TA的每日心情 | 奋斗
2025-9-2 08:07 |
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首先感谢坛主邀请，能来参加这次南京聚会，与大家相识相知，互相学习，共同提高，共同进步。
, |+ ?# R; U9 @: s6 _& ?3 P* R1 S6 b大型铸钢是相对而言的，一个能生产10吨产品的企业，5-10吨铸件就为之大件，常规生产10-100吨，尤其是50-100吨的铸钢件企业，可以算是大型铸钢企业，与那些重型机器厂生产100-500吨的相比还是小件。我有幸从事0-110吨铸钢生产好多年，在企业技术、工艺、生产管理、质量管理等岗位上都干过，谈谈在大型铸钢件工艺设计原则与现场控制的个人看法。9 L! I' ]+ C7 ~+ i) `. n+ c
既然说到原则，那就是大方向，铸件的生产过程，由产品设计到铸件合格发货，要进行很多道工序，要想获得高品质的铸件，首先要求工艺技术拿出行之有效的工艺路线和各个工序生产管控的要点，其次要求生产过程必须不折不扣的按照工艺进行生产，并且生产的每个过程，都需要检验人员按照既定的工艺方案进行管控，并记录数据，留作产品出现质量问题是时候进行备查，对于发生质量问题要多部门参与讨论最终拿出可行的方案进行整改。
, `: s" b+ A2 G$ Y6 F作为大型铸钢件，一般都是小批量的生产，通常是工艺成熟了，铸件的任务也完成了。因此，在制定工艺的过程中，要考虑很多方方面面的问题，预防生产中会出现的各种问题导致产品不符合图纸要求，比如说反变形量，工艺补正量等等，都是要进行综合考虑的，另外，借助于现代计算机模拟进行优化，对一次性将铸件做好是非常有帮助的。
4 i) e( H. J) \4 G铸钢件，特别是大中型铸钢件，几乎都是漏底包浇注，往往忽视了浇注系统的重要性，事实上，由于铸钢件浇注温度高，浇注过程中型腔表面受到钢液的热辐射后被加热气体体积膨胀，表层与内层分离，同时在相对较高的浇注温度下，钢液容易产生二次氧化，易在铸钢件内部形成夹杂，而且钢液的体收缩比较大，浇注结束后必须营造良好的温度梯度，以实现顺序凝固。- |) x" C2 v5 [) Y5 v% q
因此要想获得优质的铸件，这次主要讲大型铸钢件浇注系统的设计，应注意的几个原则。) z% l! b6 D- \
1，以最大最适宜的浇注能力设计浇注系统
7 b+ F: @. N7 @5 V* D0 Y; k; U铸件快速浇注，是获得优质铸件必不可少的重要条件，实现快速浇注行之有效的工艺措施是，增大钢包水口直径，增加钢包水口数量，增加同时浇注的钢包等数量，这些工艺措施在浇注系统的设计中经常被忽视。. |7 j2 D& ]$ J' d5 R; D# B
2，建立‘完全开放式’的浇注系统，并根据这个原则设计浇注系统+ U. m6 ]" q7 b# o
直浇道、横浇道、内浇道组成了传统意义上的浇注系统，他们与钢包水口一起，才能组成完整的浇注系统。看到很多企业，浇口杯很小，一倒水就外溢，被迫减慢速度，因此水口和浇口杯都要与浇道统筹考虑，事实上，大型铸钢件都是多包浇注，甚至还用过桥，过桥也要开放式，过桥流钢要有一定的斜度，一般控制在6-8°之间，保证流钢顺畅。
% |) m6 K* R- m5 i( Z8 {3，浇注系统设计要考虑浇注完成后营造一个温度梯度合理的顺序凝固条件2 ?: ~( i3 c$ u. C; v
a,内浇口从冒口下引入，一方面避免了钢液直接冲击砂型，另一方面可使充型结束后冒口里的钢水温度最高，行成有利于冒口补缩的温度梯度。
" p% B' K- g) m' a- v1 m* Tb,对于尺寸较大的铸件，可采取阶梯式浇注系统，但要预防几层同时进水，对铸件造成不良影响，增加氧化夹杂，增加冲砂等各种缺陷。1 o! r$ c; t6 }6 M) U
