專利名稱：：生產不銹鋼鑄件的復合砂型材料及鑄造不銹鋼件的方法生產不銹鋼鑄件的復合砂型材料及鑄造不銹鋼件的方法
技術領域：
本發明涉及一種鑄造材料及鑄造法，具體地說是一種生產不銹鋼鑄件的復合砂型材料及鑄造不銹鋼件的方法。
背景技術：
：大中型不銹鋼鑄件廣泛用于石油化工、機械制造、輕工業、水利及火力發電、核電站、國防等行業和領域，作為重要的裝備零部件。雖然目前不銹鋼鑄件的需求量還沒有統計，但隨著國民經濟的持續增長，特別是石油、化工、能源及裝備制造業的高速發展，不銹鋼鑄件的需求量每年都在以20%以上的速度遞增。另外還有國外市場的需求，因此，市場需求前景廣闊。目前市場上大型企業生產的不銹鋼主要采用樹脂砂工藝生產，存在成本高、氣孔多、熱裂傾向大等難題。傳統水玻璃砂生產不銹鋼件存在變形嚴重、尺寸精度差、表面粗糙、粘砂等問題。
發明內容本發明的目的是提供一種生產不銹鋼鑄件的復合砂型材料。本發明的另一目的是提供一種低成本生產高品質不銹鋼鑄件的方法。本發明生產不銹鋼鑄件的砂型材料為水玻璃石英砂與水玻璃鉻鐵礦砂，在砂型材料用量中，重量百分比如下水玻璃石英砂占70—90%，水玻璃鉻鐵礦砂占10_30%。本發明復合砂型材料鑄造不銹鋼件的方法，工藝步驟如下，A、鑄件澆鑄和冷卻凝固過程模擬通過計算機進行澆注和凝固過程的鑄型溫度場測試和模擬，進行鑄型熱物理參數的測試和計量；B、制作模型1)根據加工的鑄件圖制作模型，檢査尺寸；2)、刷漆在模型表面刷漆，漆選自硝基磁漆、清漆、調合漆中的任意一種；優選硝基磁漆；C、砂型制作工藝1)、造型將90_96%重量百分含量的鉻鐵礦砂用4_10%重量百分含量的水玻璃為粘接劑混合為水玻璃鉻鐵礦砂，在模型外壁即砂型內腔放置水玻璃鉻鐵礦砂，厚度為10—30毫米；將90_96%重量百分含量的石英砂用4-10%重量百分含量的水玻璃為粘接劑混合為水玻璃石英砂，在水玻璃鉻鐵礦砂的外層放置水玻璃石英砂；撞緊，以手指壓砂型表面，壓不出凹陷即可；D、設置發熱保溫冒口在模型頂面設置發熱保溫冒口套，保溫冒口套的材料為石棉、碳粉、氧化鐵粉、硅鐵粉的混合物，起到發熱保溫的效果。E、硬化扎出氣孔，吹入二氧化碳硬化，至砂型表面發青，將出氣孔引到箱頂，F、起出模型，修型，砂型內表層用鋯英粉醇基涂料刷2—3遍，涂層大于1毫米；起皮部位修整后重刷涂料，烘干；F、扣箱澆注1)、扣上上箱和下箱，用鋼筋焊牢上下箱，上箱上放壓鐵，2)、在砂箱的箱縫處，采用泥條、石棉繩、硅酸鹽耐火纖維三種材料分層壓貼實；3)、澆注澆注時要快速全流澆注，澆注時要點火，G、清理澆注后40分鐘一60分鐘取掉壓鐵，割掉焊砂箱的鋼筋；24-48小時后澆水清砂，切除澆口和冒口；鑄件表面打磨光潔平整，檢査尺寸及表面質量。本發明利用石英砂和鉻鐵礦砂這兩種材料不同的耐火溫度，石英砂耐火溫度為1700多度，鉻鐵礦砂耐火溫度為1900多度，在鑄型外層采用傳統水玻璃石英砂工藝，而在鑄件型腔內層采用水玻璃鉻鐵礦砂，組合成技術上先進、工藝上可靠、經濟上合理的復合鑄型，實現的目的。本發明全面改善了不銹鋼件的冷卻凝固條件，保證了鑄件的尺寸精度，防止鑄件產生粘砂，針對復合鑄型條件下的鑄造流動充型，鑄件冷卻凝固過程模擬(使用現有軟件鑄造CAE),搞清復合鑄型的傳導系數，實際澆注和凝固過程的鑄型溫度場測試和模擬，按照新測試的熱物性參數確定具有代表性的長線產品進行鑄造CAE模擬。可一次確定準確的鑄鋼工藝，避免反復的實驗環節，節約電力、人力、工裝等生產成本。解決了在熱物理性能不均勻的復合鑄型中，只能按照采用單一砂的鑄造工藝處理，導致模擬結果與實際生產有較大出入、模擬精度較差等問題。解決了鑄件缺陷由原來事后分析提升為先進的計算機預測模擬，以解決生產問題。本發明將發熱保溫冒口應用于復合鑄型中，解決了鑄件壁厚不均勻、熱裂大及幾何形狀復雜、難度相當高的超大型鑄件長期困擾的質量問題，在全面提高鑄件質量的基礎上，大幅度地提高鑄造工藝出品率，提高鋼水利用率。