專(zhuān)利名稱(chēng)：一種厚大球墨鑄鐵閥板的鑄造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鑄造領(lǐng)域，涉及一種厚大球墨鑄鐵閥板的鑄造工藝。
背景技術(shù)：
球墨鑄鐵是一種應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料，它通過(guò)球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強(qiáng)度。閥板形狀簡(jiǎn)單，其結(jié)構(gòu)如

圖1所示，它呈圓盤(pán)狀，圓盤(pán)的上端面設(shè)有一平底凸臺(tái)， 圓盤(pán)下端面的邊緣對(duì)稱(chēng)設(shè)有半環(huán)形凸耳，環(huán)形凸耳開(kāi)有孔，遠(yuǎn)離圓盤(pán)邊緣的半環(huán)形凸耳的另一端封閉。以球墨鑄鐵為材料鑄造閥板的現(xiàn)有工藝中，由于鑄體的厚度較薄，通常采用自然冷卻成型的方式，并且在鑄件厚壁處和熱節(jié)部位(即鑄件上熱量集中，內(nèi)接圓直徑較大的部位)設(shè)置補(bǔ)縮冒口，以防止鑄件出現(xiàn)縮孔、縮松。厚大球墨鑄鐵閥板是一種厚大鑄件(壁厚在70mm以上的鑄件，稱(chēng)為大厚鑄件)，形狀簡(jiǎn)單，尺寸大，厚度大，它的鑄件厚度達(dá)到180mm，如果將現(xiàn)用工藝直接應(yīng)用到厚大球墨鑄鐵閥板的鑄造中，存在以下幾個(gè)問(wèn)題1、由于鑄件厚度大，而球墨鑄鐵的凝固方式為糊狀凝固，如果采用自然冷卻成型的方式，極易使鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松和石墨漂浮及球化衰退等缺陷，無(wú)法滿足生產(chǎn)要求；2、設(shè)置補(bǔ)縮冒口會(huì)導(dǎo)致鐵水大量浪費(fèi)，并且鑄件完成后，補(bǔ)縮冒口清理困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工；此外，用沖天爐鑄造出來(lái)的鑄件，表面殘留有大量的渣滓、砂子，工藝出品率低。因此，如果設(shè)計(jì)出一種適合厚大球墨鑄鐵閥板的鑄造工藝，以提高其產(chǎn)品質(zhì)量和工藝出品率， 將具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種厚大球墨鑄鐵閥板的鑄造工藝。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種厚大球墨鑄鐵閥板的鑄造工藝，該鑄造工藝包括以下步驟(1)制造模樣用紅松木制造模樣；(2)造型、造芯將模樣置于砂箱中，設(shè)置澆注系統(tǒng)，用底注法往砂箱中填樹(shù)脂砂進(jìn)行制作鑄型，并利用樹(shù)脂砂制作砂芯，樹(shù)脂砂優(yōu)選呋喃樹(shù)脂自硬砂；所述砂箱為兩開(kāi)箱設(shè)計(jì)，包括上砂箱和下砂箱，上砂箱設(shè)有交錯(cuò)布置的數(shù)塊隔砂冷鐵，下砂箱設(shè)有交錯(cuò)布置的數(shù)塊明冷鐵，隔砂冷鐵和明冷鐵的厚度和鑄件厚度比例均為 1:1;隔砂冷鐵間的間距為0. 5-1倍于隔砂冷鐵的長(zhǎng)度；明冷鐵間的間距為0. 5-1倍于明冷鐵的長(zhǎng)度；
