大型铸钢件铸造工艺技术
大型铸钢件铸造工艺技术
2.1大型铸钢件造型用砂
铸钢件尤其是大型铸钢件大都采用自硬砂地面造型。大型铸钢件通常具有厚大断面和高的金属静压头、浇注时间较长，加上铸件凝固过程中金属液体与砂型之间的热作用、机械作用、化学反应非常强烈；铸件表面，尤其在砂芯或砂型凹陷及转角处极易产生金属渗透粘砂，易造成铸件尺寸稳定性差和表面缺陷。因而大型铸钢件对砂型的高温力学性能、型砂材料的抗粘砂能力要求非常高。目前国内重机行业用于大型铸钢件的造型用砂主要有水玻璃砂(CO2吹气硬化和有机醋自硬化)、树脂自硬砂〔峡喃树脂自硬砂、碱酚醛树脂自硬砂)。国内一些主要大型铸件生产企业已逐步完成使用自硬砂铸造工艺的技术改造。大型铸钢件的面砂一般采用铬铁矿砂等特种砂，这些原砂比硅砂的价格高出很多。因此，对于旧砂再生系统中铬铁矿砂与石英砂的分离技术也是一项合理利用资源及降低成本的关键性技术。
2.2 铬铁矿砂在造型中的应用
2.2.1铬铁矿呋喃树脂砂面砂应用实例(见表2—1)
2.2.2 铬铁矿砂成份及选择
铬铁矿砂属于铬尖晶石。一般以（FeMg ）O ·（CrAlFe ）2O 3形式存在，其中杂质主要为CaO 、MnO 、SiO 2、TiO 2等金属氧化物和碳酸盐化合物。铬铁矿砂的比重为（4.4～4.5）kg/cm 3,堆积比重为（2.0～2.7）kg/cm 3,耐火度为2000±25℃，熔融触点2040℃。铬铁矿砂的选择主要依据需要配制的型（芯）砂后的工艺参数、铸件质量以及旧砂再生回收率的高低来不断摸索确定。铬铁矿砂的化学成分及质量分数（%）见表2—1。
2.2.2.1 酸耗值
我们在采用呋喃树脂砂工艺时其催（固）化剂为磺酸、苯磺酸之类酸性固化剂硬化，要求原砂呈中性，如存在诸如滑石粉的碱性化合物，固化剂的消耗必然要加大，从而砂型
固化慢甚至不能硬化。固对铬铁矿砂的酸耗值要低，因为酸耗值高的（碱性）铬铁矿砂，即使增加再多树脂及固化剂，也不易硬化，即使硬化砂型的最终强度也会很低。原砂其中包括铬铁矿砂酸耗值与强度关系见图2—1。国内铸钢行业多从南非进口铬铁矿砂，其酸耗值较低。
图2—1 酸耗值与砂型强度的关系
2.2.2.2水份
铬铁矿砂与所有原砂一样必须严格控制水份含量≤0.2%。原砂中的水分除稀释了附在砂粒表面的粘结剂浓度，同时也隔离了砂粒表面与粘结剂的接触，从而降低砂粒表面的粘结剂附着强度。
2.2.2.3 微粉
铬铁矿砂中的微粉含量（＜120目）
应控制在≤0.2%（质量百分数），可减少对树脂加入量及型砂可使用时间的影响。我们希望型砂可使用时间长一些，主要是铬铁矿砂需求量一般较低（一般经验用量占树脂砂用量的5%左右），主要在型芯转角及厚大截面处，以及大面积敷用吃砂量不能太厚等因素都需要两种型芯砂结合面强度要高因而对粉尘含量控制极严。
2.2.2.4 杂质
铁铬铁矿和镁铬铁矿以及铝铬铁矿统称为铬铁矿（尖晶石）。
铬铁矿：化学成分为（Mg、Fe）Cr
2 O
4
，含Cr
2
O
3
67.9%
镁铬铁矿：化学成分为（MgCr
2 O
4
），含Cr
2
O
3
79.04%
铝铬铁矿：化学成分为Fe（Cr、Al）
2 O
4
富铬类晶石），含Cr
2
O
3
32～38%
硬铬尖晶石：化学成分为（Mg、Fe）（Cr、Al）
2 O
4
，含Cr
2
O
3
32～50%
以上尖晶石耐火温度高达2000℃，可以在低于熔化温度下烧结获得较高的高温强度。
而其它杂质如CaO、MnO、SiO
2
、MgO等统称脉石，其熔化温度大大低于铬铁矿砂。所以铬铁矿砂随着杂质含量的增加，其抗高温钢水的渗透能力和高温强度随之恶化，尤其在厚大
铸钢件的钢水和铬铁矿砂界面上烧结严重，所以必须严格控制杂质尤其是SiO
2
的含量。一
般来说，铬铁矿砂中SiO
2
的含量应控制在3%以下，可防止渗透粘砂。
2.2.2.5 粒度
在选择铬铁矿砂粒度组成时，可参照一般石英砂的粒度、集中度、微粉含量、含泥
量、含水量等考虑。粒度选择主要目的是保证型砂的高温强度，一般厂家多考虑50/70/100筛号的粒度,三筛质量之和≥75。
3 铬铁矿砂型砂特点及配制
3.1 型砂配制
在德阳二重、宁夏共享、长城须崎，上海沪临（原沪东重机）采用的是连续式混砂机混制铬铁矿砂（有的铬铁矿砂连续混砂机放置在大型移动混砂机旁边且随移动台车同步行走），在其它小批量生产的项目中也采用间歇式混砂机单独放置。尤其是大多数采用水玻璃硬化工艺的厂家没有专用混制水玻璃铬铁矿砂的混砂机，而与混制水玻璃砂同用一个混砂机，因而不能达到铬铁矿砂的随用随混操作方式。为确保生产的连续进行，混制后的铬铁矿砂应有一定的存储量。混砂时间根据工艺定，固化剂、树脂粘结剂按照调整好的程序通过PLC自动控制操作。树脂加入量0.95～1.2%，固化剂加入量为粘结剂的30～50%。因为部分表面铬铁矿粘结剂砂要与主体背砂的粘结剂型砂良好接合（即粘结剂相同），铬铁矿粘结剂砂的可使用时间要适当延长。保证面背砂同步固化。同样针对酯硬化水玻璃铬铁矿砂的配置，也要针对可使用时间和脱膜时间选择快慢调节酯来改变酯的硬化速度。上海某汽轮机厂用铬铁矿砂配制酯硬化水玻璃砂发挥铬铁矿砂的抗粘砂能力，已经生产出无粘砂的厚大铸钢件（见表2—1）。
3.2 铬铁矿型砂高温性能
3.2.1 热膨胀
大型铸钢件由于钢水量大及浇注时间长，在砂（铸）型各部位将会产生较大的温差，为此我们要选择受热膨胀较小的铬铁矿砂，以防止和避免铸造缺陷。图3—1三种型砂（石英砂、锆砂、铬铁矿砂）的热膨胀曲线示意。
图3—1三种型砂的热膨胀曲线示意图3—2三种型砂的高温强度曲线3.2.2高温强度
铬铁矿砂、锆砂以及石英呋喃树脂砂的高温强度可以从图3—2和表3—1中看出。
表3—1 三种型砂各种温度范围的型砂强度（MPa）
从上表可以得出结论，铬铁矿砂从1100℃就开始并很快完成固相烧结。一般情况下，铬铁矿的熔点较高，而且能在没有成为液相的条件下产生固相烧结，因此能有效地防止金属的渗透而导致粘砂生产。这就是大型铸钢件造型浇注时在转角处及厚端面热节处采用铬铁矿砂的主要原因。典型铸钢件的铸造生产见表2—1 国内部分厂家铬铁矿呋喃树脂砂面砂应用实例。
4 铬铁矿砂分离装置
4.1 铬铁矿砂分离系统概述
鉴于铬铁矿砂在铸造中具有优良的激冷特性，线膨胀小，不与其它金属氧化物反应，有良好的抗金属渗透性能，用于大型碳钢和锰钢铸件时，可有效防止机械粘砂和裂纹等铸造缺陷，还可促进顺序凝固，保证铸件质量。但这种材料国内价格昂贵，因此铬铁矿砂回收有很好的经济效益。
铸造工厂的铬铁矿砂回收工程一般是由旧砂预处理、一级高强磁磁选机、沸腾去灰器、电磁振动给料机/二级高强磁磁选机并配以抽风除尘和电气控制等组成。
旧砂预处理是先将落砂后的旧砂经过除铁、振动破碎、焙烧炉（酯硬化水玻璃旧砂）、搓檫再生（或离心再生）、沸腾去灰、冷却并进行筛分的工艺过程，一般树脂砂或水玻璃砂生产线的再生系统皆可借用。
经过预处理后旧砂经过两级磁选分离，该系统是利用铬铁矿砂的磁性通过高强度永磁分离滚筒将其和无磁性的石英砂分离，前面一级磁分离滚筒可将回收砂中的磁性杂质选出，确保高磁滚筒的使用寿命和回收铬铁矿砂的质量。后面再经过二级强磁滚筒加重力精选。见图4—1铬铁矿砂两级强磁磁选分离系统示意图
①①
②②
③③
④④
图4—1 铬铁矿砂两级强磁磁选分离系统示意图
①振动给料机②一级高强磁选机③振动筛选④二级强磁滚筒
重力精选则是将经过筛分后的铬铁矿砂和带磁性的石英砂在具有沸腾和振动的筛面