本發明結合鑄造CAE技術和保溫冒口技術，使鑄造工藝出品率由目前的50%提高到70%，廢品率由20%降低到3%左右，大大降低生產成本。實現低成本生產高品質不銹鋼鑄件的目標。本發明可以達到利用低成本的鑄造工藝取代部分用高成本樹脂砂工藝生產大中型不銹鋼鑄件，使鑄鋼件的鑄造表面粗糙度達到Ra50以上，鑄造工藝出品率70%，并且鑄件輪廓清晰，尺寸精度高，裂紋傾向小，廢品率降低到2——3%。本發明主要應用于大中型不銹鋼鑄件的生產領域。生產的鑄鋼件主要有水輪機導葉(1Crl8Ni9Ti)，葉片薄，尺寸形狀要求嚴格，表面光潔度要求高。另外也成批生產不銹鋼閥體、節流錐等鑄鋼件，在加工過程中一般未發現氣孔、砂眼、裂紋等缺陷，鑄件內外在質量均滿足產品技術要求，鑄件重量均在1.8噸以上。如2007年我廠為中國蘭州石油化工公司機械廠生產的使用于氣輪機不銹鋼件——閥體，重量1900kg,壁厚25mm，法蘭部位厚130扁;節流錐重1800kg，壁厚30mm;法蘭盤重量2400kg，壁厚200腿。經檢査，尺寸公差達到GB/T6414——1999的CT11級，鑄件表面粗糙度達到GB/T6006、1——1997的Ra50—RalOO，化學成份合格，鑄件符合GB2100——80耐酸不銹鋼技術標準，滿足產品質量要求。本發明生產的不銹鋼件己達到或超過用樹脂砂造型工藝生產的鑄件，其主要技術指標和兩種不同工藝生產的鑄鋼件技術性能對比如下兩種不同工藝生產鑄鋼件的技術性能對比表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>圖1是本發明鑄型的結構示意圖。具體實施方式下面的實施例可以使本專業技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。圖1示出了本發明鑄型的結構示意圖。實施例1:本發明生產不銹鋼鑄件的砂型材料為水玻璃石英砂與水玻璃鉻鐵礦砂，在砂型材料用量中，重量百分比如下水玻璃石英砂占70—卯％，水玻璃鉻鐵礦砂占10—30%。本發明工藝步驟如下，A、鑄件澆鑄和冷卻凝固過程模擬通過計算機進行澆注和凝固過程的鑄型溫度場測試和模擬，進行鑄型熱物理參數的測試和計量；搞清復合鑄型的傳導系數，按照新測試的熱物性參數確定具有代表性的長線產品，B、制作模型1)、根據鑄件工藝圖制作模型l，檢查尺寸；鑄件尺寸大，結構復雜，易產生裂紋，因此芯架要結實，又不阻礙收縮。2)、刷漆在模型1表面刷漆，漆選自硝基磁漆、清漆、調合漆中的任意一種；優選硝基磁漆；C、造型將90%重量百分含量的鉻鐵礦砂用10%重量百分含量的水玻璃為粘接劑混合為水玻璃鉻鐵礦砂2，在模型1外壁即砂型內腔放置水玻璃鉻鐵礦砂2，厚度按鑄件各部位情況控制為10—30毫米，內角處可適當增厚，在鑄件壁厚為10-30毫米的部位放置10毫米厚度水玻璃鉻鐵礦砂，在鑄件壁厚31-100毫米的部位放置15毫米厚度水玻璃鉻鐵礦砂，在鑄件壁厚101-220毫米的部位放置30毫米厚度水玻璃鉻鐵礦砂；將90%重量百分含量的石英砂用10%重量百分含量的水玻璃為粘接劑混合為水玻璃石英砂3，在水玻璃鉻鐵礦砂2的外層放置水玻璃石英砂3;水玻璃石英砂多用舊砂塊以減少型砂消耗，增加砂型的退讓性。撞緊，以手指壓砂型表面，壓不出凹陷即可；D、設置發熱保溫冒口在模型1頂面設置發熱保溫冒口套4，保溫冒口套4的材料為石棉、碳粉、氧化鐵粉、硅鐵粉的混合物，起到發熱保溫的效果；E、硬化、扎出氣孔，吹入二氧化碳硬化，至砂型表面發青，將出氣孔引到箱頂，F、起出模型1，防止起壞砂型；修型，砂型內表層用鋯英粉醇基涂料刷2—3遍，涂層大于l毫米；起皮部位修整后重刷涂料，烘干；F、扣箱澆注1、扣上上箱5和下箱6，出氣孔要暢通，對于面積大的鑄件用鋼筋焊牢上下箱，上箱5上放壓鐵，防止抬箱跑火；2、在砂箱的箱縫處，采用三道防跑火措施，采用泥條、石棉繩、硅酸鹽耐火纖維三種材料分層壓貼實；3、澆注澆注時要快速全流澆注，澆注時要點火，防止放炮引起跑箱；G、清理澆注后40分鐘取掉壓鐵，割掉焊砂箱的鋼筋；24小時后澆水清砂，切除澆口和冒口；鑄件表面打磨光潔平整，檢查尺寸及表面質量。