大型铸钢件生产的点点滴滴（论坛十周年发言稿）

铸造小虎

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，应坛主邀请，谈谈在大型铸钢件生产方面一些实践经验的个人看法。
1 t5 K+ Y8 P: L' ?& H  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。
8 b( u1 X" h! c9 {: k3 y0 h7 x  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。
  我经过多次推敲，根据实际情况，编写了铸造工艺设计基本步骤，这样可以将各种原因引起的质量问题提前预估，并采取相应的方案或者措施，这样可以一次将对工艺产生的影响的各种问题进行全面综合考虑，拿出行之有效的工艺方案指导生产。（见附件）
" U8 b" a) E1 w! M+ {  F  要想获得好的产品质量，必须要从源头抓起，尤其是原材料的质量，比如砂子、废钢、粘结剂、涂料等，另外每道工序都有注意点，尤其是模具、造型、冶炼浇注、焊补、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。
  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。
2 d" u  {/ D$ b  `  以30吨铸件为例，如果按照通常的设计，出品率在55%左右，需要提供55吨左右的钢水，但如果出品率提高到75%，则需要40吨左右的钢水，生产同样的铸件，则少用15吨钢水，对于电费节约，重新熔炼烧损等，会产生很大的经济效益，但铸件的结构千差万别，仅仅是举例，实际生产中要根据铸件的各种情况进行区别对待，不能一概而论。
  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0.03%，对于要求高的产品可以采取少量的铝加其他复合脱氧剂。
  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。
  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。
+ S. p  _/ Q3 s- v: Y2 v铸钢产品质量存在焊补量大，返修多，一次交检合格率低，大部分是因为浮沙多，表面夹杂多，细微裂纹等各种原因。
我个人以为存在以下一些可能发生的问题：
3 Y% |4 r# H1 |$ Y- M# \5 ~1） 浇注系统问题，
: T# V+ _; p, d3 z+ [8 v目前公司普遍采用底注式浇注系统，由于很多铸件高度及直径都很大，单纯采用底注不利于顺序凝固，不利于冒口补缩，把铸件当作跑道，冲刷铸件本体造成涂料及型砂剥落混在铸件里造成夹杂。
浇注系统是对铸钢液体进行分配的过程，浇注系统的设置尽量减少对铸件的冲刷，尽量减少钢液在型腔里面的紊流，尽量遵循顺序凝固的法则，让钢液在铸件型腔里平稳上升，其中内浇口的设置最为重要。浇注系统尽量缩短铸件凝固时间，实行按需分配，对于需要钢水量大的部位需要增设。
在不破坏铸件顺序凝固的前提下， 内浇口数量宜多些且均匀分布， 以避免局部过热。从铸件的形体来设计的话，一般按照高度400-500设置一层，长度方向400-500设置一道，这样钢水流经浇道的时间长，但进入铸件的时间短，有利于下部先凝固，中间补缩下部，上部补缩中部，形成顺序凝固的状态，试想，如果单纯考虑底注式，在浇注的90秒内，型腔内的钢水一直在不断的运动，想象中的平稳上升与分层浇注产生的逐层凝固谁优谁劣，底注内浇口带来的浇口热节以及上部冒口冷钢水对冒口的收得率和铸件的凝固都产生很大影响。因此对于部分高度不高热节较大的铸件采用底注是合理的，但对于热节不大高度很高的铸件完全采用底注是有很大影响的。
对策是根据不同的铸件选择合理的浇注系统。
& E9 E1 h$ l4 r" v, T* v2） 浇注系统开放程度问题
; _/ J  ~# B; y3 K/ k! h5 R目前很多铸件浇注系统采用直径80直浇道变2道60横浇道变4道60的内浇道，开放程度不够。大概比例是8：9：18，就是1：1.125：2.25。试想如果水龙头接出水管，如果用力挤压，则会喷溅而出，如果全开放式，则水流缓慢。钢包口出水会将钢水直径变得很大，而每次钢水通过浇道改变方向都会产生很大的力，只有大开放才会减少压力，让钢水平稳上升，开放程度小钢水会喷涌飞溅，冲刷铸型，导致表面涂料砂型剥落混合在钢水里产生气孔夹杂等缺陷。
对策是改成1：2：4的大开放式浇注系统，让钢水平稳上升，表面上是多用了一点点钢水，但铸件质量会提高很大作用。
3） 浇注时间的选择
: y* b! m3 {- V1 v' W+ p目前公司浇注时间根据铸件大小从20秒到120秒不等，如果加上冒口的时间则更长。从理论上讲， 金属液进入砂型时， 热量的散失和金属液与型壁接触的时间长短成正比， 且与金属液的表面积和体积的比率成正比。浇注速度影响金属液接触型壁的时间， 因此控制浇注速度可改变铸件内的温度差， 浇注速度越慢， 铸件内的温度差越大。但速度不能太慢，否则容易形成冷隔、浇不满等缺陷。而大平面的铸件不宜慢浇， 否则会导致上型由于长时间受热出现落砂缺陷。尤其是大型的铸件或者大平面的铸件这个现象很多。对于底注式浇注时间越长导致冲刷型腔的时间长，就会导致砂型经受不了长时间高温烘烤而掉落，夹杂由于温度低而不上浮进入冒口，黏附在铸件上表面。
对策是根据铸件大小将浇注时间控制在30-60秒之内（含冒口）。
8 l' n5 _# r- g. f0 C. n4） 造型表面质量需要加强控制。
目前造型车间造型时候，一般放了很多砂后用喇叭枪打，由于砂型具有堆积性，超过200毫米以后不管你用 多大力也打不到下面的地方，现场只有大的冲棒，只是在冲模具的时候用一下，我也拿不动。平时对于模具表面的型砂很少冲，没有工具，最多用脚踩一下，因此表面质量不是很好。由于强度不够虽然刷了涂料也容易被高温钢水冲刷掉落，混合在钢水里，产生黏砂，夹杂气孔等各种现象。
对策是加强铸件表面和泥芯表面冲砂的紧实度控制。
5） 涂料带来的影响
涂料本来是保护铸件砂型而采用的耐火涂料，由于酒精涂料需要每次点火烘烤，因此由于树脂砂砂型采用的原砂比较细，而且粘结剂采用的是树脂，因此反复点火烘烤会导致砂型表面提前失效，在高温钢水的冲击下容易剥落，混合在钢水里造成各种缺陷。
对策是在造型表面紧实度好的情况下，第一层刷厚一些，二层三层适当刷一刷，或者一次刷两层点火最后再刷一层点火，尽量避免刷更多的涂料，点火次数增加。
6） 目前公司产品出品率不高而且冒口高度偏高，根据我的经验目前使用的保温覆盖剂虽然有AH公司进口产品，富士科冒口保温剂，兴业冒口保温剂，目前国内有比这个好的产品而且价廉物美，补缩效率出奇的好。
  