上利用物料密度的差异进行精选分离，大大提高了铬铁矿砂的回收纯度。
4.2 铬铁矿砂分离系统特点
4.2.1 采用一级强磁去除铁杂质粉，再进行二级强磁滚筒加重力分离，实行多级处理。分离率高，铬铁矿砂纯度高。
4.2.2 具有铬铁矿砂分离去灰双重功能，可降低粘结剂消耗量降低产生成本。
4.2.3 采用强磁偏磁滚筒，内磁场强度可达12000 Gs以上。
4.2.4 装有沸腾去灰器，沸腾负压多级除尘去灰，达到清洁生产，进一步提高铬铁矿砂再生砂质量。
4.3 铬铁矿砂分离系统工作原理
无锡锡南铸造机械有限公司与江苏省自硬砂装备工程技术研究中心开发的20t/h铬铁矿砂分离系统共有4条主线组成：
①铁粉、铁质杂物去除，②铬铁矿砂分离回收，③普通砂回收，④灰尘、粉尘处理。
系统采用两级强磁磁选分离处理设备。第一级为强磁滚筒去铁粉，铁质杂物分离设备。该级主要是获得高纯度的石英砂，其中的其它物质的含要达到5%，去除铁质杂物的旧砂，直接进入料仓以待发送用；铬铁矿进入第二级磁选分离设备进行铬铁矿砂的精细去灰分离与回收。分离后的优质石英砂、铬铁矿砂进入气力输送装置被送往砂库待用。在二级共３台的强磁分离机中装有悬浮式沸腾去灰装置。磁力分离加上悬浮沸腾及多级的抽尘可获清洁、质量较高再生砂及铬铁矿砂。
气力系统为两套10t/h,分离线并联，并设计了1个15m3旧砂待处理库及两个2立方米的再生砂、铬铁矿砂待输送库。分离系统不仅可与20t/h砂处理线同时运行并具有一定的柔性，适应生产变化与发展。
4.4 铬铁矿砂分离系统工况流程
经过去铁、筛分、冷却、再生后的旧砂送进储砂斗待分离；在储砂斗的下方设有两台1200mm宽的，电磁振动给料机；将待分离的旧砂送入2套10t/h强磁分离系统。两套系统并联，满足20t/h的产量。
在旧砂仓进入电磁振动给料机前设立了一个可调的手动下砂阀门，使进入给料机的砂量不致太大而堆积产生仓压，同时在电磁振动给料机本体上还设置了可以调节料层厚度的砂量调节板；通过调整板的高度来控制料厚，使得电磁振动给料机输送出宽幕、薄砂层进入第一级强磁分离设备。给料机出口距第一级强磁偏磁分离机的第一个滚筒面较低，使旧砂层均匀又无冲击的布洒在滚筒表面。由于该该分离机内采用强磁方向可以微调滚筒，强
度较强，砂层通过时能吸附有磁性的物质如铁粉、铁豆，及铬铁矿砂，而被吸的物质延滚筒弧面运动，其中大颗粒铁杂质物被甩向后面的杂质仓，最终进入废料管，被引入废料桶，铁质杂物中包含砂型表面与钢水接触被浸蚀形成蜂窝状的磁性砂粒及少量的同样被浸蚀，发生质变磁性增强的铬铁矿砂；颗粒小的铬铁矿砂及少量的石英砂被甩向铬铁矿砂区进入二次分选；大量的石英砂被抛向前落砂区，由导砂管引入缓存砂桶内，需要用砂时由气力输送直接送出。
经过第一次滚筒磁选分离抛出的铬铁矿砂由料管直接溜入沸腾去灰器中。该装置为多层纵、横、上下排列的锥形漏斗、砂分别聚在各锥斗的中间下落。最下层设有进气窗，在除尘风机产生的负压状态下，气流延各锥斗中间方孔以一定的风速上升，与砂料对向运动，充分的亲吻、交擦，在气流的作用下，砂成雨淋状，处于悬浮状态。气流将砂中的灰份尽数带走。
经过沸腾风选器除尘去灰所得的干净而含有少量石英砂的铬铁矿砂便进入电磁振动给机以宽幕、薄层砂落下，进行第二级磁选分离，以便得到高纯度的铬铁矿砂。第二级分离机内部虽也设一个高强磁滚筒，但磁场强度比于第一级滚筒的磁场强度还要强。其利用的物理原理与第第一级同样,重的杂质和被氧化了铬铁矿变形物体被筛分进入废料管，被引入废料桶。铬铁矿砂由溜管导入中间缓存砂存暂存，需要使用时直接可以取走。少量的石英砂被抛向前落砂区，由导砂管引入缓存砂桶内，最终发送到用砂处。
砂及铬铁矿砂由电磁给料机前方的砂仓进入其下布料口，向强磁铬铁砂分离机进行喂料、布料。在设计中我们充分考虑了铬铁矿砂的特性。当需要分离的旧砂以较快速度冲向磁筒表面，不仅使磁筒表面磨损加大，而且由于铬铁矿砂磁感应性较弱，不易被强磁滚筒吸附，因而对电磁振动给料机下料口进行了特殊设计。下料口为有意弯曲成斜向插入强磁分离机形式并可以调节进入强磁分离机的深度，以便形成宽幕的、薄层均匀，贴近磁筒弧面的轻洒布料砂层。薄砂层轻柔的布满整个磁筒滚筒面以便磁性弱的铬铁矿砂的分离与回收。
强磁滚筒内装有特殊方式排列，组装的磁块，内设聚磁条，形成特有的磁力线，磁力线的强度约是普通永磁块磁场强度的5倍，形成高强度磁场。外滚筒在转动过程中将混合在砂中的铬铁矿砂聚集到同一圆弧面，并带到特定的铬铁矿回收区，普通砂在旋转的抛力及重力作用下抛入砂收集仓。
` 在该分离系统的设有两个砂库，每台强磁分离机的铬铁矿砂收集仓都有管子连向铬铁矿砂贮存斗，分离后的铬铁矿砂在中间斗暂存，最后由气力发送罐送往需要用的再生砂斗。同样强磁分离机砂仓也有管子连向再生砂中间斗，暂存后由再生砂发送罐送走。在3台分离机上部都装有除尘罩，发挥较好的除尘去灰效果，可使系统获得高质量再生砂及铬铁矿砂。
铸钢件生产工艺中造型工艺的要点分析与总结
铸钢件生产工艺中造型工艺的要点分析与总结 造型工艺要点： （一）基本原则： 1、质量要求高的面或主要加工面应放在下面。 2、大平面应放在下面。 3、薄壁部分应放在下面。 4、厚大部分应放在上面。 5、应尽量减少砂芯的数量。 6、应尽量采用平直的分型面。 （二）基本要求： 1、木模：要求轮廓完整，无裂纹、无破损、无残缺，表面光洁，尺寸符合铸造工艺图纸要求，并经常进行尺寸校验。 2、砂箱：砂箱的尺寸大小应根据木模规格确定，大、中型砂箱应焊接箱筋。 3、浇注系统：根据铸件的结构特点的工艺要求，选择适宜的浇注系统，通常采用顶注式、底注式。 （1）浇注系统设置基本原则：浇口、冒口安放位置合理，大小适宜不妨碍铸件收缩，便于排气、落砂和清理，应使铸型尺寸尽量减少，简化造型操作，节省型砂用量和降低劳动强度。
（2）内浇道位置的注意事项。 1）内浇道不应设在铸件重要部位。 2）应使金属液流至型腔各部位的距离最短。 3）应不使金属液正面冲击铸型和砂芯。 4）应使金属液能均匀分散，快速地充满型腔。 5）不要正对铸型中的冷铁和芯撑。 4、冒口 （1）冒口设置基本原则： 1)根据铸件的结构和工艺要求正确选择冒口的形状、大小和安放位置。 2)根据冒口的有效补缩范围合理地确定冒口数量。 （2）冒口设置基本要求： 1)对于壁厚不均匀的铸件，每个热节部位都必须设置冒口。 2）应尽量设置在铸件被补缩部位的顶部或近旁。 3）当铸件在不同高度上有热节需要补缩时，可设置多个冒口，但各冒口的补缩区必须隔开。4）冒口最好不设置在铸件重要的或受力较大的部位。 5）应尽量使内浇道通过冒口。 6）冒口应尽量不设置在铸件应力集中处。
铸钢件生产工艺要求及质量标准
铸钢件生产工艺要求及质量标准 一、混砂工艺标准 （一）材料要求： 1、造型砂：符合GB9442-88 、JB435-63细粒砂要求，一般选用二氧化硅含量较高的天然砂或石英砂，原砂粒度根据铸件大小及壁厚确定，原砂的含泥质量分数应小于2%，原砂中的水份必须严格控制，且一般应进行烘干。 2、水玻璃：水玻璃模应根据铸件大小来确定。 （1）小砂型（芯）为加速硬化采用选用M=2.7—3.2的高模数水玻璃。 （2）中型砂型（芯）可选用M=2.3—2.6的水玻璃。 （3）生产周期长的大型砂型（芯）选用M=2.0—2.2的低模数水玻璃。 （二）混制比例（质量分数%） 造型砂/水玻璃=100：6～8 （三）混制时间：一般情况下混制5分钟，室温或水玻璃密度较大时可适当延长混砂时间。 （四）混制后要求：混制好的造型砂要求无块状或团状，流动性较好。 二、造型工艺要点： （一）基本原则： 1、质量要求高的面或主要加工面应放在下面。