所述澆注系統(tǒng)包括在鑄件上左右對(duì)稱(chēng)設(shè)置的橫澆道、內(nèi)澆道和直澆道，橫澆道和內(nèi)澆道、直澆道均位于上砂箱中，直澆道垂直于橫澆道所在面并與橫澆道連通；橫澆道呈弧形，數(shù)條所述的內(nèi)澆道均勻分布于鑄件和橫澆道之間，且與橫澆道、鑄件連通；澆口面
禾只比為S直澆道.S內(nèi)澆道.S橫澆道=1 . 1. 2-1. 5 . 0. 8-1,Siigjl . S內(nèi)澆道.S橫澆道=
1 1. 5 0. 8 ；(3)烘干、合型將鑄型的表面清理干凈，用鋯粉涂料刷涂?jī)杀?，確保下砂箱中的明冷鐵刷涂的表面光滑；烘干鑄型和砂芯，下砂芯，進(jìn)行合型，合型完畢后用暖風(fēng)機(jī)烘烤來(lái)提高明冷鐵和隔砂冷鐵的表面溫度；(4)熔煉用沖天爐熔煉鐵水；(5)澆注；(6)落砂和清理。所述明冷鐵(外冷鐵)是指與鑄件表面直接接觸，或涂有涂料后直接接觸的冷鐵。。所述隔砂冷鐵(掛砂冷鐵、暗冷鐵)是指冷鐵表面與鑄件表面之間隔有一層輕薄砂層相隔。在實(shí)際生產(chǎn)配料中，對(duì)碳當(dāng)量(將鋼鐵中各種合金元素折算成碳的含量)的選擇以不出現(xiàn)石墨漂浮為原則盡可能地取高限。優(yōu)選的，熔煉過(guò)程中，以鐵水總重量計(jì)，將鐵水的碳當(dāng)量控制在4. 0-4. 5 %，碳含量3. 4-3. 6 % ；硅含量2. 3-2. 5 %。殘余鎂量0. 04-0. 06 %， 殘余稀土量0. 02-0. 04%, S < 0. 04%, P < 0. 06% ；鐵水出爐溫度控制在1450°C以上；稀土鎂球化劑加入量為鐵水總重量的2. 2%，硅鋇孕育劑加入量為鐵水總重量的0. 3%，球化處理溫度控制在1430 1450°C之間。由于本發(fā)明的鑄件為厚大鑄件，冷卻緩慢，鑄件中心部位易出現(xiàn)石墨畸變、球化率較低、晶粒粗大的球化衰退現(xiàn)象，為了防止球化衰退，鐵水中應(yīng)該有足夠的殘余鎂量及殘余稀土量，但殘余稀土量過(guò)高使石墨圓整度變壞，球化級(jí)別降低，因此控制鐵水中的殘余鎂量在0. 04-0. 06%，殘余稀土量在0. 02% -0. 04%是最佳選擇，而硫是球鐵中的有害元素，則必須嚴(yán)格控制S < 0. 04%，P < 0. 06。優(yōu)選的，澆注采用低溫澆注，澆注溫度控制在1330°C -1345°C間。優(yōu)選的，所述樹(shù)脂砂為呋喃樹(shù)脂自硬砂，它可以通過(guò)如下方式制得在砂子中加入固化劑，混合攪拌2分鐘，再加入占砂子總質(zhì)量0. 9%的呋喃樹(shù)脂，混合攪拌2分鐘，得到呋喃樹(shù)脂自硬砂。固化劑的用量為呋喃樹(shù)脂總質(zhì)量的45%。由于砂子每次使用后有5%的損耗，因此，第一次使用以后，每次需加入新的砂子，以保持砂子的總質(zhì)量不變。砂子應(yīng)當(dāng)滿足表1所示條件表權(quán)利要求