' I, T' Y& ?' V/ y
如图，直径600冒口表面是平平的，好像是绝热一样，效果顶级好。
对策是进行对比试验，换效果更好的保温覆盖剂，提高冒口利用效果，减少冒口高度，减少冒口补贴使用量，将会带来不少的经济效益。
我目前就有这么多建议，至于对错，请大家一同探讨并有待实际生产进行检验。
- E8 N' _' L5 x- `/ `当然目前还有根据不同的铸件有不同样的各种各样的问题，我不一一罗列，这些都是个人看法，如果有不到之处，请随时指正。

附:
7 R8 N8 Q/ V. W7 {+ \4 f- m! F" \    铸造工艺设计基本步骤
    一：产品图号，分析以下各项指标
    a:材质弄清楚，分析材料
    b:壁厚，最小及最大，过渡情况
    c:基本结构和技术要求
    1）熟悉整个结构
    2）轮廓尺寸
    3）毛重净重
; F$ J- a" Y9 I" _: W    4）连接要求
    d：机加工要求
+ T5 C" F5 `- K- P% V$ Y% l  z1 l    e：热处理要求
    f: 探伤要求
, q/ U3 Y* u/ K+ v4 X4 h    g: 特殊要求：
    1）水压试验
) ]; |6 B3 L1 y! |- @$ t& {    2）特殊粗糙度要求
6 L9 R; Y" L. \9 Q: ?! z    3）其他要求
% P  V1 p( I' f9 Y    h:明确生产方式及条件
. ?2 b. T" d& a2 C/ V5 v* S) G3 w    二：铸造工艺方案
    a)浇注位置及分型分模面的确定
    b)砂箱中铸件数量的确定
8 ]2 m' L: g+ ?6 h    c)吃砂量的确定
: I. c1 ~9 ]$ l7 }    d)铸件在砂箱中的排列及安放顺序
    e)试块的位置及数量
* W9 m* D7 i, q; E- {    三：工艺参数
) w% |2 y, T0 b2 S6 O    a)铸件公差尺寸
    b)铸件重量公差
4 l: r8 U  ?% p6 v/ P+ a, G    c)机械加工余量
( v$ e* j7 @& o" C; M- k& L    d)铸件收缩率
    e)起模斜度
* p+ L# A0 w6 Q( }    f)非加工壁厚的负余量
    g)最小铸出孔及槽
    h)工艺肋板包括收缩肋板和拉筋
    i)反变形量
; E/ a4 `9 R/ l# r" Y$ p    j)工艺补正量
    k)分型负数
$ ~: l0 J6 t2 Y6 j    l)铸造圆角
: ~# D* `/ t- |# X- u) |. H, v1 K    m)铸字位置及大小数量
$ B% Y3 b* m, y3 w    四：砂芯设计
    a)砂芯固定和定位
# J1 f) @8 M$ X& d# B    b)芯头尺寸和间隙（垂直/水平/压环/悬臂形式）
# C- A" t* H) S0 z, y# z7 ]4 Y    c)砂芯负数
, O% {8 ~4 _/ K  X9 v, F1 p# l* D    d)芯撑和芯骨
" c- i. R% F! K0 J% N# P/ F5 w    e)砂芯的排气和预装配
    五：浇注系统的设计
    a)浇口截面，时间，速度，位置，温度
; p/ U. W7 o# Y2 U2 M  D8 S    b)注水口（钢包）大小
    六:冒口设计
& j" |, n' R- b; S( Y    七：出气孔的设计
: P9 u* B, m; m2 |2 W& w) t    八：冷铁的布置，数量，重量
    九：砂箱尺寸
7 G9 ^; e$ s$ a6 F    十：浇注注意事项，保温时间的确定
    十一：热割清理及热处理
& N' z( ~$ k4 J- e    十二：机加工
. I# r5 S; [+ i" s   
0 W: T# y1 w( c
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bfysy623