2、大平面应放在下面。 3、薄壁部分应放在下面。 4、厚大部分应放在上面。 5、应尽量减少砂芯的数量。 6、应尽量采用平直的分型面。 （二）基本要求： 1、木模：要求轮廓完整，无裂纹、无破损、无残缺，表面光洁，尺寸符合铸造工艺图纸要求，并经常进行尺寸校验。 2、砂箱：砂箱的尺寸大小应根据木模规格确定，大、中型砂箱应焊接箱筋。 3、浇注系统：根据铸件的结构特点的工艺要求，选择适宜的浇注系统，通常采用顶注式、底注式。 （1）浇注系统设置基本原则：浇口、冒口安放位置合理，大小适宜不妨碍铸件收缩，便于排气、落砂和清理，应使铸型尺寸尽量减少，简化造型操作，节省型砂用量和降低劳动强度。 （2）内浇道位置的注意事项。 1）内浇道不应设在铸件重要部位。 2）应使金属液流至型腔各部位的距离最短。 3）应不使金属液正面冲击铸型和砂芯。 4）应使金属液能均匀分散，快速地充满型腔。 5）不要正对铸型中的冷铁和芯撑。 4、冒口 （1）冒口设置基本原则：
铸钢件的制作方案
铸钢件的制作方案 一. 概述 xxX主体育场并非简单构筑物，其中的铸钢件要求尺寸精度高且加工制作难度大，其既为一件精密的机械零件，又是一件精美的艺术品。 在xxX主体育场铸钢件的设计、模型制造、铸造、加工及质检等过程中，始终贯彻下述原则：我们在设计、生产制作过程中，认真执行相关国家、行业及特定验收标准。严格控制每一生产过程，确保提供外型尺寸符合图纸要求；化学成分、机械性能达到设计要求；铸钢件内外质量满足检测要求的高品质铸钢件。 xxX主体育场铸钢件是集计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测量(CAM)及先进的铸造凝固模拟分析技术（CAE）为一体的高科技产品。 本内容详细介绍xxX主体育场铸钢件在设计、制作过程各个环节：难点及解决方案；铸钢件主要结构形式；制作工艺流程；铸钢件制作；质量控制；检验标准。 二. 关键点、难点及解决方案 （一）铸钢件的关键点 关键点：xxX主体育场铸钢件结构形式需要满足下列要求： 首先：铸钢件保证原设计的外部造型及整体受力要求。 其次：铸钢件保证尺寸精度及表面粗制度的设计要求。 最后：铸钢件内部结构符合铸造工艺的要求。 解决方案：针对以上铸钢件的关键点，利用三维造型软件、有限元受力分析软件、计算机凝固模拟分析软件相互协调，在原设计的基础上深化设计满足上述要求的铸钢件结构形式（铸钢件三维实体模型）。 （二）铸钢件的难点 难点：由于xxX主体育场铸钢件的特点种类多、数量多、分枝多，导致大量的模型制作工作量。如何解决模型制作在满足设计的结构形式的前提下保证工期的要求是本工程的难点。 解决方案：针对以上铸钢件的难点。利用三维造型软件。
铸钢件生产工艺技术
铸钢件生产工艺技术 铸钢件是用铸造方法获得的金属物件，即把熔炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其他方法注入预先预备好的铸型中，冷却后经落砂、清理(见铸件清理)和后处理(见铸件后处理)，所得到的具有一定外形，尺寸和性能的物件。对于强度、塑性和韧性要求更高的机器零件，需要采用铸钢件。铸钢件的产量仅次于铸铁，约占铸件总产量的15%。 一、按照化学成分，铸钢可分为碳素铸钢和合金铸钢两大类。其中以碳素铸钢应用最广，占铸钢总产量的80%以上。 1、碳素铸钢一般的，低碳钢ZG15的熔点较高、铸造性能差，仅用于制造电机零件或渗碳零件；中碳钢ZG25～ZG45，具有高于各类铸铁的综合性能，即强度高、有优良的塑性和韧性，因此适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件，如火车车轮、锻锤机架和砧座、轧辊和高压阀门等，是碳素铸钢中应用最多的一类；高碳钢ZG55的熔点低，其铸造性能较中碳钢的好，但其塑性和韧性较差，仅用于制造少数的耐磨件。 2、合金铸钢根据合金元素总量的多少，合金铸钢可分为两低合金钢和高合金钢大类。 1）低合金铸钢，我国主要应用锰系、锰硅系及铬系等。如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。用来制造齿轮、水压机工作缸和水轮机转子等零件，而ZG40Cr1常用来制造高强度齿轮和高强度轴等重要受力零件。 2）高合金铸钢，具有耐磨、耐热或耐腐蚀等特殊性能。如高锰钢ZGMn13，是一种抗磨钢，主要用于制造在干磨擦工作条件下使用的零件，如挖掘机的抓斗前壁和抓斗齿、拖拉机和坦克的履带等；铬镍不锈钢ZG1Cr18Ni9和铬不锈钢ZG1Cr13和ZGCr28等，对硝酸的耐腐蚀性很高，主要用于制造化工、石油、化纤和食品等设备上的零件。 二、铸钢的铸造工艺特点铸钢的机械性能比铸铁高，但其铸造性能却比铸铁差。因为铸钢的熔点较高，钢液易氧化、钢水的流动性差、收缩大，其体收缩率为10～14%，线收缩为1.8～2.5%。为防止铸钢件产生浇不足、冷隔、缩孔和缩松、裂纹及粘砂等缺陷，必须采取比铸铁复杂的工艺措施： 1、由于钢液的流动性差，为防止铸钢件产生冷隔和浇不足，铸钢件的壁厚不能小于8mm；浇注系统的结构力求简单、且截面尺寸比铸铁的大；采用干铸型或热铸型；适当提高浇注温度，一般为1520°～1600℃，因为浇注温度高，钢水的过热度大、保持液态的时间长，流动性可得到改善。但是浇温过高，会引起晶粒粗大、热裂、气孔和粘砂等缺陷。因此一般小型、薄壁及形状复杂的铸件，其浇注温度约为钢的熔点温度+150℃；大型、
铸造工艺设计方案确定
第一章铸造工艺方案确定 1．夹具的生产条件，结构，技术要求 ●产品生产性质——大批量生产 ●零件材质——35Cr ●夹具的零件图如图2.2所示，夹具的外形轮廓尺寸为285mm*120mm*140mm，主要壁厚40mm，为一小型铸件；铸件除满足几何尺寸精度及材质方面的要求外，无其他特殊技术要求。零件图如下图所示： 2．夹具结构的铸造工艺性 零件结构的铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸件工艺过程和降低成本。审查、分析应考虑如下几个方面： 1.铸件应有合适的壁厚，为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。 2.铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意薄壁过渡和圆角铸件薄厚壁的相接拐弯等厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免因应
