張云輝，羅 瓊

（湖南辰州礦業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 懷化 419607）

1 高錳鋼的鑄造性能

球磨機襯板均為高錳鋼材質(zhì)（ZGMn13）它的特點是凝固收縮大，散熱性差，據(jù)此，在工藝設(shè)計中鑄造收縮率取2.5%～2.7%，鑄件越長大、越應(yīng)取上限。型砂與砂芯的退讓性一定要好。澆注系統(tǒng)采取開放式。澆注時盡可能低溫快澆。一旦凝固，要及時松砂箱。造型過程中利用冷鐵，（包括內(nèi)冷鐵于外冷鐵）它既細化一次結(jié)晶，消除縮孔、縮松，又提高工藝出品率。

2 試驗產(chǎn)品第一爐存在的問題

2019 年9 月，我們生產(chǎn)球磨機襯板的生產(chǎn)任務(wù)開始。當(dāng)?shù)谝慌a(chǎn)品出來時，鑄造車間緊急向我們反映，發(fā)現(xiàn)澆口處均不同程度出現(xiàn)縮孔和縮松現(xiàn)象，也就是說澆注系統(tǒng)無法滿足補縮要求。經(jīng)現(xiàn)場查驗，在設(shè)置的三個內(nèi)澆口處幾乎都看到了縮孔，有些縮孔深度甚至超過了100MM，絕大多數(shù)產(chǎn)品收縮超出了標準范圍，合格率不到三成。

3 產(chǎn)生原因分析

公司生產(chǎn)襯板有十多年的歷史，基本的造型工藝也日臻完善。但在鑄造過程中卻出現(xiàn)了大面積的縮孔現(xiàn)象，這是不正常的。我們通過對圖紙進行分析發(fā)現(xiàn)，襯板與我們平常的尺寸有較大的區(qū)別（厚度達到120MM），主要是襯板的厚度是平常鑄造襯板的1.5 倍以上，而我們操作員工仍然采用原來現(xiàn)成的澆注系統(tǒng)，這個澆注系統(tǒng)采用側(cè)面開設(shè)澆冒口，設(shè)有比較大的橫澆道，與橫澆道相連的是三個內(nèi)澆道。這個系統(tǒng)用于我們原來生產(chǎn)的襯板能夠具有良好補縮作用，但對于加厚型襯板，補縮能力達不到要求。根據(jù)補縮理論，冒口直徑要達到熱節(jié)圓的1.5 至1.8 倍左右才能有效補縮。而這種襯板厚度為120MM，冒口直徑應(yīng)該不小于180MM，而原來的冒口直徑僅為120MM，所以關(guān)鍵是冒口直徑過小，冒口補縮能力不夠，而橫澆道面積過大過厚間接減少了補縮能力，這是導(dǎo)致產(chǎn)生補縮能力不夠的根本原因！

4 澆注系統(tǒng)改進方案

基于我們的分析，技術(shù)組的成員共提出三澆注系統(tǒng)方案：

方案一：采用澆冒口一體化設(shè)計，改變位置，放置在襯板的端面，取消橫澆道，只采用一個較大的內(nèi)澆道，內(nèi)澆口位置正對中間最高處，冒口加大至直徑180MM，高度為320MM（見附2 方案圖）。

此方案分析：造型相對簡單，基本能滿足補縮要求，但存在可能的缺陷是鋼水流入型腔中后直接沖泥芯，產(chǎn)生沖砂現(xiàn)象，補縮過程中也可能在兩螺孔之間（也是最厚部位）產(chǎn)生縮孔。

方案二：采用澆冒口一體化設(shè)計，改變位置，放置在襯板的端面，設(shè)置橫澆道，為了避免直接沖芯，并且保證鋼液能夠有效補縮兩在兩螺孔之間厚大部位，采用兩個內(nèi)澆道，位置分別錯開中心60MM 左右冒口加大至直徑180MM，高度為320MM（見附3方案圖）。

此方案分析：造型比第一種復(fù)雜，基本能滿足補縮要求，并且避免了鋼水直接沖泥芯，產(chǎn)生沖砂現(xiàn)象，兩螺孔之間補縮能夠得到補充。但對于中間縮松的可能性存有疑慮。

方案三：采用澆冒口一體化設(shè)計，不改變位置，取消橫澆道(橫澆道會消耗一部分鋼水)，只采用一個大一點內(nèi)澆道（內(nèi)澆道越多，產(chǎn)生風(fēng)險性越大），冒口加大至直徑180MM，高度為320MM（見附4 方案圖）。

此方案分析：造型也相對簡單，能滿足補縮要求，并且避免了鋼水直接沖泥芯，產(chǎn)生沖砂現(xiàn)象，由于鋼水運行距離近，補縮效果應(yīng)該問題不大，兩螺孔之間補縮就不再是問題。

根據(jù)這三種方案，我們綜合了各種可能性，但具體是什么樣的情況，還得用實踐來證明。我們要求造型工分別按三種方案做四塊進行試驗以檢驗其最終結(jié)果，確定最佳方案。

5 結(jié)果比較

第一種方案澆口處縮孔不明顯，但通過破壞性試驗發(fā)現(xiàn)兩孔之間均有不同程度的縮孔或縮松，證明在液流過程中產(chǎn)生了沖砂現(xiàn)象并且中間厚大部分鋼水不能及時補縮，難以滿足質(zhì)量要求。（合格一塊）第二種方案澆口處縮孔也不明顯，但通過破壞性試驗發(fā)現(xiàn)兩孔之間仍有不同程度的縮孔或縮松，證明兩螺孔砂芯阻礙鋼水收縮，厚大部分鋼水補縮仍有一定困難，（情況比第一種方案要好）難以滿足質(zhì)量要求（合格兩塊）。

第三種方案澆口處縮孔也不明顯，（僅有一處有不到5毫米的縮孔孔，達到檢驗標準）。通過破壞性試驗發(fā)現(xiàn)中間以及澆口位置內(nèi)部沒有縮孔，證明澆注系統(tǒng)能夠滿足補縮要求（全部合格）。

后來我們采用第三種方法進行改進，要求操作人員按照“高溫熔煉、低溫澆注，快速澆注”的要求進行精細操作，同時將冒口頸改成圓形，使其更加容易補縮，提高了工藝出口率和產(chǎn)品合格率。

6 分析與結(jié)論

（1）澆注系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和出品率，不能掉以輕心。

（2）澆注系統(tǒng)一定要針對具體的產(chǎn)品進行設(shè)計，不能千篇一律，生搬硬套，否則就會出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題。

（3）對于理論補縮的計算只是提供一種基本依據(jù)，是必要條件，不是充分條件。對于新產(chǎn)品必須在理論的基礎(chǔ)上，考慮具體產(chǎn)品進行設(shè)計并通過實踐證明才能形成合理的工藝。

（4）鑄造高錳鋼襯板采用澆冒一體化設(shè)計是可行的，設(shè)計原則中熱節(jié)理論是正確的（要按熱節(jié)圓直徑的1.5 倍以上來設(shè)計冒口徑）。附：鑄造工藝方案圖1.2.3.4。

圖1 原工藝方案圖

第一種工藝方案：

圖2 澆筑改進方法一

第二種方案工藝圖：

圖3 澆筑改進方法二

第三種工藝方案圖：

圖4 澆筑改進方法三