李靈奇,張建忠

（包頭市恒泰機械制造有限責任公司，內(nèi)蒙古包頭 014040）

燒結廠燒結機臺車體屬大、中型設備。我公司生產(chǎn)的臺車體輪廓尺寸為4 180×1 500×460（mm），屬于較大型的臺車體。燒結車臺車體工作環(huán)境惡劣，同時受機械力和熱應力作用，而且車體溫度隨環(huán)境溫度周期性變化。因此要求臺車體必須用低S、P 球墨鑄鐵制造,材質(zhì)為QT500-7，球鐵的機械性能和金相組織均作為驗收指標；如：球化率要求大于85%；機械性能則限制在一個嚴格的范圍，如：延伸率5%～10%;σb≥4 500 MPa;化學成分要求：S≤0.02%；其他C、Si、Mn、P 均作為驗收條件。

1 澆注位置確定

燒結機臺車主要由四道工字型大梁連接瓴塊端板構成，大梁之間用加強筋連接，構成抗彎強度較好的整體框架結構，端板上的軸端沿圓周布置了4 道加強筋，增加了端板的整體強度。另外配置有軸孔、游板槽等，臺車機體關于中心點平面坐標對稱，如圖l 所示。

輪廓尺寸為4 180 mm×1 500 mm×460 mm、主要壁厚30～40 mm，單件質(zhì)量2 640 kg。工作時大梁上需要安裝耐熱鑄件、篦條構成柵狀篦縫，以滿足對爐料的燒結。

圖1 臺車體結構

臺車體雖然屬于較大型的球墨鑄鐵結構件，但壁厚相差不大，除四個軸端外，其余部分都較均勻，所以盡管結構收縮較大，但收縮速度相對較小，收縮分散，這樣在澆注過程中，后澆注的鐵液對先澆入的鐵液收縮有一個后補縮的作用。根據(jù)均衡凝固原則，澆注之后，靠澆注系統(tǒng)短時間的暢通補縮，之后靠漲縮自補。因此澆冒口系統(tǒng)的選擇，應有利于鐵液快速充型和熱解產(chǎn)物的充分順暢排出，保證鑄件合理的補縮效果，此外還要方便于干砂填充模型。將臺車體使用中的安裝位置翻轉(zhuǎn)180°作為澆注位置。這樣臺車體工字型梁下平面就可以直接放在刮平整的砂床上，大梁平面的平直度就能夠得到保證，同時關鍵部位的填砂，諸如軸孔、軸端下方等處也更加方便；另外適當增加大梁下平面的加工量，能夠?qū)沧⑦^程中上浮匯集的夾渣、碳渣在加工之后徹底地去除,臺車體的內(nèi)在質(zhì)量得到了提高。因此鑄件工藝用內(nèi)澆口直接由臺車體主梁平面引入,中間設8 個引氣冒口,僅在4 軸端柱體上各安置1 個壓邊冒口,壓邊量為10～12 mm。見臺車體消失模鑄造工藝簡圖2。

圖2 臺車體消失模鑄造工藝簡圖

根據(jù)鑄件的不同方位的尺寸公差要求，確定鑄造工藝參數(shù)如下。①收縮率：長度方向1.1%，寬度方向0.9%；②加工余量：上面13 mm，軸孔8 mm，下面、側(cè)面7 mm。

2 泡沫模樣制作

模樣成型采用EPS 板材切割下料的方式，白模選用密度18～22 g/L、粒徑4～5 mm 的EPS 板材，分3段制模。先用專用定位胎具組模方法制作兩端頭模樣，游板槽不鑄出，并保證軸孔等關鍵部位的尺寸精度。中間四道工字型大梁結構較長，必須采用專用仿形電熱絲切割機下料制成型材。然后采用專用的定位胎具進行模樣框架組接，以控制好模型的直線度和平行度。最后是大梁和兩端頭在定位胎具上進行粘接組裝，要求粘接定位準確，所有模型用冷膠粘接較為方便，便于保證尺寸精度。

3 涂料配制及涂刷

涂料是消失模鑄造工藝的關鍵之一，它處在高溫金屬液與泡沫模樣汽化作用的邊界，起到抵抗高溫鐵液沖刷、隔離型腔、排泄氣體、防止粘砂等多重作用，為了滿足大型臺車抗粘砂的要求。對于臺車體需配制兩種涂料,面層涂料涂1 遍，涂層厚0.5 mm（土狀石墨50%～55%,片狀石墨30%～35%,3%白乳液,1%CMC 作懸浮劑,水適量）；背層涂2 遍，涂層厚4 mm（用70～200 目石英粉100%，3%白乳液，2%CMC 和4%鈉基膨潤土作懸浮劑，水適量）。涂層分散的粒度在滿足涂料透氣性的同時又能達到良好的剪切強度，從而提高鑄件表面的光潔度。泡沫模樣上涂料并徹底烘干是防止鑄件粘砂、提高模型強度、防止變形的關鍵性措施，泡沫模樣在上涂料后濕態(tài)質(zhì)量顯著增加，對于臺車模樣要固定在涂料槽中能夠垂直升降及旋轉(zhuǎn)的浸涂機可分離支架上，然后將模型下降到涂料液面以下進行浸涂，浸涂不充分的部位采用流涂和刷涂相結合的方法補涂，模樣在定形架上進烘干室烘干，待頭一遍涂料烘干后，把模樣與定形架固定在涂料機上，進行下一遍掛涂料操作，這樣可有效防止模樣變形及涂料層開裂[1]。最終涂層干燥后整體厚度控制在4 mm 左右，在滿足型腔透氣性的前提下，具有較高的強度，可有效地杜絕模型變形。