c,采用好的保温发热剂，既提高出品率，还减少铸件缩孔缩松倾向。
G# \0 n3 [3 m1 }# i/ l4，浇注系统设计应避免浇注结束后出现浇口热节
, i1 J- F: f" q% x+ K+ F浇道流经之处，大量热的钢液通过，会产生过热，行成浇口热节，往往产生缩松，粘砂，裂纹等缺陷，因此铸件要求高的地方尽量不设置内浇口，浇口要多层多道，分散热节，减少钢水在型腔里跑动。6 ]- Y6 u) b2 H; k
5，排气也很重要，往往容易被忽略
0 t$ @( ?1 a- W$ w' m快速浇注时候特别要强调排气，一般冒口是作用是补缩集渣排气，很多铸件需要用暗冒口，热钢水遇到型腔会产生大量气体，一滴水常温和1600度时候的体积变化就有1600倍，因此排气非常重要，排气的面积最少是内浇口的2-4倍。
8 ~+ r3 V. |) Y因此我们全开放的系统可以这样比例，S水口:S直浇口：S横浇口:S内浇口：S出气控制在1：2：4：8：16.这样才能保证速度快液流平稳。
, D4 n4 z+ ~6 R$ t) u9 g1 a% z8 q 要想获得好的产品质量，除了浇注系统外，还有更多的工作要做。要从源头抓起，尤其是原材料的质量，比如砂子，废钢，粘结剂等，另外每道工序都有注意点，尤其是模具、造型、冶炼浇注、热处理等都是关键工序，模具必须要光洁，尺寸准确，易于起吊，斜度适中，造型时候要注意吃砂量的控制，内外冷铁的表面质量，浇道型腔光洁，涂刷均匀厚度适宜，做好出气，浇冒口的位置准确，冶炼控制好化学成分，出钢温度，浇注温度，及浇注时间，铸件按照要求进行保温，并一次性切割完成，最后机加工热处理，打磨焊补精整发货。
0 ]6 ~4 Q7 |8 G. H5 X 由于铸件钢水量大，安全生产必不可少，行车吊具要经常检修和定期更换，同时保证铸件质量的情况下，对工艺进行优化，采用陶瓷管，好的保温冒口，优质的发热覆盖剂等必要的辅助材料，对提高铸件的产品质量和工艺出品率有很大帮助。5 s6 D+ l1 S% C
所有工序中，冶炼浇注最为关键，俗话说三分做七分浇，就说的这个意思，熔炼不仅要保证准确的化学成分，还有控制低的S、P，扒渣干净，钢包烘烤也非常重要，钢包干净，要选用合适的注塞口，保证浇注时间，适当镇静，加料顺序和最终脱氧都会影响产品质量，注意残余铝含量不能超过0.05%，对于要求高的产品可以采取少量的铝加其他复合脱氧剂。
! ?; f5 i) t& Q& L 对于采用地坑造型的大型铸钢件，除了以上注意事项，地坑干燥无水，起吊龙骨要有刚度，浇注系统采用陶瓷管排好，注意多包浇注的位置设计和行车的起吊顺序，保证多包同时开浇，压铁配重要仔细计算，防止抬芯或者抬箱造成损失。; ]1 y$ e( J! ?4 X- X' t2 `
很多人多说睁着眼做闭着眼浇注，就是说无法控制其内在质量，我觉得完全可控。记得在学校里老师说过四个越，铁水流动的路程越短，铁水进到型腔里的时间越短，铁水上升越平稳，铸件就越好。一开始不明白撒意思，通过这么多年的失败与教训，现在举例跟大家分享这四个越。
% l: b( o: N" U, Y8 U D# P第一个例子是中速磨煤机里的钢球，就是一个空心的钢球，外径φ1040厚度140毫米，净重2.8吨，毛重3.5吨，浇注重量4.5吨左右，材料是60CRNIMO,按重量来说是个小件，单很有代表意义。20年前，这个钢球都是从国外进口，价格很贵。为此公司很重视，专门请了沈阳铸造研究所的专家来制定工艺。原先工艺是底注四道加内冷铁，φ28螺纹钢烤红了弯成圆形，200X200mm一格，好像一个地球仪。首次生产报废了3件，由于抬箱、漏水、喷钢，原因是空心球需要钢管架住泥芯，钢管的厚度10毫米左右，铸件厚度140mm,芯骨在钢水的高温下软化，抬箱，甚至喷钢，钢水进入芯子内部产生大量气体。第四件我让钢管外侧采用加大内冷圈，吹二氧化碳等办法，加强冷却，芯撑撑好，成功的生产了八件。
