核屏蔽箱体铸钢件的生产

2013-09-23罗建君

大型铸锻件 2013年2期

关键词：铸钢件砂型冒口

罗建君宋彬

(1.乐山市沙湾长兴铸钢有限责任公司，四川614900；2.北京北方恒利科技发展有限公司，北京100089)

作者简介：罗建君(1973—)，铸造工程师，从事铸钢件工艺设计和铸造技术开发相关工作。

宋彬(1978—)，工程师，从事铸造数值化模拟技术相关工作。

2010年10月，我公司接到一批核屏敝箱体铸钢件的订单。通过采用先进的铸造工艺模拟技术，严格控制铸造过程，成功生产出合格的核屏蔽箱体铸钢件，铸件表面光洁度和内部质量均符合用户要求。

1 技术要求

箱体用于放射性核屏蔽，技术要求较高。

(1)铸钢件在浇注前要通知用户进行现场见证。每件铸钢件应自带本体试块，铸钢件应退火处理。

(2)按熔炼炉次分别提供化学成分分析报告，每炉铸钢件至少进行一次力学性能(拉力、冲击等)试验和密度检测，并提供力学性能和密度检测报告。报告内容除应满足相关要求外，还应注明炉批号所对应的零件图号、名称和数量。

(3)铸钢件的比重检测要保证铸钢件的最薄弱区域密度比重不低于7.5 g/cm3。

(4)铸件加工后，铸件的内部缺陷和近表面应按GB/T 7233进行超声检测，II级合格，并出具超声检测报告。

(5)业主对产品进行射线检测。

2 箱体工艺设计和生产准备

生产前准备：木模实样，坭芯实样，中箱抽芯实样，6个补贴实样配套。浇注系统都采用耐火管砖，直浇道为∅120 mm耐火管，横浇道为∅80 mm耐火管，内浇道为∅60 mm耐火管。中箱坭芯表面采用铬矿砂，坭芯大平面用30 mm厚的铬铁矿砂。带110 mm×110 mm×210 mm本体试块和密度试块。

收缩：2.0%。箱体铸件材质为ZG275—485H。毛坯重12 000 kg，浇冒口重10 500 kg。分体造型，1530℃快速浇注，浇注时间60 s。压铁38 t，保温80 h，热割保温。

采用铸造工艺设计及工艺模拟(CAStsoft CAD/CAE)技术计算铸件毛坯模数、工艺热节、浇冒系统、浇注过程、凝固过程和保温时间(开箱时间)，对铸件毛坯工艺缺陷进行分析，依据分析结果对工艺进行改进。在原工艺的下方两直角边加四排覆砂冷铁，原工艺图的保温冒口套大小及高度不变，采用漂珠保温冒口套，确保冒口的保温性能。铸造工艺设计模拟及优化如图1～图6所示。

图1 铸造工艺装配图Figure 1 Assembly drawing of casting process

图2 铸造工艺剖分效果图(1000万网格)Figure 2 Division effect diagram of casting process (10 million meshes)

图3 铸件毛坯凝固过程状态图Figure 3 The diagram of casting blank at solidification state

图4 铸件毛坯凝固过程温度状态图Figure 4 The diagram of casting blank temperatures at solidification state

图5 铸件缺陷位置CT图Figure 5 CT diagram of casting defect positions

图6 铸件缺陷位置解剖图Figure 6 Anatomical diagram of casting defect positions

3 箱体重点生产工序控制

(1)型砂配置：100%七O砂、1.5%～2%白泥、1.2%～1.5%白渣、8%～10%水玻璃。

(2)木模制作：要求模型结构合理、尺寸精确、外表光滑。

(3)造型：造型前检查模型，在模型上划出浇口、试样、铸号等的位置。铬矿砂的厚度一般不超过30 mm，过厚则造成浪费，表面贴砂操作困难。只有用实样模具才方便贴砂冲紧，要注意紧实度。要求砂型具有足够的紧实度，排气要保持畅通，浇注时所有引气处引明火。合箱前后要及时清除内腔及水口中的浮砂等杂物，浇注前采用天然气对型腔进行烘干，出钢前钢包烤红将钢包内渣子打干净才能出钢。

(4)冶炼：材质为ZG275—485H。化学成分(质量分数，%)要求为：C≤0.25，Si≤0.50，Mn≤1.20，S、P≤0.04，残余元素总和≤0.8。工频炉冶炼。钢水分析：炉前样分析、成品样分析合格才能出钢。

(5)浇注：浇注温度为1 510～1 540℃，连续快速浇注。撒1%～1.2%发热剂，保温剂厚≥100 mm，严禁将钢渣浇入型腔内。

(6)保温、打箱：箱体保温时间约80 h，打箱时严禁碰撞，铸件不允许淋水。

(7)清理：箱体切割浇冒口温度为200～300℃，切割试块。

(8)热处理：按热处理工艺及操作规程进行热处理。箱体热处理退火工艺如图7所示。