力集中导致裂纹缺陷。 3.铸件内壁应薄于外壁铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂纹。 4.壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节。 5.利于补缩和实现顺序凝固。 6.防止铸件翘曲变形。 7.避免浇注位置上有水平的大平面结构。 3．造型，造芯方法的选择 支座的轮廓尺寸为285mm*140mm*120mm，铸件尺寸较小，属于中小型零件且要大批量生产。采用湿型粘土砂造型灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现机械化和自动化，材料成本低，节省烘干设备、燃料、电力等，还可延长砂箱使用寿命。因此，采用湿型粘土砂机器造型，模样采用金属模是合理的。 在造芯用料及方法选择中，如用粘土砂制作砂芯原料成本较低，但是烘干后容易产生裂纹，容易变形。在大批量生产的条件下，由于需要提高造芯效率，且常要求砂芯具有高的尺寸精度，此工艺所需的砂芯采用热芯盒法生产砂芯，以增加其强度及保证铸件质量。选择使用射芯工艺生产砂芯。 4．浇注位置的确定 铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的环节，关系到铸件的内在质量，铸件的尺寸精度及造型工艺过程的难易程度。 确定浇注位置应注意以下原则： 1.铸件的重要部分应尽量置于下部 2.重要加工面应朝下或直立状态 3.使铸件的答平面朝下，避免夹砂结疤内缺陷 4.应保证铸件能充满 5.应有利于铸件的补缩 6.避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验 初步对支座对浇注位置的确定有：方案一如图4.1，方案二图4.2，方案三图4.3，方案四图4.4
大型铸钢件工艺
大型铸钢件工艺设计的关键技术 武汉钢铁重工集团铸钢车间孙凡 摘要：简要介绍大型铸钢件的铸造工艺设计的铸件的工艺性分析、铸造工艺方案选择、铸造工艺参数的选定、铸件成形的控制、铸件的热处理技术、铸造工艺装备的设计、铸件的后处理技术及计算机数值模拟技术等关键技术。 1 零件的工艺性研究 铸造工艺设计时，首先要仔细地阅读和研究铸件的制造或采购技术条件、质量要求。如探伤要求，表面质量要求，机械性能要求，特殊热处理要求等，其次，要研究零件的结构特点，如质量要求高的表面或主要的加工面，主要的尺寸公差要求等，再次，研究材料化学成分，特别是铸造合金中含碳量，合金元素含量作用和机理。这些对下一步的工艺设计有直接影响。需格外重视，做好零件的工艺性研究，能为工艺设计奠定良好的开端。 1.1 材料的工艺性分析 在大型铸件的制造中，材料的物理性能和机械性能，对工艺参数的选定、浇冒口和冷铁设置、热处理技术、铸件的后处理技术等都有重大影响。深入了解铸造合金中含碳量，合金元素含量对铸态组织形态的影响，对力学性能的影响，了解材料的凝固方式，收缩倾向，冒口补缩效果，了解材料的热导率，热应力倾向等，对工艺设计有重要意义。 在砂型条件下，随着合金中碳的质量分数量增加，结晶温度范围扩大。低碳钢为逐层凝固方式，中碳钢为中间凝固方式，高碳钢为体积凝固方式凝固，但改变冷却条件，可以改变结晶温度范围，从而改变合金的凝固方式。由于凝固方式的不同，窄结晶温度范围的合金，容易形成细小的晶粒组织，补缩性好，热烈倾向小；反之，宽结晶温度范围的合金，容易形成粗大的晶粒组织，补缩性差，热烈倾向大。因此，高碳钢的厚大部位，要采取强制冷却工艺缩小结晶温度范围，改善晶粒组织。合金中的碳、锰、铬等元素的含量增加，可以提高强度，提高淬透性，却降低导热性，直接影响铸件各部位冷却、加热的温度差，因此，合金钢较容易造成高的残余应力。工艺上要减少各部位浇注后冷却、热处理加热的温度差。合金在相变时，各种组织组成相的比体积不同，会产生相变应力，其中，马氏体的比体积最大，马氏体相变最容易产生较大的相变应力。碳、锰、铬等淬透性元素含量高的合金钢，冷割冒口时极易产生裂纹，原因就是导热性差热应力大，产生马氏体转变导致相变应力大，必须热割冒口， 1.2 铸件结构的工艺性分析 对于需要铸造的零件，必须检查它的结构是否符合铸造工艺的基本要求。因为有时对铸件的结构，作很小的改动，并不影响铸件的使用性能, 但却大大地简化了铸造工艺，有利于提高铸件质量。在铸造生产中, 对铸件结构的基本要求有以下几点：铸件的壁厚应大于铸件允许的最小壁厚，以免产生浇不足等缺陷。
铸钢件通用焊接工艺
铸钢件通用焊接工艺 编制： 审核： 批准： 湖南湘船重工有限公司 2014年11月1日
铸钢件通用焊接工艺 1.编制目的及适用范围 1.1编制目的 为规范船体结构工程现场铸钢件的焊接质量，特编制此通用焊接工艺。 1.2 适用范围 本工艺适用于公司建造所有船舶的铸钢件现场焊接施工。 2.焊接方法的选择 2.1平焊、横焊、立焊采用焊条电弧焊打底，CO2焊填充； 2.2仰焊采用焊条电弧焊打底、填充。 3.焊接材料的选择 3.1焊条电弧焊采用E5015（J507）焊条，φ3.2、φ4； 3.2 CO2焊采用ER50-6实芯焊丝，φ1.2。 4.焊前准备 4.1焊条在使用前必须按规定烘焙，E5015焊条的烘焙温度为350℃。烘焙1小时后冷却到150℃保温，随用随取，领取的焊条应放入保温筒内。 4.2不得使用药皮脱落或焊芯生锈的变质焊条、锈蚀或折弯的焊丝。 4.3二氧化碳气体的纯度必须大于99.7%，含水率小于等于0.005％，瓶装气体必须留1Mpa气体压力，不得用尽。 4.4焊前，焊缝坡口及附近50mm范围内清除净油、锈等污物。 4.5施焊前，复查组装质量，定位焊质量和焊接部位的清理情况，如不符合要求，修正合格后方可施焊。 4.6焊条电弧焊现场风速不大于8m/s、气体保护焊现场风速不大于2m/s，当超过规定风速时应设防风装置。 4.7焊接前，检查各焊接设备是否出于正常运行状态。 4.8检查坡口尺寸是否达到要求。 4.9焊工必须持证上岗。
5.焊接工艺 5.1焊接工艺参数的选择 （1）立焊：焊条电弧焊打底，CO2焊填充； （2）横焊：SMAW打底，GMAW填充； （3）仰焊：SMAW打底，SMAW填充 5.2 预热与后热 （1）预热铸钢件与异种钢施焊前应进行焊前预热，采用2~3把烘枪进行火焰预热。预热温度为170℃。待温度降至150℃时方可进行焊接。 （2）后热焊接结束后，用烘枪对焊缝进行后热处理。后热温度为200℃，之后采用50mm的保温棉对焊缝后热处理部分进行包裹，缓冷至室温。 5.3焊接坡口：所有对接缝位置均按照设计图纸开全焊透坡口 5.4焊接工艺措施 5.4.1焊接层间温度应控制在200～250℃； 5.4.2打底焊接时，采用手工电弧焊多层多道焊接，每层焊缝高度约为焊条直径，当焊道宽度大于20mm时方可以进行二氧化碳气体保护焊； 5.4.3焊接前应将每个铸钢件焊缝的真实坡口形式记录备案， 5.4.4铸钢件与异种钢接头的焊接，应按厚板焊接的有关工艺规定进行施焊
技术质量指标铸钢件生产工艺分析
1、生产工艺流程 模具、芯骨、工装、夹具、专用检测器具、专用加工设备 原辅材料、备品、备件 检验 检验冶炼造型 浇注 铸件待冷却铸件出型清砂铸件清理铸件热处理铸件毛坯精整机加工 发运 包装 油漆 抛丸 检验 检验 检验 检验 检验 检验检验 检验检验检验
2、产品主要成份、性能、技术质量指标 （1）材质要求具体化学成份为（%）：C 0.17～0.23；Si≤0.60；Mn 1.0～1.50；P≤0.020；S≤0. 015；Cr≤0. 30；Mo≤0. 15；Ni≤0.40；Al≤0.020 ; Re0.2～0.35(加入量) （2）机械性能要求 屈服强度≥230Mpa 抗拉强度≥450Mpa 延伸率≥22% 冲击功≥40J 1）按GB11352标准要求随炉提取试样，每一个炉号制备二组试样，其中一组备查。 2）为确保具有良好的焊接性能，节点铸件碳当量控制在CE≤0.42。 3）铸件表面质量符合设计要求，表面粗糙度达到GB6060.1标准要求。 4）铸件的探伤要求,按GB7233探伤, 采用6㎜探测头,管口焊 缝区域150mm以内范围超声波100%探伤，质量等级为Ⅱ级, 其余外表面10%超声波探伤，质量等级为IV级。不可超声波 探伤部位采用GB9444磁粉表面探伤，质量等级为III级。 5）节点的外形尺寸符合图样要求，管口外径尺寸公差按负偏差 控制。 6）热处理按照Q/32182HQA05-2002标准要求,铸件进行正火处 理(920±20℃，出炉空冷,加640±20℃回火处理)。 7）涂装处理要求：表面采用抛丸或喷砂除锈，除锈等级Sa2.5
