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1、 1997年11月10日收到初稿, 1997年12月16日收到修改稿。 离心铸造耐热钢镁罐筒浇注参数 东北大学(沈阳110006) 佟铭铎 【提要】通过实践和计算给出离心铸造耐热钢镁罐筒的浇注参数,保证了铸件的表面质量、几何 尺寸和致密性。 关键词:离心铸造 镁罐筒 耐热钢 浇注 镁罐筒是热还原法炼镁还原罐的筒体,工作时内 部抽真空且处于高温环境下,要求具有较高的耐热性 和 抗 热 变 形 性 能,通 常 用 耐 热 钢(例 如 ZG35Cr24Ni7SiNRE)离心铸造而成。 浇注工艺参数是影响离心铸造时钢液充型状况和 镁罐筒质量的重要因素。现以生产中常用的 “325/ “2612450mm
2、镁罐筒为例,具体说明浇注参数的 选择及其对铸件质量的影响。 一、铸型转速的选择 选取合适的重力因数(G)是确定铸型转速的基 础。由于铸件筒径较大,且型壁涂有耐热涂料,有利 于钢液随铸型旋转,为利于生产,铸型转速不必过 高,可取G= 3545 ,算得相应的铸型转速为490 556r/ min。经实际生产验证表明不会发生淋落等铸造 缺陷,铸件内表面较光洁。 二、浇注温度 由于ZG35Cr24Ni7SiNRe含铬量高,易产生氧化 皮,浇注温度过低则易产生氧化夹渣。但浇注温度过 高则会加大熔炼难度,并使铸型温升过高而降低铸型 寿命。该钢的液相线温度为1400左右,控制浇注 温度在14801520 较为
3、适宜。 三、浇注时间 浇注时间是确定充型速度和计算浇注系统的重要 参数,通常用浇注过程中铸件平均增厚速度来计算浇 注时间。根据对大量实际生产资料的统计,浇注过程 中离心铸件的平均增厚速度为016115mm/ s。镁罐 筒壁厚为32mm ,取平均增厚速度为0164018mm / s ,算得浇注时间为4050s。实际生产时浇注时间 基本上控制在此范围内。镁罐筒钢液浇注重量 563kg ,平均浇注速度1113kg/ s ,工艺上比较容易 控制。 四、浇管尺寸及钢液落点计算 11 浇管截面计算 浇杯充型示意图见图1。圆筒浇杯下接水平浇 管。浇管截面积A的计算式为: A = W/ (44 H) (1)
4、式中 流量因数,取= 015 钢液密度,取= 718g/ cm3 浇注时间, 取 = 45s H 钢液压头高度,取H= 10cm W 浇注钢液重量,W= 563103g 图1 浇管位置及充型示意图 算得浇管截面积A= 23cm3,直径d为514cm , 实际取d= 5cm。浇注过程中钢液压头高度H有时有 波动,但浇注时间基本上保持在4050s内。 21 浇管伸入长度(x1)的确定 浇管在铸型旋转中心处水平伸入铸型,其伸入长 度为x1。x1应适当。过短则钢液向前流程长、充型 慢,易后铺溢出;过长则对浇管强度和刚度要求高, 且使浇管的修制和干燥较困难。实际生产表明,x1 在200300mm范围内较
5、适宜。在此取x1= 250mm。 31 浇管出口流速计算 浇管出口钢液流速(V)可按钢液压头与速度关 33 铸造199812 系公式计算。当浇杯结构和浇注系统已确定后,也可 按下式计算其平均出口流速。 V =4 W/ ( d2 )(2) 式中 d 浇管直径, d = 5cm W、 、 的取值同式(1)。 由此算得V= 82cm/ s。 41 钢液落点位置(x2)计算 钢液自浇口出流后呈抛物线落向型壁,然后沿型 壁呈螺旋状向前推进。钢液流股的速度可分解为水平 流速Vx和垂直流速Vr。在钢液下落过程中,Vx逐 渐减小而Vr逐渐增大,根据钢液落点水平运动距离 与垂直运动距离的同时性原理,推导出钢液落
6、点计算 公式为: x2= V2R1 / ( 2g1)(3) 式中 x2 钢液落点距浇管出口水平距离, cm V 浇管出口钢液流速,V= 82cm/ s 2 水平速度系数, 2= 111116,当R1 小时偏上限,取2= 114 1 垂直速度系数, 1= 013016,当R1 小时偏下限,取1= 015 g 重力加速度, g = 981cm/ s2 R1 型腔半径,R1= 1618cm 由此算得x2= 1413cm。钢液落点距型腔浇注端 的距离x1+x2= 3913cm ,为型腔总长度(252cm) 的16 % ,充填较顺利。 五、布型时间和布型厚度 11 布型时间的估算 布型时间是从浇注开始至
7、合金液前端到达铸型远 端的时间,它主要决定于合金液在型壁的水平流速 VL。由于影响VL的因素很多,包括浇管出口流速、 流量、合金液圆周速度和离心压力等,计算困难。但 VL浇管出口流速V ,因此可表示成VL=V。在 离心铸造耐热钢镁罐筒生产实践中,的变化范围为 01350145,如取= 014,则VL= 3218cm/ s ,型腔 长度为252cm ,算得布型时间为717s ,实际观测布型 时间在79s范围内。 21 布型厚度的计算 布型厚度指在布型时间内合金液达到的平均厚 度,其值为布型时间与平均增厚速度的乘积。取平均 增厚速度为017mm/ s ,则布型厚度为514mm ,占铸 件壁厚(32
8、mm)的17 % ,较为适宜,无冷隔、氧化 夹渣等铸造缺陷出现。 六、减速与停车 浇注后当钢液温度降至13001200范围内, 凝固刚完成后可适当降低转速,按G= 2015使铸 型转速降至370320r/ min ,以利于减小钢筒外层应 力,防止产生裂纹。 当铸件温度降至1000900 时即停车,立即卸 下铸型并拉出铸件。 七、结束语 在离心铸造耐热钢镁罐筒时,结合生产实际调整 和控制浇注工艺参数,可显著提高与浇注相关的铸件 质量,例如铸件尺寸精度、表面质量和致密性等。 采用上述浇注工艺参数后,由于充型顺利完整, 镁罐筒铸件两端的孔径差可控制在2mm内,多数情 况下达到1mm左右,有时还可获得
9、两端孔径相同的 镁罐筒;由于浇注时保持稳定的压头高度(H ) , 因 此进入的渣物少,罐筒内表面较洁净,渣痕少,最大 渣痕深度 2mm;由于铸型转速适宜,能很顺利地 在充型过程中浮除渣物,因此罐筒组织致密,经 1MPa气密性试验无渗漏。 (编辑:朱文高) 1997年5月26日收到初稿, 1997年12月5日收到修改稿。 普通灰铸铁薄层硬化处理 佳 木 斯 大 学(佳木斯154007) 佳木斯电机厂(佳木斯154002) 宋春梅 金宝士 吉善利 【提要】用普通热处理加热设备对普通灰口铸铁进行了薄层硬化处理,结果表明,薄层硬化处理 不仅可以大幅度提高普通灰口铸铁的耐磨性同时对其冲击性能也有所改善。 关键词:普通灰铸铁 薄层硬化 耐磨性 冲击韧性 普通灰口铸铁具有生产成本低廉,良好的铸造性能和切削加工性能,较高的耐磨性以及良好的减振 43 铸造199812