專利名稱：感應(yīng)電渣離心鑄造異形中空鑄件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬精煉或重熔的離心鑄造法生產(chǎn)異形中空鑄件。
目前制造異形鑄件的方法有電渣熔鑄、普通離心鑄造和電渣離心鑄造。電渣熔鑄方法是將金屬自耗電極在異形水冷銅結(jié)晶器中重熔成異形鑄件，該法產(chǎn)品質(zhì)量高，但工藝復(fù)雜，能耗及生產(chǎn)成本高;普通離心鑄造方法是將液態(tài)金屬(通常為感應(yīng)爐熔煉)澆入旋轉(zhuǎn)的鑄模內(nèi)，鑄模內(nèi)壁涂有耐火涂料，用這種方法生產(chǎn)的鑄件外層與涂料相混，內(nèi)層比較粗糙，存在著嚴(yán)重的疏松區(qū)，甚至有縮孔;電渣離心澆鑄方法是采用有襯電渣爐將自耗金屬電極重熔成一定成分的液態(tài)金屬，與熔渣一道(先渣后渣金同澆)澆入旋轉(zhuǎn)的鑄模內(nèi)，熔渣在鑄模與鑄件外表面之間形成一層薄渣皮，在最后凝固的內(nèi)表面形成一個較厚的熱保護(hù)渣層，鑄件具有良好的表面質(zhì)量及內(nèi)部冶金質(zhì)量〔1〕。
本發(fā)明的目的在于減少自耗電極加工制造工序，選用一般廢鋼和金屬料為原料，節(jié)約成本，降低電耗，同時，克服感應(yīng)爐熔煉過程中熔渣溫度偏低的缺點(diǎn)。采用感應(yīng)電渣熔煉后，將熔渣和液態(tài)金屬澆入旋轉(zhuǎn)的金屬鑄模內(nèi)，獲得離心鑄造的異形中空鑄件，其內(nèi)外表面光滑無縮孔及疏松等缺陷。
本發(fā)明提供了一種新的生產(chǎn)異形中空鑄件的方法，即感應(yīng)電渣離心澆鑄方法。其過程是將電渣感應(yīng)爐〔2〕內(nèi)準(zhǔn)備好的金屬液和熔渣一同澆入立式或臥式離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)鑄模內(nèi);或?qū)⒏袘?yīng)爐內(nèi)準(zhǔn)備好的金屬液及化渣爐內(nèi)利用電渣過程化渣熔化的渣液，先后澆入旋轉(zhuǎn)著的金屬模內(nèi)(先熔渣后渣金同澆)，在離心力的作用下，金屬和熔渣完全分離，且在鑄件外表面即強(qiáng)制成型面形成一層很薄的渣皮，在鑄件的自由表面形成一層較厚的保護(hù)渣層。形成內(nèi)外壁均有熔渣保護(hù)的異形中空鑄件。本發(fā)明如附

圖1、附圖2所示。與電渣離心澆鑄方法類似，鑄模內(nèi)壁不用涂料，形成的鑄件外表面光滑，內(nèi)表面(即自由表面)也較光滑，無縮孔及疏松和夾渣等缺陷。感應(yīng)電渣離心澆鑄采用電渣感應(yīng)爐來獲得液態(tài)金屬和熔渣;或用化渣爐準(zhǔn)備熔渣，用感應(yīng)爐準(zhǔn)備液態(tài)金屬。
本發(fā)明工藝流程為立式離心澆鑄見附圖1和臥式離心澆鑄見附圖2。雙極串聯(lián)非自耗電極電渣精煉系統(tǒng)(1)，中頻感應(yīng)爐(2)，中間澆鑄漏斗(3)，立式或臥式離心機(jī)(4)，包括非自耗電極電渣系統(tǒng)或電弧化渣系統(tǒng)的化渣爐(5)。
本發(fā)明熔煉過程利用感應(yīng)加熱使金屬料或廢舊金屬工具、零部件在感應(yīng)爐內(nèi)熔化，加一定量的渣料覆蓋鋼液面，金屬熔清后進(jìn)行合金化，然后再加入適量的，具有要求成分的熔渣，利用雙極串聯(lián)石墨電極加熱熔渣(附圖3為正在熔煉的電渣感應(yīng)爐)，當(dāng)渣溫達(dá)到要求的溫度后，提升電極，將熔渣和液態(tài)金屬一同澆入旋轉(zhuǎn)著的鑄模內(nèi)(先渣后渣金同澆)，附圖4即為正在澆鑄的立式離心鑄造流程圖。離心機(jī)停止旋轉(zhuǎn)后取出鑄件。
本發(fā)明所采用的非自耗電極的加熱系統(tǒng)，可以熔煉低炭、微炭鋼類，不含炭的合金，以及特殊要求的鋼或合金，獲得滿足各種成分和質(zhì)量要求的感應(yīng)電渣離心鑄造異形中空鑄件。