级，随即涂水性无机富锌底漆，厚度50μm，环氧云铁中间漆 2×30μm。 3、铸造工艺参数 （1）加工余量按照GB/T11350-89，CT12H/J级。 （2）模样线收缩率2.0% 铸件毛坯尺寸偏差符合GB6414-86中CT12要求。 4、铸造工艺说明 （1）为保证叉管与杆件相交处质量，考虑尽可能将支管水平放置，分二箱造型，在铸件上平面分型，整体分两半实模。 （2）冒口采用标准保温冒口套Φ400×h600，5件， （3）型砂：铸型和泥芯均采用树脂砂，表面涂锆英粉涂料二遍，用煤油喷枪辅助烘干。 （4）铸件毛重约6000㎏，浇冒口约重3000kg，工艺出品率 66.7%。
大型铸钢件型砂工艺主要设备规格参数
大型铸钢件型砂工艺及环境治理综合改造项目主要设备规格参数参考
目录 1落砂机 (4) 1.1 主要技术参数 (4) 1.2 技术要求 (4) 1.3 设备安装的要求： (5) 1.4 交货清单 (5) 1.5 设备设计、制造、安装要求及验收执行标准 (5) 1.6 质量保证、质量承诺、技术服务及售后服务： (6) 2移动式双臂连续混砂机 (6) 2.1 主要技术参数 (6) 2.2 技术要求 (6) 2.3 备件要求 (8) 2.4 技术文件、资料的提供 (8) 3移动双臂连续混砂机（铬矿砂用） (9) 3.1 主要技术参数 (9) 3.2 技术要求 (9) 3.3 备件要求 (11) 3.4 技术文件、资料的提供 (11) 4固定双臂连续混砂机 (11) 4.1 主要技术参数 (11) 4.2 技术要求 (11) 4.3 备件要求 (13) 4.4 技术文件、资料的提供 (13) 5砂再生系统 (13) 5.1 设备选用情况 (13) 5.2 生产能力及主要技术参数 (14)
6.1 设备选用情况 (14) 6.2 主要技术参数 (14) 7振动破碎再生机 (14) 8搓擦再生机（进口设备） (14) 9风选调温组合单元 (15) 10 气力输送系统 (15) 11 钢结构 (15) 12 电气控制 (16)
1 落砂机 1.1主要技术参数 1.1.1设备型号及名称：L1220D型单质体固定式惯性振动落砂机； 1.1.2落砂机台面尺寸：4000×3000mm（单台） 1.1.3有效载荷：20,000kg（单台） 1.1.4振动电机：采用新兰贝克振动电机 1.1.5功率： 1.1.6转速：～1000r/min 1.1.7栅格孔：Φ65mm，孔距：95mm，栅格板厚：35～40mm,筋板高度50mm 1.1.8落砂机高度：1530mm（含挡砂200mm边框）（单台） 1.1.9数量：2台，并联使用 1.2技术要求 1.2.1振动参数按“远过共振区”单质体落砂机的参数设计。 1.2.2钢结构材料选用Q235C优质钢材，其中台面围板、筋板及栅格采用16Mn。 1.2.3振动电机固定采用高强度螺栓，材质为40Cr，并经调质处理，螺纹精度为2级。 1.2.4弹簧采用60Si2Mn优质弹簧钢，经热处理，抛丸强化处理及表面氧化处理。弹簧出厂附有质量检验报告单。 1.2.5二台落砂机配备一套电控柜并留有与后续振动输送槽、皮带机、磁选机、斗提机设备的连锁接点，保证在输送槽、皮带机、磁选机、斗提机设备任意一台未开启或故障停止时落砂机不得启动或工作中立即停车。设自动、手动转换开关。设有停车能耗制动功能。振动电机具有过载、短路、缺相保护，以确保运行安全。控制面板设有单台起、停，双台起、停按钮，设有急停按钮，设有振动输送槽、皮带机、磁选机、斗提机运行指示灯，还设有落砂机故障报警指示灯。电控系统确保人员和设备安全，动作灵活，维修方便，运行可靠。电器元件采用西门子品牌产品。电控柜具有优良的密封性能。 1.2.6振动电机激振力0～160kN可调。 1.2.7二台落砂机并联后台面四框设有挡砂边框,厚度50mm、高度200mm；二台
铸钢件常见热处理工艺
铸钢件常见热处理 按加热和冷却条件不同，铸钢件的主要热处理方式有：退火(工艺代号：5111)、正火(工艺代号：5121)、均匀化处理、淬火(工艺代号：5131)、回火(工艺代号：5141)、固溶处理(工艺代号：5171)、沉淀硬化、消除应力处理及除氢处理。 1．退火(工艺代号：5111) 退火是将铸钢件加热到Ac3以上20～30℃，保温一定时间，冷却的热处理工艺。退火的目的是为消除铸造组织中的柱状晶、粗等轴晶、魏氏组织和树枝状偏析，以改善铸钢力学性能。碳钢退火后的组织：亚共析铸钢为铁素体和珠光体，共析铸钢为珠光体，过共析铸钢为珠光体和碳化物。适用于所有牌号的铸钢件。图11—4为几种退火处理工艺的加热规范示意图。表ll—1为铸钢件常用退火工艺类型及其应用。 2．正火(工艺代号：5121) 正火是将铸钢件目口热到Ac3温度以上30～50℃保温，使之完全奥氏体化，然后在静止空气中冷却的热处理工艺。图11—5为碳钢的正火温度范围示意图。正火的目的是细化钢的组织，使其具有所需的力学性能，也司作为以后热处理的预备处理。正火与退火工艺的区别有两个：其一是正火加热温度要偏高些；其二是正火冷却较快些。经正火的铸钢强度稍高于退火铸钢，
其珠光体组织较细。一般工程用碳钢及部分厚大、形状复杂的合金钢铸件多采用正火处理。 正火可消除共析铸钢和过共析铸钢件中的网状碳化物，以利于球化退火；可作为中碳钢以及合金结构钢淬火前的预备处理，以细化晶粒和均匀组织，从而减少铸件在淬火时产生的缺陷。 3．淬火(工艺代号：5131) 淬火是将铸钢件加热到奥氏体化后(Ac。或Ac＆#8226;以上)，保持一定时间后以适当方式冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。常见的有水冷淬火、油冷淬火和空冷淬火等。铸钢件淬火后应及时进行回火处理，以消除淬火应力及获得所需综合力学性能。图11—6为淬火回火工艺示意图。 铸钢件淬火工艺的主要参数： (1)淬火温度：淬火温度取决于铸钢的化学成分和相应的临界温度点。图11—7为铸钢件淬火工艺温度范围示意图。原则上，亚共析铸钢淬火温度为Ac。以上20～30℃，常称之为完全淬火。共析及过共析铸钢在Ac。以上30～50℃淬火，即所谓亚临界淬火或两相区淬火。这种淬火也可用于亚共析钢，所获得的组织较一般淬火的细，适用于低合金铸钢件韧化处理。 (2)淬火介质：淬火的目的是得到完全的马氏体组织。为此，铸件淬火时的冷却速率必须大于铸钢的临界冷却速率。否则不能获得马氏体组织及其相应的性能。但冷却速率过高易于导致铸件变形或开裂。为了同时满足上述要求，应根据铸件的材质选用适当的淬火介质，
铸钢件常见铸造缺陷及预防措施
