專利名稱：一種鑲鑄有異形管道的鑄件的鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，特別是鑲鑄異形管道的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
由于使用條件的要求，有一部分鑄件會要求將無縫鋼管等管道鑄入鑄件中，而且管道經(jīng)常是異形的。這種鑄件通常要求內(nèi)部空腔通暢，鑄件致密度高。這就要求在鑄造過程中管道不能被熔穿，但又要和鑄件本體融合良好；鑄造后管道內(nèi)壁要能清理干凈。常規(guī)的鑄造工藝是在管道內(nèi)填入型砂，在清理的時候再將管道內(nèi)型砂清理掉。但由于客戶對管道壁厚的要求常小于鑄件內(nèi)冷鐵熔通的最小尺寸，實際生產(chǎn)中常發(fā)生管道被熔穿，型砂燒結(jié)嚴(yán)重，無法清理的情況，而造成鑄件報廢。而且報廢率居高不下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提出一種可有效保障鑄件中管道不被熔穿的鑲鑄有異形管道的鑄件的鑄造方法。本發(fā)明技術(shù)方案是在管道外設(shè)置內(nèi)冷鐵，在澆注前和澆注過程中向管道內(nèi)通入二氧化碳和壓縮空氣的混合氣體。本發(fā)明著眼于防止管道被熔通和管道與鑄件良好融合兩個目標(biāo)的平衡上，通過在管道外附近設(shè)置內(nèi)冷鐵吸收一部分熱量，但這不足以讓管道不被熔通。另外在管道內(nèi)通二氧化碳和壓縮空氣再帶走一部分熱量?？梢愿鶕?jù)不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)選定不同的通氣流量，以帶走足夠的熱量，保證管道不被熔穿的同時能和鑄件本體有良好的融合度。采用本發(fā)明方法生產(chǎn)的同類鑄件，產(chǎn)品的合格率和原工藝相比有了很大的提高。而且該產(chǎn)品在鋼廠長期使用后，表明各項性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計要求。
具體實施例方式如鋼鐵廠300m3高爐爐喉鑄鋼件要求是在鑄鋼件中鑄入有彎道的冷卻水管的特種鑄造件，整個鑄造件設(shè)計的長度為2000mm，寬度為710mm，高度為65mm，主要壁厚為70mm，材質(zhì)ZG35，由24件拼裝成一體，每件毛重1250kg。鑄造要求高，尺寸要求嚴(yán)，筋框交錯,特別是在鑄件中部70mm厚部分鑄件中有直徑為Φ42πιπι、長度為4000mm、壁厚為IOmm的彎道呈U形的冷卻水管，是鑄造難度大的框架類通管鑄件。而如何確保冷卻水管不被鋼水熔通是鑄造關(guān)鍵。按鑄件結(jié)構(gòu)，及鑄入冷卻水管的特點，制定工藝方案。采用分箱手工造型，鑄件全部位于下箱。不但利用了鑄件本身的斜度，起到了分模作用，而且使重要的工作面朝下。型砂用水玻璃砂加5%體積木屑，涂醇基鋯英粉涂料，中頻爐冶煉。位于鑄件中部70_處的U型冷卻水管既要與鋼水融合，又不能被鋼水熔通，是工藝考慮的關(guān)鍵點。根據(jù)熔焊內(nèi)冷鐵的理論進(jìn)行計算。燒注溫度1540°C,運用公式d=0. ItuMrh8IIim諾謨圖，求得了板類內(nèi)冷鐵最小尺寸20mm。但是考慮到冷卻水管的鑄造情況，取系數(shù)O. 8。冷卻水管的壁厚必須在滿足各種工藝條件下大于16mm才不被鋼水熔通。可是管壁厚度僅10mm。必須向冷卻水管內(nèi)通二氧化碳和壓縮空氣的的混合氣體和放置內(nèi)冷鐵來吸收熱量，達(dá)到熱平衡。鋼水結(jié)晶前放出的熱量Q=CM(T1-T)，式中
Q 一放出的熱量，單位KJ;
C 一金屬比熱，單位J/ (kg · K)；
M 一鑄件重量,單位kg ；
T1 一燒注溫度，單位V ；
T 一結(jié)晶溫度，單位V,
Q=670X1250 (1540-1450) =75375KJ。內(nèi)冷卻水管通壓縮空氣加二氧化碳吸收熱量Q=V (C2t2- Qt1)，式中
Q 一吸收的熱量，單位KJ;
ti 一進(jìn)口溫度，單位V ；t2—出口溫度，單位V ；
C1—20 O 時氣體比熱，J/ Cm3 · K) ^1=P iCp =1. 027X 1302. 2=1571. I J/ Cm3 .K);
C1—2000 O 時氣體比熱，J/ Cm3 · K) ;C2= P2C P 2=0.785 X 1306. 7=1025. 8 J/ Cm3 .K);V 一氣體量,單位Nm3 ；
O.5h 內(nèi)氣體帶走的熱量Q=276X (1025. 8X200-1571. 7X20) =47948. 4KJ ；
但是，約IOmin后鑄件就達(dá)到結(jié)晶溫度，氣體實際吸收熱量15982. 8KJ。內(nèi)冷鐵重量M=Q/C(T1-T)，式中
M —內(nèi)冷鐵重量,單位kg ；
Q 一熱量，單位kj ；
C —金屬比熱，單位]/ (kg · K)；
T1—結(jié)晶溫度，單位V ；
T 一初始溫度，單位V ；
M =59392200/670 (1450-30) =62. 5kJ0冷卻水管重30kg，還需要32. 5kg內(nèi)冷鐵。經(jīng)計算，需用17mm厚的內(nèi)冷鐵分布在內(nèi)冷卻管外的兩側(cè)在鑄件與冷卻水管熱節(jié)圓部位加焊三角形內(nèi)冷鐵，在冷卻水管下部焊6只芯撐，固定冷卻水管的位置。實際澆注溫度1530°C，澆注時間25S，澆注前5min向內(nèi)冷卻管中通入二氧化碳和壓縮空氣的混合氣體，燒滿Imin后，內(nèi)冷卻管內(nèi)開始向外噴火花，5min后無火花噴出，20min后關(guān)閉氣門。經(jīng)檢驗,鑄件為正品。產(chǎn)品在鋼廠使用I年，表明各項性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計要求。
權(quán)利要求
1.一種鑲鑄有異形管道的鑄件的鑄造方法，其特征在于在管道外設(shè)置內(nèi)冷鐵，在澆注前和澆注過程中向管道內(nèi)通入二氧化碳和壓縮空氣的混合氣體。
全文摘要
一種鑲鑄有異形管道的鑄件的鑄造方法，涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，特別是鑲鑄異形管道的生產(chǎn)方法。在管道外設(shè)置內(nèi)冷鐵，在澆注前和澆注過程中向管道內(nèi)通入二氧化碳和壓縮空氣的混合氣體。本發(fā)明著眼于防止管道被熔通和管道與鑄件良好融合兩個目標(biāo)的平衡上，通過在管道外附近設(shè)置內(nèi)冷鐵吸收一部分熱量，但這不足以讓管道不被熔通。另外在管道內(nèi)通二氧化碳和壓縮空氣再帶走一部分熱量?？梢愿鶕?jù)不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)選定不同的通氣流量，以帶走足夠的熱量，保證管道不被熔穿的同時能和鑄件本體有良好的融合度。
文檔編號B22D19/00GK102909346SQ201210431990
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者徐宏亮 申請人:徐宏亮