèi)冷卻到 35(TC以下后去除型砂得到鑄鋼件；
3、熱處理首先對(duì)澆鑄件進(jìn)行正火處理，正火升溫的速度為50-60°C /小時(shí)，在
40(TC時(shí)保溫均熱3-5小時(shí)；之后繼續(xù)以50-60°C /小時(shí)的速度升溫至70(TC，再保溫3-5
小時(shí)越過相變易裂區(qū)；再次以50-60°C /小時(shí)的速度升溫至最高溫度89(TC，保溫18-20小
時(shí)使金相組織完全轉(zhuǎn)化；冷卻時(shí)以大流量風(fēng)機(jī)向鑄件均勻吹風(fēng)，達(dá)到快速冷卻，當(dāng)冷卻到
300-32(TC時(shí)，再對(duì)鑄件進(jìn)行一次回火處理，回火后的鑄件經(jīng)清理即得成品。 上述述回火處理的步驟最好為以50-60°C /小時(shí)的速度升溫至65(TC，保溫
18-20小時(shí)然后隨爐冷卻至25(TC出爐，最后自然冷卻到室溫。 本發(fā)明鑄鋼件的化學(xué)成分配方、鑄造工藝、熱處理工藝作了應(yīng)用研究，通過實(shí)踐總 結(jié)，已成功試生產(chǎn)了多件17噸的托輪鑄件，其產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到了要求。本鑄造方法通過制訂 合理的化學(xué)成分、減少易生成晶間裂紋的元素、各元素組成的匹配可獲得最優(yōu)性能，最優(yōu)的 鑄造工藝減少鑄造過程熱應(yīng)力的產(chǎn)生、成熟的熱處理工藝及后道處理方法，確?；瘜W(xué)成分、 機(jī)械性能、無損檢驗(yàn)達(dá)材料標(biāo)準(zhǔn)要求，克服了難以杜絕的裂紋缺陷，可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。。


圖1是本發(fā)明中造型結(jié)構(gòu)見圖； 圖2是本發(fā)明鑄造工藝中的熱處理流程圖。
具體實(shí)施例方式1、澆鑄料的實(shí)施例
實(shí)施例1 其化學(xué)成分為(重量比)C = 0.30%，Si = 0.65%，Mn = 1. 10%，P《0.020%， S《0.015%，Cr《0.30%， Mo《0. 08%， Cu《0. 3%， V《0. 03%，其余為Fe。
實(shí)施例2 其化學(xué)成分為(重量比)C = 0.320%，Si = 0.6%，Mn = 1.40%，P《0.020%， S《0.015%，Cr《0.30%， Mo《0. 08%， Cu《0. 3%， V《0. 03%，其余為Fe。
實(shí)施例3 其化學(xué)成分為(重量比)C = 0.31%，Si = 0.62%，Mn = 1. 12%，P《0.020%， S《0.015%，Cr《0.30%， Mo《0. 08%， Cu《0. 3%， V《0. 03%，其余為Fe。
鑄造工藝步驟為 1、造型造型采用組芯造型，其中外皮泥芯使用石英砂，內(nèi)腔泥芯及蓋箱泥芯使用
石灰石鎂碳砂，在制芯時(shí)所有圓角處填放鉻鐵礦砂及暗成型冷鐵2 ;內(nèi)腔泥芯及蓋箱泥芯
制好后進(jìn)窯在250-35(TC溫度下烘6-8小時(shí)，去除泥芯中的水分，減少泥芯在鑄造時(shí)的發(fā)氣
量；托輪中間的三個(gè)小孔用15毫米厚的無縫鋼管1內(nèi)部填滿干鎂砂來制作泥芯。冒口泥芯
部分采用木模，其余部分配保溫冒口套3，由澆注系統(tǒng)4的管線接入型腔中。 2、澆注進(jìn)行澆注，澆注后冒口內(nèi)鋼水上升2/3處時(shí)點(diǎn)澆冒口并撒保溫劑，待鑄鋼
件在鑄型內(nèi)冷卻到35(TC以下去除型砂得到鑄鋼件。
3、熱處理一般此類材料采用正火+回火的熱處理工藝，為了降低熱處理產(chǎn)生應(yīng) 力，杜絕熱處理裂紋產(chǎn)生，本發(fā)明對(duì)澆鑄件的正火處理是以50-60°C /小時(shí)升溫至400°C， 在40(TC保溫均熱3-5小時(shí)；之后繼續(xù)以50-60°C /小時(shí)的速度升溫至70(TC，再保溫3-5 小時(shí)越過相變易裂區(qū)；再次以50-60°C /小時(shí)的速度升溫至最高溫度89(TC，保溫18-20小 時(shí)使金相組織完全轉(zhuǎn)化；冷卻時(shí)以大流量風(fēng)機(jī)向鑄件均勻吹風(fēng)，達(dá)到快速冷卻，當(dāng)冷卻到 30-32(TC時(shí)，再對(duì)鑄件進(jìn)行一次回火處理，回火步驟(如圖2)是以50-60°C /小時(shí)的速度升 溫至65(TC，保溫18-20小時(shí)然后隨爐冷卻至25(TC出爐，最后自然冷卻到室溫。回火后的 鑄件經(jīng)清理即得成品。