4 造型

由于臺車體EPS 模樣長度方向尺寸較大，中間框架部分壁厚相對較薄，為防止彎曲應嚴格按照工藝規(guī)程的要求進行全過程控制。除產(chǎn)品結構因素外EPS 模樣強度低也是極易引起變形的原因，雖然模樣在涂層干燥后強度顯著提高，但臺車體外形長度方向尺寸較大極易發(fā)生彎曲變形，因此在造型過程中應采取嚴格的措施防止白模變形。首先，模樣入箱后要與預制砂床吻合，而后采用雨淋加砂斗均勻加砂時，要保證模樣橫梁框架部分填砂量的均衡一致，不易振實的端頭柱內(nèi)孔、端頭柱下方應手工預填充，每填200～300 mm 厚的砂層，需扒平砂面后進行振實，采用三維震實臺，激振力大于砂箱總質(zhì)量的2倍，振幅控制在1 mm，每次振實時間1 min 左右，工作時振動要力求平穩(wěn)。型砂選用內(nèi)蒙古伊盟水洗圓顆粒石英砂，粒度集中在20～70 目，在具有較高的透氣性的同時也具備良好的填充性，適合大、中型球墨鑄鐵件的造型要求。

提供穩(wěn)定的砂箱內(nèi)部負壓是消失模鑄造澆注大型鑄件必要的條件。我公司采用的真空系統(tǒng)配備兩臺SK-20 真空泵并聯(lián)使用，2 個容積5 m3穩(wěn)壓罐，1個3 m3除塵罐，能夠保證澆注過程中型腔所需的負壓度。

5 熔煉及澆注

5.1 熔煉

采用熔化率為3 t/h 中頻感應電爐冶煉,爐料采用Q10 生鐵、優(yōu)質(zhì)球鐵回爐料。鐵液成分見表1（w%）。

表1 鐵液成分 w%

爐前處理工藝為：球化劑用包鋼ReMg7-8 合金；加入量1.2%～1.6%，沖入法處理；孕育劑采用Si-Fe75，分2 次孕育處理。

熔化出爐溫度控制在1 430～1 460 ℃，澆注溫度控制在1 360～1 380 ℃，澆注質(zhì)量為3.2 t。

5.2 澆注

采用頂注封閉式澆口，以便于實現(xiàn)泡沫快速平穩(wěn)氣化，而且有利于熱解產(chǎn)物上浮到集渣冒口而去除，采用從大梁中間向2 端頭澆注，能夠有效地解決大型球鐵鑄件鐵液快速充型問題，杜絕了由于充型速度慢而造成的澆不足、冷隔等鑄造缺陷。

用水玻璃砂制作的大容積澆口箱坐在泡沫直澆道上并封閉嚴密，澆注過程中澆口箱始終存有鐵液可防止吸氣，對于保證砂箱內(nèi)負壓很有效。初始真空度控制在-0.06～-0.07 MPa，澆注結束時真空度應不低于-0.03 MPa，澆注時間≤60 s。鑄件澆注效果基本滿足要求。月產(chǎn)球鐵臺車體20 臺，鑄件合格率可達到99%。

6 結論

球鐵燒結機臺車體用EPC 方法生產(chǎn)的優(yōu)越性是利用了實型鑄造工藝中EPS 模實體原砂造型，無需起模直接澆注的特點，替代了粘土砂鑄造工藝復雜的組芯造型，克服了粘土砂鑄造型料需加粘接劑、需緊實，落砂清理費時費力的缺點,使消失模鑄造具有非常顯著的優(yōu)越性。燒結機臺車采用消失模工藝生產(chǎn)，通過采用合理的工藝措施有效地控制了臺車體的彎曲變形,上表面有時由于EPS 模氣化不充分、C 當量偏高產(chǎn)生的碳黑及夾渣物也可通過機加工有效地去掉，易得到光潔的鑄件表面，以及無縮孔、氣孔、夾渣缺陷的內(nèi)部組織結構，生產(chǎn)效率得到明顯地提高，且較粘土砂造型生產(chǎn)成本有所降低。因此用消失模鑄造工藝生產(chǎn)大型燒結機臺車是符合節(jié)能及環(huán)保的綠色工藝，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]常征，劉占軍，賈國芳.大型燒結機臺車體消失模鑄造[J].鑄造技術,2008(9):85-87.

[2]傅駿,王新穎.燒結機臺車體的鑄造生產(chǎn)[J].鑄造技術,2011（8）：1186-1187.