铸钢件常见铸造缺陷及预防措施 铸钢件在生产过程中经常会发生各种不同的铸造缺陷，如何预防这些缺陷，一直是铸件生产厂家关注的问题。本文主要介绍了笔者在这方面的一些认识和实践经验。 我车间主要采用传统湿型砂铸造工艺生产铸钢件，在长期的生产中，发现铸钢件主要出现以下铸造缺陷，砂眼，粘砂，气孔，缩孔，夹砂结疤，胀砂等等。 1.砂眼及其预防措施 砂眼缺陷处内部或表面有充塞着型（芯）砂的小孔，砂眼是一种常见的铸造缺陷，往往导致铸件报废。砂眼是由于金属液从砂型型腔表面冲下来的砂粒（块），或者在造型，合箱操作中落人型腔中的砂粒（块）来不及浮入浇冒系统，留在铸件内部或表面而造成的。 砂眼的预防措施： 1.1严格控制型砂性能，提高砂型芯的表面强度和紧实度，减少毛刺和锐角，减少冲砂。 1.2合箱前把型腔和砂芯表面的浮砂处理干净，平稳合箱，如果是明冒口或贯通出气眼，应避免散砂从中掉人型腔，合箱后要尽快浇注。 1.3设置正确合理的浇冒系统，避免金属液对型壁和砂芯的冲刷力过大。 1.4浇口杯表面要光滑，不能有浮砂。 2.粘砂及其预防措施 在铸件表面上，全部或部分覆盖着一层金属（或金属氧化物）与砂（或涂料）的混（化）合物或一层烧结构的型砂，致使铸件表面粗糙，难于清理。粘砂多发生在型、芯表面受热作用强烈的部位，分机械粘砂和化学粘砂两种。机械粘砂是由金属液渗入铸型表面的微孔中形成的，当渗入深度小于砂粒半径时，铸件不形成粘砂，只是表面粗糙，当渗入深度大于砂粒半径时，就形成机械粘砂，化学粘砂是金属氧化物和造型材料相互进行化学作用的产物，与铸件牢固地结合在一起而形成的。 粘砂的预防措施： 2.1选用耐火度高的砂，以提高型砂，芯砂的耐火度，原砂的SiO2含量在96%（质量分数）以上，而且砂粒应对粗些。铸钢件的浇注温度越高，壁厚越厚，对原砂中SiO2含量的要求越高。
大型铸钢件铸造工艺CAD系统的开发和应用
大型铸钢件铸造工艺CAD系统的开发与应用 发表时间：2010-10-8 来源：e-works 关键字： 基于AutoCAD2006平台，以ObjectARX2006与VC++．NET为开发工具，结合ODBC技术，并利用参数化设计方法开发适用于大型铸钢件的铸造工艺CAD系统。系统功能主要包括冒口系统设计、浇注系统设计、冷铁系统设计、砂芯系统设计及铸造工艺参数设计，并根据工厂实际生产情况设计相应的辅助功能系统。 大型铸钢件广泛用于电站、石油化工、冶金、船舶等装备，如核电设备中的不锈钢主泵泵体、汽轮机缸体，水电机组的转轮、叶片、上冠、下环，火电机组中的汽缸体，大型冶金设备中的轧机机架、轧辊、大型轴承座等。这些大型铸钢件的制造直接关系到国家重点工程项目的质量、安全及进度，对于国计民生具有重要的意义。 本文以AutoCAD2006为平台，VC++．NET为开发环境，结合AUTODESK公司推出的Object—ARX2006二次开发工具，根据中国第二重型机械集团铸造分厂的大型铸钢件铸造工艺要求，采用参数化设计的方法，进行针对大型铸钢件的铸造工艺CAD系统的开发。此工艺CAD系统在实际运用中，改变了 人工纸板绘制工艺和手工查阅铸造手册的状况，加快了新产品的开发速度，提高了其市场竞争力。工艺人员通过计算机辅助设计绘图，并运用此工艺CAD系统进行铸造工艺设计，减轻了劳动强度，提高了工艺设计效率。 1 大型铸钢件铸造工艺CAD系统的设计 大型铸钢件铸造工艺CAD系统是一个基于AutoCAD的二次开发系统，对大型铸钢件的铸造工艺CAD系统应施行模块化设计。首先，要规划好系统的结构。本文把铸造工艺CAD 系统大致上分为六大模块：浇注系统、冒口系统、冷铁系统、砂芯系统、辅助系统、工艺参数系统。整个系统的结构如图1。每个系统模块完成所对应的大型铸钢件铸造工艺过程，整个铸造工艺CAD系统涵盖大型铸钢件铸造工艺设计的全部流程。
铸钢件冒口的设计规范
铸钢件冒口的设计规 钢水从液态冷却到常温的过程中，体积发生收缩。在液态和凝固状态下，钢水的体积收缩可导致铸件产生缩孔、缩松。冒口的作用就是补缩铸件，消除缩孔、缩松缺陷。另外，冒口还具有出气和集渣的作用。 1、冒口设计的原则和位置 1.1冒口设计的原则 1.1.1、冒口的凝固时间要大于或等于铸件（或铸件被补缩部分）的凝固时间。 1.1.2、冒口所提供的补缩液量应大于铸件（或铸件被补缩部分）的液态收缩、凝固收缩和型腔扩大量之和。 1.1.3、冒口和铸件需要补缩部分在整个补缩的过程中应存在通道。 1.1.4、冒口体要有足够的补缩压力，使补缩金属液能够定向流动到补缩对象区域，以克服流动阻力，保证铸件在凝固的过程中一直处于正压状态，既补缩过程终止时，冒口中还有一定的残余金属液高度。 1.1.5、在放置冒口时，尽量不要增大铸件的接触热节。 1.2、冒口位置的设置 1.2.1、冒口一般应设置在铸件的最厚、最高部位。 1.2.2、冒口不可设置在阻碍收缩以及铸造应力集中的地方。 1.2.3、要尽量把冒口设置在铸件的加工面或容易清除的部位。 1.2.4、对于厚大件一般采用大冒口集中补缩，对于薄壁件一般采用小冒口分散补缩。 1.2.5、应根据铸件的技术要求、结构和使用情况，合理的设置冒口。
1.2.6、对于清理冒口困难的钢种，如高锰钢、耐热钢铸件的冒口，要少放或不放，非放不可的，也尽量采用易割冒口或缩脖型冒口。 2、设置冒口的步骤与方法 冒口的大小、位置及数量对于铸钢件的质量至关重要。对于大型铸钢件来说，必须把握技术标准及使用情况，充分了解设计意图，分清主次部位，集中解决关键部位的补缩。以模数法为例，冒口设计的步骤如下： 2.1、对于大、中型铸钢件，分型面确定之后，首先要根据铸件的结构划分补缩围，并计算铸件的模数（或铸件被补缩部分的模数）M铸。 2.2、根据铸件（或铸件被补缩部分）的模数M铸，确定冒口模数M冒。2.3、计算铸件的体收缩ε。 2.4、确定冒口的具体形状和尺寸。 2.5、根据冒口的补缩距离，校核冒口的数量。 2.6、根据铸件结构，为了提高补缩距离，减少冒口的数量，或者使冒口的补缩通道畅通，综合设置外冷铁及冒口增肉。 2.7、校核冒口的补缩能力，要求ε（V冒+V件）≤V冒η。 3、设计冒口尺寸的方法 3.1、模数法 在铸件的材料、铸型的性质和浇注条件确定之后，铸件的凝固时间决定于铸件的模数。 模数M=V/A（厘米），V—体积（厘米3）；A—散热面积（厘米2）。 随着办公条件的改善，计算机的普及，模数可以用计算机进行计算。方法是：用SolidWorks软件画出铸件（或铸件被补缩部分）的立体图，计
铸钢件的优点
铸钢件的优点 铸钢件的优点之一是设计的灵活性，设计员对铸件的形状和尺寸有最大的设计选择自由，特别是形状复杂和中空截面的零件，铸钢件可采用组芯这一独特的工艺来制造。其成形和形状改变十分容易，从图样到成品的转化速度很快，有利于快速报价响应和缩短交货期。形状和质量的完善化设计（State of the Art）、最小的应力集中系数以及整体结构性最强等特点，都体现铸钢件设计的灵活性和工艺优势。 其二是铸刚件冶金制造适应性和可变性最强，可以选择不同的化学成分和组织控制，适应于各种不同工程的要求。可以通过不同的热处理工艺在较大的范围内选择力学性能和使用性能，并有良好的焊接性和加工性。 其三是铸钢材料的各向同性和铸钢件整体结构性强，因而提高了工程可靠性。再加上减轻重量的设计和交货期短等优点，在价格和经济性方面具有竞争优势。 其四是铸钢件的重量可在很大的范围内变动。小者可以上重量仅几十克的熔模精密铸件，而大型铸钢件的重量可达数吨、数十吨乃至数百吨。 与锻钢件比较 铸钢件在力学性能的各向异性并不显著，这是优于锻钢件的一方面。研究工作表明：轧制钢材纵向力学性能通常略高于同牌号的铸钢件，横向性能则低于铸钢件，其平均性能基本上与质量良好的铸钢件大致相同。