燒結(jié)機(jī)高鉻篦條鑄造生產(chǎn)實(shí)踐

趙會敏

（天津天鐵冶金集團(tuán)機(jī)械裝修部，河北涉縣056404）

燒結(jié)機(jī)高鉻篦條鑄造生產(chǎn)實(shí)踐

趙會敏

（天津天鐵冶金集團(tuán)機(jī)械裝修部，河北涉縣056404）

為保證燒結(jié)機(jī)的正常運(yùn)行，對高鉻篦條鑄造工藝進(jìn)行改進(jìn)，通過合理控制篦條消失模尺寸，設(shè)計(jì)了澆注系統(tǒng)及砂箱，強(qiáng)化了冶煉、澆注及開箱時(shí)關(guān)鍵工序的控制措施，使篦條綜合性能得到很大提高，鑄造篦條合格率達(dá)98%以上，產(chǎn)量提高了50%以上，能夠滿足燒結(jié)生產(chǎn)需要。

燒結(jié)機(jī)；高鉻篦條；鑄造；澆注系統(tǒng)

1 引言

天鐵集團(tuán)400型燒結(jié)機(jī)臺車需要426根篦條平鋪安裝在三條主梁上，篦條與高溫?zé)Y(jié)礦直接接觸，而且在運(yùn)行過程中不斷受到各種廢氣、水蒸氣的腐蝕及燒結(jié)礦持續(xù)撞擊，極易造成篦條短時(shí)間內(nèi)磨損嚴(yán)重繼而變形斷裂。因此，篦條質(zhì)量的好壞直接影響燒結(jié)機(jī)的持續(xù)作業(yè)時(shí)間，這就要求篦條具有高強(qiáng)度及韌性、高耐磨性及抗氧化性，并有很高的熱疲勞抗力。以往利用木模及手工粘土砂鑄造篦條表面質(zhì)量差，尺寸精度低，并且易斷裂，造成篦條成品率低，制模復(fù)雜造成生產(chǎn)周期較長，影響燒結(jié)機(jī)正常的備件供給。為保證燒結(jié)機(jī)的正常運(yùn)行，進(jìn)行了高鉻篦條鑄造工藝改進(jìn)，使篦條綜合性能得到很大提高，滿足了燒結(jié)生產(chǎn)需要。

2 燒結(jié)機(jī)高鉻篦條鑄造工藝改進(jìn)

篦條結(jié)構(gòu)簡單且易損耗，導(dǎo)致需求量較大，利用木模制作成型率低、生產(chǎn)周期長、成品缺陷多，尺寸誤差大，影響安裝精度，因此采用成批量制作消失模代替木模，造型后無需起模，澆注時(shí)鐵水使其邊熔化邊充滿型腔，所生產(chǎn)的鑄件尺寸精度高、表面平整且生產(chǎn)效率較高，因此適合篦條的批量生產(chǎn)。篦條簡圖見圖1。

圖1 篦條簡圖

2.1 白模尺寸控制

高鉻鑄鐵篦條的線收縮較大，一般在1.5%～ 2%，所以在白模制作時(shí)工藝收縮量依據(jù)篦條結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并在生產(chǎn)實(shí)踐過程中不斷調(diào)整，最終長度方向收縮量定為2%，寬度方向及高度方向收縮量定為1.5%。

2.2 涂料的作用及涂刷方案

消失模涂料主要保證白模的強(qiáng)度和剛度，并具有高溫透氣性，既阻止金屬液滲透到砂子中確保鑄件表面光潔，也能防止白模熱解產(chǎn)生氣孔。此次生產(chǎn)實(shí)踐通過把自制涂料與幾種外購?fù)苛蠈Ρ?，最終確定了選用適合鑄造高鉻篦條的消失模專用耐火涂料，采用浸涂的涂刷工藝，涂層均勻，涂層厚度1～2 mm，采用蒸汽烘干方式，時(shí)間為4～6 h。

