大型铸件轮带的质量和工艺研究

邓荣娟

大型铸件轮带的质量和工艺研究

邓荣娟

回转窑用轮带属于大型铸造件，其铸造质量直接决定轮带使用寿命以及使用安全性，而铸造质量直接由铸造工艺所决定，本文通过印尼海德堡万吨线项目的轮带制作过程，剖析轮带铸造过程的关键点所在，为提高大型铸件质量的研究作铺垫。

大型铸件；轮带；铸造工艺；质量

1 前言

回转窑设备作为水泥生产最为关键的设备之一，其运行可靠性和安全性毋庸置疑，其中轮带作为回转窑设备的关键件，其质量要求不言而喻。

轮带采用砂型铸造方法成型，铸造成型并完成粗加工后，进行UT（超声波无损）检测，执行标准GB/T7233.1-2009Ⅱ级（灵敏度φ6），精加工完成后，进行MT（磁粉）检测，执行标准JB/T 5000.14-2007Ⅲ级。

大型铸件的铸造，核心在于造型，造型关键在于浇道系统和冒口的布置。通过跟踪印尼海德堡万吨线项目的轮带制作过程，了解并掌握造型的细节，为轮带的制作提供了一份详细的工艺流程，为提高大型铸件质量的研究进行了铺垫。

2 轮带铸造工艺关键点

（1）采用底注的方式让钢液平稳充型，并在内浇道上设有暗冒口。

（2）采用环形横浇道，将竖浇道和内交道衔接起来，让钢液平稳地充型。

（3）采用双浇注系统，工件和2/3的冒口采用一套浇注系统充型，剩余1/3的冒口再采用一套浇注系统充型，目的是为了保证冒口钢液的温度高于工件，形成冷却梯度。

（4）冒口采用保温冒口，内外壁贴莫来石砖，工件内外壁施加冷铁，保证冷却凝固顺序，更有利于排气、排渣。

浇道处理：轮带的造型由外到内，再从下而上，同时在轮带内壁的造型区域内铺设浇注管道。浇注管道采用陶瓷管，对接时每节管道必须用耐火石棉绳缠绕（用于密封和固定），再用透明胶带固定，管道对接处要完整，不允许存在错口。

造型用砂：对于铸钢来说，造型用的树脂砂必须是碱性的酚醛树脂砂，新砂呈朱红色，使用过一次后呈黑色，在造型时型腔内壁用的砂必须是一次新砂，厚度≮20mm，其余可用翻新砂，但固化剂和树脂胶的用量不可超标。切不可使用酸性的呋喃树脂砂（新砂颜色发绿，主要用于铸铁件），因为该砂中含S、N，S是钢液中有害元素，N元素易形成大量气体，使得工件的热裂倾向较大，而酚醛树脂砂没有上述缺陷。

3 轮带铸造流程

轮带造型过程和小型件相同，区别在于将后者体积放大若干倍，劳动强度和作业时间都大幅提升，整个造型过程是由外到内，由下往上的顺序进行。

3.1 外围固定框架放置及外底浇道布置

首先，在地坑内放置外围固定框架，用于造型时起固定作用，见图1。

其次，将底部的内浇道排布好，一周等分10个内浇道，内浇道在和横浇道相连时采用四通或两个三通陶瓷管，将暗冒口留出，见图2。

图1 外围固定框架图以及内浇道布置

图2 陶瓷管道

3.2 轮带的外围造型

由于轮带体积很大，为了节约原材料，在模具（工件、冒口）上只制作整圆的1/4，分四次将砂型完成。

首先，将工件部分的模具水平放置在内浇道上方，通过中心定位杆确定模具摆放位置，上面用重物压实，将与轮带工件等高的内冷铁放置在模具的内外壁，冷铁与模具之间间隔50～60mm，冷铁与冷铁之间用固定钩将其交互勾连，形成整体。

同时，用冷铁将通气绳的一边压实，另一边贴冷铁顺上来。目的在于将砂中的气体直接由排气管排出，而不经过钢液，再由冒口排出，最大程度减少气体对质量的影响，通气绳间隔100～150mm布置一根即可，见图3。

接着，用新的碱性酚醛树脂砂，将冷铁与模具之间的间隙填实，填实完毕后，再将模具与外固定框架之间的空间用砂填实，之间插入一定量的钢管，用于排气。钢管距外壁内冷铁的间隙为50～60mm，钢管距离为800mm左右。同时，预埋泡沫模型，将吊耳位置预留出来，见图4。

