PN10-1200蝶閥殼體的鑄造

2013-10-17 張立權徐州鍛壓設備制造廠

　　PN10-1200蝶閥殼體，內徑1200mm，材質QT450—10，毛坯重850kg，主要技術要求是硬度≤230HBW，耐壓1.5MPa，在保壓時間內承壓壁處不得有可見滲漏，其結構如圖1所示。

PN10-1200蝶閥殼體的鑄造

　　其結構特點：殼體壁厚32.5mm，閥座、軸承座、密封帶壁厚55～65mm。鑄件經機加工后，閥座、軸承座內腔產生了可見縮孔、縮松缺陷，保壓過程中，密封帶圓周壁外有可見滲漏，經解剖，密封帶斷面有縮孔、縮松缺陷，針對上述問題，我們采取了以下工藝措施。

1、型芯砂配比工藝

　　鑄型與中間砂芯采用干型粘土砂，閥座、軸承座內孔芯砂用導熱性高的碳素砂，型芯砂配比(質量分數)如下：

　　(1)粘土干型砂粒度為0.60～0.355mm(30/50目)新砂30%、舊砂70%、粘土4%～5%、膨潤土2%、水分7%～8%，濕透氣性>100，濕壓強度45～60kPa，干剪強度>0.15kPa。

　　(2)粘土芯砂粒度為0.60～0.355mm(30/50目)新砂60%，舊砂40%、粘土7%～8%、木屑15%～20%(體積分數)、水分適量、濕透氣性>100、濕壓強度50～70 kPa，干剪強度>0.15 kPa。

　　(3)碳素芯砂 1～3mm焦炭粒58%～60%、石墨粉20%～25%、粘土15%～20%，水分適量。

2、鑄造工藝

　　鑄造工藝如圖2所示。

PN10-1200蝶閥殼體的鑄造

　　底注垂直澆注，采用充型平穩且撇渣效果好的封閉式澆注系統，ΣF直∶ΣF橫∶ΣF內=1∶1.2∶0.8，增大橫澆道的截面積，可使鐵液進入橫澆道后降低流速，由于澆注系統能始終充滿鐵液，這樣可使鐵液內上浮的渣與雜質進入橫澆道上的兩個集渣包內，保證了鐵液純凈，內澆道為寬扁、薄鴨嘴狀從鑄件底部法蘭多個方向分散注入型腔，避免了鐵液呈現噴射與飛濺而產生的鐵豆、氣孔，同時有利于同時凝固。

3、冷鐵

　　該件局部熱節多，為實現同時凝固，采用外冷鐵局部調溫，鑄件中段環形密封帶壁厚65mm，由于散熱條件差，不允許有任何縮松、縮孔缺陷，在砂芯圓周密封帶處放置厚65mm、間隔5mm的多塊冷鐵，閥座與軸承座不但散熱條件差，且壁厚又不均勻，除在其圓周各放置4塊冷鐵外，還用導熱性能好的碳素砂制作中心孔的砂芯。所有冷鐵都經焙燒去掉油污，清理表面，打磨掉表面氧化層，表面有孔洞缺陷的不允許使用，且定期更換各處冷鐵，以防止鑄件表面產生氣孔缺陷。

4、排氣

　　為增強中間砂芯的排氣功能，砂芯中心放置塊度40～60mm的碎焦炭塊，保證砂芯吃砂層厚度控制在90～120mm。在閥座、軸承座碳素砂芯的端部、中間砂芯的中心部位的各蓋箱處扎有出氣孔，且與蓋箱上表面相貫通。為防止澆注過程中撒潑的鐵液把蓋箱上的出氣孔堵死，合箱后用內徑為6～8mm的鐵管插入蓋箱上，用型砂埋緊，這樣即使鐵液撒潑，而出氣孔仍可保持暢通。

5、鑄型與合箱

　　設計制造專用三節砂箱，吃砂量≥50mm，箱帶間距≤200mm，箱口表面加工，四周箱壁設置出氣孔、固定箱耳、箱把。型芯濕態緊實度≥85，型腔與砂芯表面插釘，釘距60～70mm，表面涂刷濃度20%～30%的水玻璃溶液后再涂刷水基鉛粉涂料。型芯進窯烘干，干燥層≥50mm，合箱后用M20螺栓固定。

6、熔煉與澆注

　　熔煉設備為3t/h大排距雙層送風沖天爐，選用徐州產Q16生鐵，化學成分為wC=4.24%、wSi=1.72%、wMn=0.18%、wP=0.042%、wS=0.018%，河南產固定碳含量≥88%的鑄造焦，包頭產FeSiMg8RE5球化劑，加入量1.4%。球化處理采用1.5t堤壩式澆包，稀土鎂合金經預熱后放入堤壩一側，上表覆蓋占鐵液總量0.7%、粒度為15～20mm的75SiFe。為保證鐵液溫度，不用傳統的球墨鑄鐵屑覆蓋，采用河南產球化保溫覆蓋劑。鐵液量一次沖入，待鐵液反應平穩后，迅速扒渣三次，檢驗合格后鐵液表面覆蓋鐵液保溫聚渣覆蓋劑。經處理后的鐵液化學成分、物理性能與金相組織見表1、表2。

表1 鐵液化學成分(質量分數) (%)

鐵液化學成分