2.3 造型

2.3.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

篦條是薄板類鑄件，容易產(chǎn)生側(cè)彎，所以澆注時(shí)白模放置采用工作面水平放置，澆注系統(tǒng)采用樹枝狀串澆工藝，每箱2個(gè)外澆口，3～4層橫澆口，澆注系統(tǒng)示意圖見圖2。

圖2 澆注系統(tǒng)示意圖

2.3.2 裝箱及振實(shí)

消失模鑄造盡量采用真空澆注，在一定范圍的負(fù)壓下，型砂具有一定的強(qiáng)度承受金屬液的沖擊和靜壓力，能加快排氣速度和排氣量，使鐵水前沿與模樣的接觸界面氣壓不斷降低，推進(jìn)鐵水前沿的充型速度，加快汽化速度，增強(qiáng)鐵水的流動性與成型性，使鑄件輪廓尺寸更清晰。

用消失模鑄造篦條在造型時(shí)應(yīng)充分考慮鑄型的密封性。根據(jù)篦條尺寸大小情況及澆注系統(tǒng)的選定，砂箱四周與模樣間的吃砂厚度為80～100 mm左右，砂箱底面與模樣間的吃砂厚度為150～200 mm，頂部與模樣間吃砂厚度為75～150 mm，篦條與篦條間距為20 mm，因此采用輪廓尺寸為1 350 mm×1 350 mm×1 200 mm，并且內(nèi)腔四周帶有透氣網(wǎng)的負(fù)壓專用砂箱，見圖3。每箱放篦條消失模75～ 100件，造型時(shí)分3～4層。型砂采用20～40目天然砂，從砂箱上部敞開位置裝入底砂，振實(shí)后刮平，逐層放入與橫澆道、直澆道連接在一起的的白模，加砂后振實(shí)并在最后一層白模的上面覆蓋約100 mm的型砂，然后用塑料密封，并將澆口杯安放好，為防止塑料受到澆注時(shí)的鐵水飛濺而熔化導(dǎo)致密封不嚴(yán)，塑料上需要再覆蓋50～80 mm厚的型砂，現(xiàn)場篦條裝箱實(shí)物圖見圖4。

圖4 現(xiàn)場篦條裝箱實(shí)物圖

造型完成后，將砂箱從震實(shí)臺移至澆鑄工位，連接好真空管路，啟動真空設(shè)備，將壓力控制在0.04～0.06 MPa，保壓2～3 min之后，使密封的砂箱內(nèi)的砂型達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行澆注。

3 熔煉和澆注

3.1 鉻成分的控制

為提高篦條的耐高溫性能，需要冶煉鐵水時(shí)加入一定量的鉻合金元素，使篦條在與高溫?zé)Y(jié)礦接觸時(shí)表層生成致密的氧化物保護(hù)膜。另外，高鉻鑄鐵本身對裂紋有一定的修復(fù)能力，減小在高溫下因熱內(nèi)應(yīng)力不均勻產(chǎn)生裂紋的幾率。此次生產(chǎn)實(shí)踐證明，通過多次進(jìn)行鉻成分調(diào)整，隨著鉻含量的增加，金屬的抗氧化溫度相應(yīng)提高。但鉻含量超過30%時(shí)，脆性化合物會增高導(dǎo)致合金熔煉困難，不但加大了生產(chǎn)成本，鑄造綜合性能反而降低。因此，鉻含量控制在25%～27%，此次含量定在26%，根據(jù)在爐料中投入舊篦條或廢鋼的不同，確定高鉻篦條鑄造配料表，見表1。

表1 高鉻篦條鑄造配料表

3.2 熔煉

采用容量為500 kg的中頻爐熔煉，按照先投合金，再加廢鋼（廢篦條），最后投回爐料的順序加料熔煉，在熔煉后期，加入0.2%～0.6%的鎳，其固溶于基體，以提高基體組織的高溫強(qiáng)度和熱疲勞強(qiáng)度。