1.一種厚大球墨鑄鐵閥板的鑄造工藝，其特征在于該鑄造工藝包括以下步驟(1)制造模樣用紅松木制造模樣；(2)造型、造芯將模樣置于砂箱中，設(shè)置澆注系統(tǒng)，用底注法往砂箱中填樹(shù)脂砂進(jìn)行制作鑄型，并利用樹(shù)脂砂制作砂芯；所述砂箱為兩開(kāi)箱設(shè)計(jì)，包括上砂箱和下砂箱，上砂箱設(shè)有交錯(cuò)布置的數(shù)塊隔砂冷鐵， 下砂箱設(shè)有交錯(cuò)布置的數(shù)塊明冷鐵，隔砂冷鐵和明冷鐵的厚度和鑄件厚度比例均為1 1。隔砂冷鐵間的間距為0. 5-1倍于隔砂冷鐵的長(zhǎng)度；明冷鐵間的間距為0. 5-1倍于明冷鐵的長(zhǎng)度；所述澆注系統(tǒng)包括在鑄件上左右對(duì)稱(chēng)設(shè)置的橫澆道、內(nèi)澆道和直澆道，橫澆道和內(nèi)澆道、直澆道均位于上砂箱中，直澆道垂直于橫澆道所在面并與橫澆道連通；橫澆道呈弧形， 數(shù)條所述的內(nèi)澆道均勻分布于鑄件和橫澆道之間，且與橫澆道、鑄件連通；澆口面積比為S直澆道· §內(nèi)澆道· §橫澆道=1 · 1· 2-1. 5 · 0. 8-1 ；(3)烘干、合型將鑄型的表面清理干凈，用鋯粉涂料刷涂?jī)杀?，確保下砂箱中的明冷鐵刷涂的表面光滑；烘干鑄型和砂芯，下砂芯，進(jìn)行合型，合型完畢后用暖風(fēng)機(jī)烘烤來(lái)提高明冷鐵和隔砂冷鐵的表面溫度；(4)熔煉用沖天爐熔煉鐵水；(5)澆注；(6)落砂和清理。
2.如權(quán)利要求1所述的厚大球墨鑄鐵閥板的鑄造工藝，其特征在于所述澆注系統(tǒng)中， 澆口面積比為S直澆道S內(nèi)饒道S橫澆道=1 1.5 0.8。
3.如權(quán)利要求1或2所述的厚大球墨鑄鐵閥板的鑄造工藝，其特征在于所述熔煉過(guò)程中，以鐵水總重量計(jì)，將鐵水的碳當(dāng)量控制在4. 0-4.5%，碳含量 3. 4-3. 6 % ；硅含量 2. 3-2. 5 %，殘余鎂量 0. 04-0. 06 %，殘余稀土量 0. 02-0. 04 %, S < 0. 04%,P< 0. 06%;鐵水出爐溫度控制在1450°C以上；稀土鎂球化劑加入量為鐵水總重量的2. 2%，硅鋇孕育劑加入量為鐵水總重量的0. 3%，球化處理溫度控制在1430 1450°C 之間。
4.如權(quán)利要求1至2任一項(xiàng)所述的厚大球墨鑄鐵閥板的鑄造工藝，其特征在于澆注采用低溫澆注，澆注溫度控制在1330°C -1345°C間。
5.如權(quán)利要求1所述的厚大球墨鑄鐵閥板的鑄造工藝，其特征在于所述樹(shù)脂砂為呋喃樹(shù)脂自硬砂。
全文摘要
本發(fā)明提供一種厚大球墨鑄鐵閥板的鑄造工藝，包括(1)制造模樣、(2)造型、造芯、(3)烘干、合型、(4)熔煉、(5)澆注、(6)落砂和清理。本發(fā)明通過(guò)在鑄件的上下面使用大量明冷鐵和隔砂冷鐵激冷，選擇合適的擺放位置及厚度，有效防止了鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松，同時(shí)可以通過(guò)快速激冷使石墨成球狀態(tài)良好，并且無(wú)需設(shè)置補(bǔ)縮冒口，鑄件清理簡(jiǎn)單，且節(jié)省了5％的鐵水用量，降低了生產(chǎn)成本，澆注系統(tǒng)采用了半封閉澆注系統(tǒng)，內(nèi)澆道均勻分部在鑄型周?chē)瑢?duì)鑄型的沖刷小且擋渣效果好，并且在冷鐵激冷的作用下，使得沖天爐熔煉出的厚大球墨鑄鐵件，表面成型良好，無(wú)渣滓和砂子，滿足了生產(chǎn)要求，且工藝出品率提高了5.9％。
文檔編號(hào)B22C9/02GK102430714SQ201110390439
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者侯偉民, 彭萬(wàn)銀, 解廷博 申請(qǐng)人:天津一機(jī)機(jī)械有限公司