点赞陈工

拉斯特

陈工：谢谢分享！太实在了！
: \' z9 R+ e: \8 w+ q* F8 H

铸造小虎

拉斯特 发表于 2018-12-4 13:27

, O1 S. T. I. w                               
登录/注册后可看大图

陈工：谢谢分享！太实在了！

+ o' ]# R% ~) u9 q1 N/ E4 T没有一定的经验也写不来，一般人也就是看个热闹，具体产品具体对待，技术都在我脑子里装着呢，也就是泛泛而谈

拉斯特

好难好难

谢谢分享

scjd888

感谢分享，点赞

铸造小狗

铸造小虎与靖江山水，难道是同一个人？

铸造小虎

铸造小狗 发表于 2018-12-5 07:50
/ `; O% t& C& z( G4 G, z铸造小虎与靖江山水，难道是同一个人？

- w6 C- c% s# A9 ?5 a0 n! ]是的，我原来注册靖江山水了，后来看到你们的铸造小猫小狗挺顺口，所以也注册了个小虎

铸造小狗

铸造小虎 发表于 2018-12-5 11:19
1 K$ M" g) c0 |8 Z( y9 K% s是的，我原来注册靖江山水了，后来看到你们的铸造小猫小狗挺顺口，所以也注册了个小虎 ...

/ n9 B/ c1 c5 |7 F7 [& V( _  g8 n哦，还真被我猜到了，欢迎加入铸造动物王国，虎在十二生肖中排老二，而狗则排在倒数老二！
多向你学习

铸造小虎

铸造小狗 发表于 2018-12-5 11:30
2 p" J; A; [& m哦，还真被我猜到了，欢迎加入铸造动物王国，虎在十二生肖中排老二，而狗则排在倒数老二！
多向你学习:ha ...

2 Z9 L) T9 i3 d2 x/ @; G1 X- Y3 S客气了，大家互相学习，互相交流哦

zjy95381

铸造小狗 发表于 2018-12-5 11:30
2 f7 w: \4 N4 y  @' x% ]2 s1 d9 ^哦，还真被我猜到了，欢迎加入铸造动物王国，虎在十二生肖中排老二，而狗则排在倒数老二！
. ?  _1 d( r# I多向你学习:ha ...

1 l# }+ K) c* n# B' U请问小猫怎么排

铸造小狗

zjy95381 发表于 2018-12-5 17:12
/ R6 w' F1 V& A. Z2 {9 M) u! q请问小猫怎么排

猫乃虎之师，虎之前半级。

scjd888

猫虎同科吧？十二属相为什么没有猫呢？

铸造小虎

因为老鼠排第一，所以肯定不允许猫进行排行啦
, F1 [- {( v4 t0 S

angelbymyside

铸造小虎 发表于 2018-12-4 15:07
没有一定的经验也写不来，一般人也就是看个热闹，具体产品具体对待，技术都在我脑子里装着呢，也就是泛泛 ...

2 S* t# `2 e" @, s求分享一些锻造知识。。。我是新手 目前公司设备有3150T 油压机  5M碾环机、50吨操作机   

zaoan198262

感谢作者的无私分享！

健步走

陈工的文章很精彩

铸造小狗

健步走 发表于 2018-12-8 08:02
: ?1 D3 a$ ?" m+ c1 @9 [- {陈工的文章很精彩

' @. `1 ~" j( [+ P) C会做能说才是人才！

hugoboss590

弱弱的问下，冒口补缩效果越好不是应该凹陷越厉害吗？