為提高篦條綜合性能，在澆包內(nèi)沖入具有脫硫去氧及細(xì)化晶粒作用的稀土，用來改善夾雜物形態(tài)、數(shù)量以及分布，通過實(shí)踐，將稀土加入量控制在0.08%～0.35%范圍內(nèi)最為合理。

3.3 澆注

鐵水溫度達(dá)到1 500℃時(shí)，倒入已烘烤的澆包內(nèi)，鎮(zhèn)靜鐵水，扒去表面浮渣，澆注溫度控制在1 450～1 480℃。

兩個(gè)外澆口分別澆注，澆注時(shí)間每個(gè)澆口控制在30～60 s，澆注間隔不超過1 min。在澆注初期要求鐵水注入量要慢，快澆容易使消失模熱溶解產(chǎn)生的氣體壓力大于鐵水流動前沿靜壓力，造成鐵水反噴，觀察澆注系統(tǒng)充滿鐵水后要加快澆注速度，在澆注后期，澆注速度再次放緩，保持鐵水平穩(wěn)上升直至澆杯口充型完畢。

3.4 開箱

澆注7 min左右后將負(fù)壓關(guān)閉，冷卻5 min后進(jìn)行開箱。此時(shí)篦條還處于高溫狀態(tài)，減少了表面粘砂缺陷。將開箱后的篦條放在透風(fēng)空地后自行冷卻，這種開箱方式增強(qiáng)了篦條的抗沖擊性能。

4 效果

通過對燒結(jié)機(jī)高鉻篦條鑄造工藝的改進(jìn)，表面光潔度及尺寸精度大大提高，降低了因尺寸超差造成的廢品率，減少了以往粘砂嚴(yán)重的鑄造缺陷，使鑄造篦條合格率達(dá)98%以上。對改進(jìn)鑄造工藝后的高鉻篦條進(jìn)行了尺寸檢驗(yàn)及主要成分測定，不同批次的篦條鑄件抽檢結(jié)果見表2。與傳統(tǒng)的篦條鑄造工藝相比，產(chǎn)量提高了50%以上，而且篦條表面平整度較高，內(nèi)部組織致密，性能穩(wěn)定。經(jīng)現(xiàn)場使用反饋,由于鑄件質(zhì)量的提高，保證了生產(chǎn)單位設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使用效果良好。

表2 高鉻篦條鑄造工藝改進(jìn)后質(zhì)量指標(biāo)

5 結(jié)束語

高鉻鑄鐵篦條的需求量大，鑄件形狀簡單體積較小，因此利用一箱多件的澆注方式生產(chǎn)效率高，由于占地面積較小，從而生產(chǎn)線布局緊湊，所以不影響其他作業(yè)，易形成規(guī)?；a(chǎn)。此次高鉻鑄鐵篦條生產(chǎn)工藝是消失模鑄造的簡單應(yīng)用，為不同材質(zhì)及結(jié)構(gòu)尺寸較復(fù)雜鑄件采用消失模鑄造積累了經(jīng)驗(yàn)。

[1]鄧宏運(yùn).消失模鑄造及實(shí)型鑄造技術(shù)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2] 韓曉峰.鑄造生產(chǎn)與工藝工裝設(shè)計(jì)[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2010.

Production Practice of High Chromium Grate Bar Casting for Sintering Machine

ZHAO Hui-min
(Mechanical Installation and Maintenance Department of Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County, Hebei Province 056404,China)

In order to ensure the normal running of sintering machine,the casting process of high chromium grate bar was improved.By way of reasonably controlling the size of grate bar lost foam,designing casting system and flask and strengthening critical processes such as smelting,pouring and knocking out,the comprehensive properties of grate bar were improved by big margin.The qualification rate of grate bar casting was up to over 98%and production increased by more than 50%.Sintering production could be well met.

sintering machine;high chromium grate bar;casting;pouring system

10.3969/j.issn.1006-110X.2015.06.019

2015-08-15

2015-09-10

趙會敏（1983—），男，本科，工程師，現(xiàn)在天鐵集團(tuán)機(jī)械裝修部從事機(jī)械制造與加工管理工作。