+ H5 }6 Z& l- A1 ~" X当时采购国外的铸件使用时间是12000小时，客户之要求达到8000小时就满足了，第一次试用1000小时后两件破裂，8件产品全部运回，对产品进行了全面的分析。破裂的原因是由于整圈内冷铁割裂的铸件的整体性，球与球之间互相积压产生应力而破裂，材料的耐磨性较好，可以满足使用要求。针对这个情况，我对原有的工艺进行改进，将原来类似地球仪的内冷铁全部取消，仅仅在芯骨的地方局部加强，采用内冷铁，浇口由原来的底注四道改为四层多道，第一层4道内浇口，第二层分型面6道内浇口，第三层4道内浇口，第四层进入冒口，其他浇注时间浇注温度没有改变，通过热处理和后续整理，完全满足了客户需求。
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第二个例子是110吨整体挂舵臂，当时首次生产这么大的铸件，铸件110吨，铸件长大概7米左右，开始工艺设计时候采用底注式，在铸件的上表面和下表面布满了冒口，采用地坑造型，经过上海重型机器厂俞正江总工给予指点，改成侧面多层多浇道设计，上下表面的小冒口大部分取消，需要补缩的地方设置冒口，总共用了5个钢包，使用了150吨钢水，一次性把产品做出来了。不过这个第一次并不平坦，由于泥芯面积巨大，产品采用φ60的芯撑，上部芯撑靠近冒口，当时没做之前我计算过，这个芯撑会失效，跟公司提出建议，采用与壁厚一样厚度的芯撑，没有得到采纳，铸件中间厚度120毫米，由于芯撑失效导致上部只有60毫米，下部180毫米。为了挽救这个产品，将薄的一面采用画格子像插秧一样弄了好多焊工总共焊补了20多天，总计用去十几吨焊丝，最终产品交付。
9 M7 F/ Z. c9 W& R' f通过以上两个例子，我阐述一下怎么理解四个越，钢水流的路程越短，就是说铸造是一个分配钢水的过程，型腔是砂子做的，很脆弱，需要通过浇注系统对钢水进行均匀分配，谁需要就多给，不需要就不给，钢球从底注式改成多层多道就是用的这个原理，看起来浇口多了，浪费了，但钢水对型腔的冲刷很小，一层一层平稳上升，浇口产生的热节被平均分配，上部钢水补缩下部钢水，平稳上升，逐层凝固，冒口里面是最热的钢水，补缩效率高，单纯底注式钢水一直在型腔里面晃动，浇口产生的热节无法补缩，冒口里面都是冷钢水，铸件组织不致密，加上内冷铁造成的割裂本体，产品提前破裂失效。为啥要进入型腔的时间短呢，理论上时间越长钢水氧化吸气越严重，当然快是要大流量慢速度，如果冲击很大，把型腔都冲坏了，那肯定不好了，所以也是相对来讲的，一般100吨以下的铸件建议30-60秒浇注完成，我在上海重型机器厂看到生产300多吨的铸件500多吨的钢水，进入铸件的时间也只用了90秒，另外90秒浇注冒口，500多吨钢水只用了不到3分钟就全部浇完。
n: V% r6 r/ n大型铸件的工艺设计是一个复杂的系统过程，需要设计人员具备深厚的理论知识和丰富的实践经验。设计过程中要考虑工艺因素较多，这些因素不是独立的，往往相互作用、相互影响，因此，在设计之初，就要通盘考虑，全面筹划，不能顾此失彼。
& }" U( a% P! d总之，大型铸件生产技术质量的控制，就是工艺技术是主导，生产管理是辅助，全过程全民参与质量管理，每个岗位把好本岗位的质量，从原材料入场到每个工序都有人把控，形成自检，互检，专检，不合格的工序坚决不流入到下一道工序，要想生产好的产品，所有的原材料都要质量稳定，工艺技术方向正确，即使在原材料上加大投入，购入好的原材料，这样才可以保证最终产品质量的稳定，而不是已产出为目的，是以高品质的产品为企业的目标。
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