有些高科技产品，在零件设计过程中往往要考虑材料在三个坐标轴方向的性能，铸钢件的上述长处就值得被重视了。 铸钢件不论其重量大小、批量多少，均易于按设计者的构思制成具有合理外形和内部轮廓、刚度高、形状复杂且应力集中不显著的零件。单件或小批量生产时，可用木质模样（模样和芯盒）或聚苯乙烯气化模样，生产准备的周期很短。大批量生产时，可用塑料模或金属模样，并用适当的造型工艺，使铸件有符合要的尺寸精度和表面质量，这些特点是锻件难以做到的。与焊接结构件的比较 在形状和大小等方面，焊接结构的灵活性比锻件为优，但与铸钢件相比，仍有以下不足之处： 1.焊接过程易于变形 2.难以做出流线型的外形 3.焊接过程中内应力较高 4.施焊接缝影响零件外观和可靠性下降 当然，制造焊接结构件也有生产准备周期短的优点，而且，与铸钢件相比，不需要制造模样和芯盒。 另外，由于工程用的结构铸钢件一般都具有良好的焊接性，常制成铸钢件与焊接件相结合的铸焊结构，兼有两者的长处。 与铸铁件及其他合金铸件比较 铸钢件能用于多种不同工况条件，其综合力学性能优于其他任何铸造合金，而且有多种高应力钢适用于特殊的用途。 承受高拉伸应力或动负荷的零件、重要的压力容器铸件，在低温或高温下受较大负荷的零件以及重要的关键件，原则上都应优先采用铸钢件。 但铸钢的吸振性、耐磨性、流动性和铸造性能都较铸铁差，成本也较铸铁高。另外，刚度相同时，铸钢件的相对重量却是铝合金的2倍
铸钢件生产中清理环节的注意事项和要求
铸钢件生产中清理环节的注意事项和要求 一般情况下，铸钢件生产工艺流程可分为混砂工艺、造型工艺、钢液的熔炼工艺、浇注工艺、铸钢件清理、铸钢件退火热处理、铸钢件质量验收标准七个环节，每个环节在铸钢件生产整个流程中都意义重大，企业应该积极督促员工按照各个环节的要求和标准执行操作，力保万无一失。 铸钢件清理环节是继浇注工艺后的一个环节，其在整个工艺流程中虽然并非技术要求最高、难度最大的环节，但是是不可或缺的步骤，企业应该重视并严格按照标准要求员工做到落实。 铸钢件清理注意事项及其要求： 铸钢件在未完全凝固前，不能搬动铸件，也不准在600℃以上喷水强冷。铸件一般经自然冷却2-3小时后进行清件。 （一）工作流程 清理铸件表面、型腔废砂→气割铸件浇口、冒口、毛刺→再次清理铸件残砂→焊补铸件→打磨铸件→质量验收 （二）操作方法及质量标准 1、准备工作
按照要求佩戴好劳保用品，并对工作环境进行安全确认；准备好所用机器设备和工具，并认真检查，确保机器设备、工具完好，能正常、安全运行和使用。 2、正常操作 （1）利用风镐或水清砂机进行铸件废砂清理。 （2）铸件废砂清理完毕，按照《气割安全技术操作规程》操作割枪，切割铸件浇口、冒口、飞边、毛刺。 （3）铸件切割完毕，符合要求。按照《电焊工安全技术操作规程》操作电焊机，对铸件残缺部位进行焊补，确保铸件完整。 （4）焊补完毕，复合工艺要求。利用砂轮机对铸件切割、焊补等部位进行打磨处理，保证切割部位和焊补部位光洁、平整。 （5）打磨完毕，进行验收，准备热处理 以上是铸钢件生产中清理环节的注意事项和要求，由于铸钢件清理紧随浇注环节之后，清理前一定要等铸钢件完全凝固并且要冷却2-3小时后方可进行，降低清理中员工高温受伤风险和铸件未完全凝固带来的铸钢件缺陷风险。
铸钢件工艺
模具、芯骨、工装、夹具、专用检测器具、专用加工设备 原辅材料、备品、备件 检验 检验冶炼造型 浇注 铸件待冷却铸件出型清砂铸件清理铸件热处理铸件毛坯精整机加工 发运 包装 油漆 抛丸 检验 检验 检验 检验 检验 检验检验 检验检验检验
2、产品主要成份、性能、技术质量指标 （1）材质要求具体化学成份为（%）：C 0.17～0.23；Si≤0.60；Mn 1.0～1.50；P≤0.020；S≤0. 015；Cr≤0. 30；Mo≤0. 15；Ni≤0.40；Al≤0.020 ; Re0.2～0.35(加入量) （2）机械性能要求 屈服强度≥230Mpa 抗拉强度≥450Mpa 延伸率≥22% 冲击功≥40J 1）按GB11352标准要求随炉提取试样，每一个炉号制备二组试样，其中一组备查。 2）为确保具有良好的焊接性能，节点铸件碳当量控制在CE≤0.42。 3）铸件表面质量符合设计要求，表面粗糙度达到GB6060.1标准要求。 4）铸件的探伤要求,按GB7233探伤, 采用6㎜探测头,管口焊 缝区域150mm以内范围超声波100%探伤，质量等级为Ⅱ级, 其余外表面10%超声波探伤，质量等级为IV级。不可超声波 探伤部位采用GB9444磁粉表面探伤，质量等级为III级。 5）节点的外形尺寸符合图样要求，管口外径尺寸公差按负偏差 控制。 6）热处理按照Q/32182HQA05-2002标准要求,铸件进行正火处 理(920±20℃，出炉空冷,加640±20℃回火处理)。 7）涂装处理要求：表面采用抛丸或喷砂除锈，除锈等级Sa2.5
级，随即涂水性无机富锌底漆，厚度50μm，环氧云铁中间漆 2×30μm。 3、铸造工艺参数 （1）加工余量按照GB/T11350-89，CT12H/J级。 （2）模样线收缩率2.0% 铸件毛坯尺寸偏差符合GB6414-86中CT12要求。 4、铸造工艺说明 （1）为保证叉管与杆件相交处质量，考虑尽可能将支管水平放置，分二箱造型，在铸件上平面分型，整体分两半实模。 （2）冒口采用标准保温冒口套Φ400×h600，5件， （3）型砂：铸型和泥芯均采用树脂砂，表面涂锆英粉涂料二遍，用煤油喷枪辅助烘干。 （4）铸件毛重约6000㎏，浇冒口约重3000kg，工艺出品率 66.7%。
大型铸钢件吊把设计及其制作
大型铸钢件吊把设计及其制作 为便于操作，保证安全重新规定冒口吊把的制作及其制作注意事项： 1、由于车间起吊情况不同和吊把处影响强度的因素又多，无论在设计（置）和吊运时都要保证安全。 2、吊把与联接处不允许有缩孔、缩松、裂纹等缺陷（吊把在清理后切掉）。 3、用单把活动铸件问题，参加会议同志都不同意另设吊把活箱，用吊把代替。因设计时没考虑单把起吊力，所以吊运人员在起吊前，严格检查吊把有无断裂，如有断裂要采取安全补救措施，杜绝事故发生。 4、操作者挂完钢丝绳，要躲在安全处再起吊，起吊时，一定吊四个把，吊运过程中要招呼大家躲开。严禁铸件从人身上方经过。 5、凡符合下述情况之一者，冒口上应做出吊把： a、圆型铸件，直径超过Ф3000者。 b、重量超过3吨者。 c、地坑铸件。 6、每个铸件上或者冒口上的吊把留4个，吊把原则上应放在冒口的外侧，但根据具体情况也可以放在冒口的左右侧。 7、吊把设置位置： a、地坑造型规定设置在盖芯上的平面，卧在冒口中间。 b、轮类件放在分型面下，冒口补衬中间。 c、其他件可放在离冒口根部100mm高处。
d 、保温冒口原则放在铸件上，但有特殊情况由车间决定。 8、工艺员在做15吨以上铸件时，要根据工艺和现场实际情况计算出起吊力后，决定吊把尺寸，一般工艺员按铸件重量和浇冒口重量之和的2～3.5倍为起吊力，从表中选吊把规格或者提高一号选用。工艺出品率大于65%取上限。 9、吊把不得翘向上方。 10、吊把的形状尺寸及起重量图表（一） 吊把形状及起重量： （一个吊把起吊力） c-c 尺 寸 （mm ） 11、起吊力的计算： 公式：P=P 1+ P 2+ P 3+ P 4 式中：p ——起吊力（吨） P 1——铸件与型砂之间的粘结力（吨/米2 ） 铸件侧表面的粘结力：
铸钢件冒口的设计规范.