图3 造型用辅助材料

图4 轮带工件部分的填砂造型

再者，将轮带模具的上表面清理干净，将冒口模具吊装并与轮带模具装配在一起，形成整体。

造型采用保温冒口，在冒口模具装配完成之后，一边在冒口模具的外壁贴保温砖（莫来石保温砖），一边填充树脂砂，见图5。

图5 轮带冒口部分的填砂造型

最后，当第一个1/4部分造型完毕后，移动模具，以相同的方法将剩余部分逐一造型，形成完整的外围造型工作，见图6。

3.3 轮带的内围造型

外围造型完毕后，开始内部的造型，在内部造型的过程中同时进行浇道系统的铺设，两者同时进行。

图6 轮带外围整体造型

首先，将内围清理干净，并放置固定架，底部平铺一定高度的树脂砂后，铺设环形横浇道，同时垂直连接竖浇道。

接着，环形横浇道连接完毕后，开始填砂，同时，用陶瓷管道造型三个竖浇道；与外围造型相同，在砂型中安放通气绳和钢管，用于砂型的排气，间隙和间距相同。

其次，再将冒口模具放置到位，按照同样的方式，冒口内壁部分贴保温砖、填砂，完成造型，见图7。

图7 冒口内围造型

再者，冒口造型高度达到2/3的位置时，开始铺设用于补充钢液浇注用的浇注系统，一个竖浇道、环形横浇道、等分六个内浇道，再进行填砂，最终形成完整的型腔内壁，见图8。最后，将浇口杯放置在竖浇道上方。

说明：整个浇注系统采用双浇注系统，工件和2/3的冒口采用一套浇注系统进行充型，剩余1/3的冒口再采用一套浇注系统进行充型，目的是为了保证冒口钢液的温度高于工件，形成冷却梯度。

图8 补充浇注钢液用的浇道

整个系统共有四个竖浇道（见图9中1、2、3、4），其中三个（图9中的1、2、3）是一个系统，用于浇注工件和2/3的冒口的钢液，由于采用双包浇注且钢包体积巨大，故图9中序号2、3竖浇道用于一个钢包浇注，另外序号1竖浇道采用搭接过桥的方式用于另外一个钢包的浇注。

图9中序号4竖浇道，用于剩余1/3的冒口的浇注。

图9 浇注顺序

在现场通过自行计时，240t的钢液用时400s浇注完毕，累加流速大约为0.6t/s。两个钢包（一共开三个底注孔）同时浇注，在钢液浇注到冒口高度的2/3左右时，浇注序号1的钢包撤离现场，浇注序号2、3的钢包挪至序号4处进行补交，直至浇注完毕再撤离。

3.4 型腔清理、刷涂料、烘干涂料

造型完毕后，对型腔内壁进行吹气清理，清理完毕后进行涂刷耐火涂料，涂刷完毕后点燃自烘干，即可等待开炉炼钢浇注，见图10。

3.5 浇注钢液

图10 刷涂料，烘干

按照顺序进行浇注，浇注完毕后在冒口钢液的上面覆盖一层发热材料进行保温，延缓冒口冷却速度但加速工件冷却速度，形成冷却凝固顺序，确保轮带工件部分的铸造质量。通过现场分析，该保温材料不同于普通保温材料“珍珠砂”，不仅能够保温更能够发热，推测为SiC材料。

3.6 出坑，热处理

在砂型中保温12～15d，将轮带掉出，入热处理炉进行正火+回火热处理，见图11。

图11 铸件入热处理炉

4 结语

（1）该轮带在后续质检时，UT达到GB/T 7233.1-2009Ⅱ级（灵敏度φ6）要求，MT达到JB/T 5000.14-2007Ⅲ级要求，质量较好。

（2）轮带造型的关键点在于浇注系统和冒口的布置。

（3）通过上述轮带造型，我们可以看出钢液的出品率较低（即钢液用于冒口的量较大），轮带的铸造质量较好，得出钢液出品率和产品质量成反比的经验，作为后续提高大型铸件质量的重要依据。■

Study on the Quality and Technology of Large Castings Tyre

DENG RongJuan
(Sinoma Technology and Equipment Group Co.,Ltd.,Tianjin,300400)

Tyre used for rotary kiln belonged to large casting,the casting quality directly determined the service life and safety,and the casting quality was determined by casting process.Through the casting process of tyre of Indonesia Heidelberg million tons project,the key points of tyre casting process was analyzed,as a reference for the research on improving the quality of large casting.

large casting;tyre;casting process;quality

TG242.1

A

1001-6171（2017）04-0049-04

中材装备集团有限公司，天津300400；

2016-11-14；编辑：吕光