本發(fā)明熔煉和澆注過程中，渣量控制要求應(yīng)滿足冶煉工藝過程和澆鑄形成鑄件內(nèi)外層渣殼的需要。渣金比一般控制在0.04-0.10之間，根據(jù)鑄件單位質(zhì)量表面積大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，以保證鑄件外層渣皮厚度1～1.5mm，內(nèi)層厚渣層厚度為5～15mm為原則。渣的成分則根據(jù)鑄件鋼類和合金種類及其質(zhì)量要求來選擇。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于充分利用現(xiàn)有離心澆鑄車間的感應(yīng)爐設(shè)備，需增設(shè)非自耗電渣熔煉的供電系統(tǒng)，其功率以滿足爐渣加熱升溫的需要，按感應(yīng)爐功率的20～60%選擇為宜，爐渣加熱時間為5～10分鐘。本發(fā)明與電渣離心澆注方法相比，減少制造金屬自耗電極工序，直接利用碎小的廢鋼，廢舊金屬零件及各種邊角料為原料，從而降低了生產(chǎn)成本和電耗。同樣，得到內(nèi)外表面光滑，內(nèi)部質(zhì)量高，無縮孔、疏松和夾渣等缺陷的異形中空鑄件。
本發(fā)明新建的離心鑄造車間，設(shè)備簡單，投資少，易于操作，可適應(yīng)多種產(chǎn)品生產(chǎn)，適應(yīng)性好。
本發(fā)明實(shí)施例電渣感應(yīng)熔煉裝置示于圖3，包括感應(yīng)爐和非自耗電極的電渣加熱系統(tǒng)，離心澆鑄過程示于圖4，感應(yīng)電渣離心澆鑄導(dǎo)向輪毛坯示于圖5。感應(yīng)電渣離心澆鑄GCr15V鋼及Cr12MoV鋼汽車鋼圈軋制導(dǎo)向輪毛坯工藝參數(shù)見表1，實(shí)施例熔渣成分CaF220～30%，CaO20～35%，Al2O320～35%，MgO0～6%，SiO25～10%，F(xiàn)eO＜0.5%，渣量0.8～1.5kg，渣溫為1650℃～1750℃。
表1項目 工藝參數(shù)感應(yīng)爐功率熔清前 30～35kw熔清后 20kw電渣加熱功率 7.5～10kw加熱時間 5～10分鐘爐膛直徑 φ110mm電極直徑 φ30mm電極間距 φ60mm電極插入深度 20mm熔渣成分 CaF220～30 CaO 20～35%Al2O320～35% SiO25～10%FeO<0.5% MgO 0～6%渣溫 1650℃～1750℃渣量 0.8～1.5kg澆注速度 10kg/min離心機(jī)轉(zhuǎn)速 700～900rpm
權(quán)利要求
1.感應(yīng)電渣離心鑄造異形中空鑄件，包括電渣供熱，渣金澆入離心澆鑄機(jī)的旋轉(zhuǎn)鑄模成型，其特征在于電渣感應(yīng)爐熔煉，或者感應(yīng)爐熔煉金屬，化渣爐熔化渣，先將熔渣澆入旋轉(zhuǎn)鑄模后，渣金同時澆鑄，渣量控制應(yīng)保證鑄件外層薄渣皮厚1～1.5mm，其內(nèi)層渣層厚度為5～15mm，渣成分根據(jù)鑄件鋼類或金屬選擇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述感應(yīng)電渣離心鑄造異形中空鑄件，其特征在于實(shí)施例熔渣成分為CaF220～30%，CaO20～35%，Al2O320～35%，MgO0～6%，SiO25～10%，F(xiàn)eO＜0.5%，渣量0.8～1.5kg，渣溫1650℃～1750℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求2所述的感應(yīng)電渣離心鑄件異形中空鑄件，其特征在于電渣感應(yīng)爐系統(tǒng)電渣加熱功率和感應(yīng)加熱功率的適當(dāng)配比，電渣加熱功率為感應(yīng)加熱率的20～60%，加熱時間為5～10分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制取異形中空鑄件的新方法。其特征是將電渣感應(yīng)爐內(nèi)熔化好的金屬液和熔渣一同澆入旋轉(zhuǎn)的鑄模內(nèi)，在離心力的作用下金屬和熔渣完全分離，并且在鑄件外表面形成一層很薄的渣皮，在鑄件的內(nèi)表面形成一個較厚的熱保護(hù)渣層。形成的鑄件具有良好的凝固特征，所獲得的鑄件表面光滑，內(nèi)部無縮孔、疏松和夾渣等缺陷，而且這種新方法具有設(shè)備簡單、可不用自耗電極和涂料、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B22D23/00GK1069212SQ9110545
公開日1993年2月24日 申請日期1991年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月12日
發(fā)明者付杰, 徐衛(wèi)國, 王玉剛, 佟福生, 李中柱, 文道俊 申請人:北京科技大學(xué)