铸钢件冒口的设计规范 钢水从液态冷却到常温的过程中，体积发生收缩。在液态和凝固状态下，钢水的体积收缩可导致铸件产生缩孔、缩松。冒口的作用就是补缩铸件，消除缩孔、缩松缺陷。另外，冒口还具有出气和集渣的作用。 1、冒口设计的原则和位置 1.1冒口设计的原则 1.1.1、冒口的凝固时间要大于或等于铸件（或铸件被补缩部分）的凝固时间。 1.1.2、冒口所提供的补缩液量应大于铸件（或铸件被补缩部分）的液态收缩、凝固收缩和型腔扩大量之和。 1.1.3、冒口和铸件需要补缩部分在整个补缩的过程中应存在通道。 1.1.4、冒口体内要有足够的补缩压力，使补缩金属液能够定向流动到补缩对象区域，以克服流动阻力，保证铸件在凝固的过程中一直处于正压状态，既补缩过程终止时，冒口中还有一定的残余金属液高度。 1.1.5、在放置冒口时，尽量不要增大铸件的接触热节。 1.2、冒口位置的设置 1.2.1、冒口一般应设置在铸件的最厚、最高部位。 1.2.2、冒口不可设置在阻碍收缩以及铸造应力集中的地方。 1.2.3、要尽量把冒口设置在铸件的加工面或容易清除的部位。 1.2.4、对于厚大件一般采用大冒口集中补缩，对于薄壁件一般采用小冒口分散补缩。 1.2.5、应根据铸件的技术要求、结构和使用情况，合理的设置冒口。
1.2.6、对于清理冒口困难的钢种，如高锰钢、耐热钢铸件的冒口，要少放或不放，非放不可的，也尽量采用易割冒口或缩脖型冒口。 2、设置冒口的步骤与方法 冒口的大小、位置及数量对于铸钢件的质量至关重要。对于大型铸钢件来说，必须把握技术标准及使用情况，充分了解设计意图，分清主次部位，集中解决关键部位的补缩。以模数法为例，冒口设计的步骤如下：2.1、对于大、中型铸钢件，分型面确定之后，首先要根据铸件的结构划分补缩范围，并计算铸件的模数（或铸件被补缩部分的模数）M铸。 2.2、根据铸件（或铸件被补缩部分）的模数M铸，确定冒口模数M冒。 2.3、计算铸件的体收缩ε。 2.4、确定冒口的具体形状和尺寸。 2.5、根据冒口的补缩距离，校核冒口的数量。 2.6、根据铸件结构，为了提高补缩距离，减少冒口的数量，或者使冒口的补缩通道畅通，综合设置内外冷铁及冒口增肉。 2.7、校核冒口的补缩能力，要求ε（V冒+V件）≤V冒η。 3、设计冒口尺寸的方法 3.1、模数法 在铸件的材料、铸型的性质和浇注条件确定之后，铸件的凝固时间决定于铸件的模数。 模数M=V/A（厘米），V—体积（厘米3）；A—散热面积（厘米2）。 随着办公条件的改善，计算机的普及，模数可以用计算机进行计算。方法是：用SolidWorks软件画出铸件（或铸件被补缩部分）的立体图，计
我国大型铸钢件生产的现状与关键技术
我国大型铸钢件生产的现状与关键技术 大型铸钢件的制造业是国家装备制造的基础行业，其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要标志。大型铸钢件广泛用于电站、石油化工、冶金、船舶等装备以及装备制造业，如核电设备中的不锈钢主泵泵体、汽轮机缸体，水电机组的转轮、叶片、上冠、下环，火电机组中的汽缸体件，大型冶金设备中的轧机机架、车L辊、大型轴承座等。这些大型铸钢件的制造直接关系到国家重点工程项目的质量、安全及进度，对于国计民生具有重要的意 义。 1 生产企业状况及与国外的差距 1.1 我国大型铸钢件生产企业现状我国的大型铸件生产企业有30多家，大部分是国有大中型企业。目前能够生产200 t级以上铸钢件的只有一重、二重等少数几个厂家。整个行业的产品主要供给国内市场，很少一部分出口。品种主要为电站、冶金部件和石油化工设备、船用设备、矿山设备以及航空航天设备用大型铸件产品。 在过去的10年中，国内一些企业如一重、二重等在大型铸件领域开展了大量研发和探索工作，取得了一批具有国际先进水平且拥有自主知识产权的成果。如研制成功300 MW核电大刑铸锻件、550 MW水轮机组成套大型铸锻件等。目前，我国可以生产的最大普通碳钢铸钢件为450 t，不锈钢铸件为180 t;具有一次性生产700 t级钢液、一次性浇注单重500 t级铸钢件、400墩优质铸钢件的能力。 虽然我国大型铸钢件的生产取得了长足的进步，在生产能力上甚至步人世界前列，但在铸件产品品质上存在明显的不足，尤其是一些高端产品难以满足国内市场的需求，高端铸件还依赖于进口。例如，长江三峡一期水电工程左岸14台机组中的上冠、下环和叶片铸件的毛坯基本全部从国外进口。在三峡左岸机组的转轮制造中，一重和二重都尝试浇铸了相关铸件，一重铸造了一片叶片，二重铸造了一片叶片、一个上冠和一个下环。其中叶片和上冠铸件浇注成功，_并已经用于左岸机组。但是由于还没有很好掌握铸件的变形规律，铸造的毛坯要么加工余量很大(肥头大耳)，造成工艺出品率低、加工周期长，要么出现残缺(缺肉)，造成焊补量大。如叶片是空间曲面形状，要求5轴联动机床加工，由于加工余量过大，加工一片的周期为半月，每台水轮机转轮需要13或15片叶片，因此加工能力根本不能满足生产需要。三峡右岸机组12台中，东方电机和哈尔滨电机股份有限公司各中标4台。在水轮机组和发电机组方面我国企业已经掌握了设计和制造技术，但是其中大型铸锻件的生产技术我国还没有或未完全掌握。另一方面，在进口国外高端铸件过程中，发达国家不转让大型铸件生产技术，即高端大型铸件方面我们仍然受制于(外国)人。 1.2 与国外先进企业的整距