權(quán)利要求
一種水泥窯托輪的鑄鋼件，其特征在于該鑄鋼件的化學(xué)成分為(重量比)C＝0.30-0.320％，Si＝0.6-0.65％，Mn＝1.10-1.40％，P≤0.020％，S≤0.015％，Cr≤0.30％，Mo≤0.08％，Cu≤0.3％，V≤0.03％，其余為Fe。
2. —種水泥窯托輪鑄鋼件的鑄造方法，其特征在于包括以下步驟① 、造型造型采用組芯造型，其中外皮泥芯使用石英砂，內(nèi)腔泥芯及蓋箱泥芯使用石 灰石鎂碳砂，在制芯時(shí)所有圓角處填放鉻鐵礦砂及暗成型冷鐵；內(nèi)腔泥芯及蓋箱泥芯制好 后進(jìn)窯在250-35(TC溫度下烘6-8小時(shí)，去除泥芯中的水分，減少泥芯在鑄造時(shí)的發(fā)氣量； 冒口泥芯部分采用木模制作，其余部分配保溫冒口套；② 、澆注進(jìn)行澆注，澆注鋼水的化學(xué)成分為(重量比)C = 0. 30-0. 320%，Si = 0. 6-0. 65%，Mn = 1. 10-1. 40%，P《0. 020%，S《0. 015%， Cr《0. 30%， Mo《0. 08%， Cu《0. 3%， V《0. 03%，其余為Fe ;澆注后冒口內(nèi)鋼水上升2/3處時(shí)點(diǎn)澆冒口并撒保溫劑，待澆鑄件在鑄型內(nèi)冷卻到 35(TC以下去除型砂得到澆鑄件；③ 、熱處理首先對(duì)澆鑄件進(jìn)行正火處理，正火升溫的速度為50-60°C /小時(shí)，在400°C 時(shí)保溫均熱3-5小時(shí)；之后繼續(xù)以50-60°C /小時(shí)的速度升溫至700°C ，再保溫3-5小時(shí)越過 相變易裂區(qū)；再次以50-60°C /小時(shí)的速度升溫至最高溫度89(TC，保溫18-20小時(shí)使金相 組織完全轉(zhuǎn)化；冷卻時(shí)以大流量風(fēng)機(jī)向鑄件均勻吹風(fēng)，達(dá)到快速冷卻，當(dāng)冷卻到300-320°C 時(shí)，再對(duì)鑄件進(jìn)行一次回火處理，回火后的鑄件經(jīng)清理即得成品。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水泥窯托輪鑄鋼件的鑄造方法，其特征在于所述回火處理的 步驟為以50-60°C /小時(shí)的速度升溫至65(TC，保溫18-20小時(shí)然后隨爐冷卻至25(TC出 爐，最后自然冷卻到室溫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水泥窯托輪的鑄鋼件及其鑄造方法，鑄鋼件的化學(xué)成分為C＝0.30-0.320％，Si＝0.6-0.65％，Mn＝1.10-1.40％，P≤0.020％，S≤0.015％，Cr≤0.30％，Mo≤0.08％，Cu≤0.3％，V≤0.03％，其余為Fe。鑄造方法為造型中，外皮泥芯使用石英砂，內(nèi)腔泥芯及蓋箱泥芯使用石灰石鎂碳砂，泥芯制好后烘干水分，冒口泥芯部分采用木模制作，其余部分配保溫冒口套；進(jìn)行澆注后冒口內(nèi)鋼水上升2/3處時(shí)點(diǎn)澆冒口并撒保溫劑；鑄鋼件的熱處理為正火和回火處理。本發(fā)明使鑄件在符合標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)，克服了裂紋缺陷，可實(shí)現(xiàn)成功批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B22C9/28GK101760698SQ20101010187
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者程德新, 陸乾 申請(qǐng)人:天乾(無錫)科技有限公司