實施例2:與實施例l不同之處有，步驟C、造型將96%重量百分含量的鉻鐵礦砂用4%重量百分含量的水玻璃為粘接劑混合為水玻璃鉻鐵礦砂2，在模型1外壁即砂型內腔放置水玻璃鉻鐵礦砂2，將96%重量百分含量的石英砂用4%重量百分含量的水玻璃為粘接劑混合為水玻璃石英砂3，在水玻璃鉻鐵礦砂2的外層放置水玻璃石英砂3;步驟G、清理澆注后60分鐘取掉壓鐵，割掉焊砂箱的鋼筋；48小時后澆水清砂，切除澆口和冒口；鑄件表面打磨光潔平整，檢查尺寸及表面質量。實施例3:與實施例l不同之處有，步驟C、造型將93%重量百分含量的鉻鐵礦砂用7%重量百分含量的水玻璃為粘接劑混合為水玻璃鉻鐵礦砂2，在模型1外壁即砂型內腔放置水玻璃鉻鐵礦砂2，將93%重量百分含量的石英砂用7%重量百分含量的水玻璃為粘接劑混合為水玻璃石英砂3，在水玻璃鉻鐵礦砂2的外層放置水玻璃石英砂3;步驟G、清理澆注后50分鐘取掉壓鐵，割掉焊砂箱的鋼筋；36小時后澆水清砂，切除澆口和冒口；鑄件表面打磨光潔平整，檢查尺寸及表面質量。權利要求1、一種生產不銹鋼鑄件的復合砂型材料，其特征在于生產不銹鋼鑄件的砂型材料為水玻璃石英砂與水玻璃鉻鐵礦砂，在砂型材料用量中，重量百分比如下水玻璃石英砂占70-90％，水玻璃鉻鐵礦砂占10-30％。2、權利要求1所述的復合砂型材料鑄造不銹鋼件的方法，其特征在于工藝步驟如下，A、鑄件澆鑄和冷卻凝固過程模擬通過計算機進行澆注和凝固過程的鑄型溫度場測試和模擬，進行鑄型熱物理參數的測試和計量；B、制作模型1)根據鑄件工藝圖制作模型(1)，檢査尺寸；2)、刷漆在模型(1)表面刷漆，漆選自硝基磁漆、清漆、調合漆中的任意一種；C、造型將90_96%重量百分含量的鉻鐵礦砂用4_10%重量百分含量的水玻璃為粘接劑混合為水玻璃鉻鐵礦砂(2)，在模型(1)外壁即砂型內腔放置水玻璃鉻鐵礦砂(2)，厚度為10—30毫米；將90-96%重量百分含量的石英砂用4-10%重量百分含量的水玻璃為粘接劑混合為水玻璃石英砂(3)，在水玻璃鉻鐵礦砂(2)的外層放置水玻璃石英砂(3);撞緊，以手指壓砂型表面，壓不出凹陷即可；D、設置發熱保溫冒口在模型(1)頂面設置發熱保溫冒口套(4)，E、硬化扎出氣孔，吹入二氧化碳硬化，至砂型表面發青，將出氣孔引到箱頂，F、起出模型(1)，修型，砂型內表層用鋯英粉醇基涂料刷2—3遍，涂層大于l毫米；起皮部位修整后重刷涂料，烘干；F、扣箱澆注1)、扣上上箱(5)和下箱(6)，用鋼筋焊牢上下箱，上箱(5)上放壓鐵，2)、在砂箱的箱縫處，采用泥條、石棉繩、硅酸鹽耐火纖維三種材料分層壓貼實；3)、澆注澆注時要快速全流澆注，澆注時要點火，G、清理澆注后40分鐘一60分鐘取掉壓鐵，割掉焊砂箱的鋼筋；24-48小時后澆水清砂，切除澆口和冒口；鑄件表面打磨光潔平整，檢査尺寸及表面質量。3、權利要求2所述的復合砂型材料鑄造不銹鋼件的方法，其特征在于所述B步驟中模型所刷漆選自硝基磁漆。全文摘要本發明公開了一種生產不銹鋼鑄件的復合砂型材料及鑄造不銹鋼件的方法。本發明結合鑄造CAE技術和保溫冒口技術，在砂型內腔放置水玻璃鉻鐵礦砂，在水玻璃鉻鐵礦砂的外層放置水玻璃石英砂。本發明使鑄造工藝出品率由目前的50％提高到70％，廢品率由20％降低到3％左右，大大降低生產成本。實現低成本生產高品質不銹鋼鑄件的目標。文檔編號B22C1/00GK101125354SQ20071001869公開日2008年2月20日申請日期2007年9月6日優先權日2007年9月6日發明者呂國林,張凱俊,張立建,張立耿,王毓虎,祁建民,辛世英,閻峰云申請人:甘肅省永靖昌盛鑄鋼有限責任公司