5000t托轮铸造工艺.doc

5000t/d水泥窑托轮的侧压冒口法铸造工艺

焦中
（山东恒成机械制造厂山东淄博255065）

摘要：在分析了托轮铸造结构工艺性的基础上，确定采用侧压冒口法铸造工艺，合理设计了冒口、冷铁和浇铸系统，严格控制各个生产工序，生产出了合格铸件。
关键词：托轮铸造工艺侧压冒口法水泥窑

日产5000t干法水泥窑是我厂承制的大型干法水泥窑设备，其承托部分的托轮在工作中要承托水泥窑窑体及物料的全部重量，工作条件差，铸件质量要求高。我们在总结以往生产托轮的经验的基础上，提出侧压冒口法铸造工艺，取得了较好的效果。
1托轮结构简介及铸造工艺性分析
1.1托轮简介
托轮结构简图如图一所示，材质为ZG42CrMo，轮廓尺寸φ2110mm×1050mm，净重20100kg，

图一托轮简图
粗加工后要求外圆面进行磁粉探伤和超声波探伤检查，主要工作面精加工后不允许存在铸造缺陷。
1.2铸造工艺性分析
从图一可以看出，托轮属于厚实圆环形铸件，结构不很复杂，但是6-φ200mm孔极易产生化砂、粘砂等缺陷，影响铸件的加工和使用。对于厚实铸件来说，必须合理设计冒口和冷铁，防止铸件产生缩孔、缩松缺陷。
2铸造工艺方案和主要工艺参数的确定
2.1铸造工艺方案
托轮属于单件小批量生产的厚实圆环形铸件，采用水平分型面，铸件全部处于下箱中，防止偏箱、跑火等缺陷。采用手工砂型铸造，地坑组芯造型。
2.2铸造工艺参数
对ZG42CrMo托轮铸件，铸造收缩率取2%，按GB/T11350-89《铸件加工余量》的规定，加工余量按CT12/J级，加工余量数值为：顶面：16mm，下面：14mm，侧面：14mm，据此计算的铸件毛重22780kg。
3冒口设计
托轮冒口的摆放方式可以有两种，分别如图二：顶压冒口法和图三：侧压冒口法。

图二：顶压冒口法工艺简图
采用顶压冒口法的优点是冒口直接放在铸件热节的正上方，补缩较好；不足之处是冒口放在R210mm不加工面上，给冒口的处理带来很大的不利：用气割、刨割的方法处理，处理量大，且铸件在反复受热过程中极易产生裂纹，造成报废；用机
加工的方法，因为此处为圆弧过渡，给加工操作带

图三：侧压冒口法工艺简图
来很大不便，每件需加工台时60小时，成本太高。
采用侧压冒口法，能避开R210mm处的圆弧过渡，有效的减少气割工作量和加工工作量，但因冒口侧压在铸件热节上，对铸造工艺设计，特别是冒口和冷铁设计提出了更高要求。
综合考虑以上因素，我们在反复试验的基础上，确定采用侧压冒口法工艺生产托轮。
采用模数法计算冒口尺寸。由于6-φ200mm孔小于外径φ2110mm的20%，按实心计算，计算公式为
M0=EQEQ\F(k1ab,2(a+b))(1)
式中a为铸件壁厚，=678mm
b为铸件高度，=1080mm
k1为乘数，托轮毛坯内径φ778mm，近似于铸件壁厚678mm，取k1=1.14
据此计算，M0=2.25dm。
从上述计算结果看，铸件模数偏大，必须通过放置内冷铁的办法，减小铸件模数，获得合格铸件。
放置内冷铁后，铸件的实用模数按下式计算：
Mr=M0-EQ\F(GchM0,fV0ρch)（2）
式中Mr为铸件实用模数（dm3）
M0为铸件几何模数（dm3）
Gch为内冷铁重量,=1435kg
f为系数，浇铸温度1550℃时，=0.105
V0为铸件体积，=2920dm3
ρch为内冷铁密度，=7.8kg/dm3
按式（2）计算，在使用φ20mm内冷铁1435kg，铸件的使用模数由2.25dm减小到0.9dm。
据此选用560mm×840mm×700mm冒口，外圈4个，中间1个。冒口重量10000kg。用补缩液量验算，冒口满足工艺要求。
4冷铁设计
使用内冷铁可以减小铸件热节处的模数，控制定向凝固、减小冒口体积、消除缩孔、缩松。托轮采用熔合内冷铁，铸件凝固后，内冷铁与铸件本体熔合成一体，要求内冷铁材质选用恰当，表面处理干净，否则就会产生铸造缺陷。我们选用圆钢做内冷铁，满足了要求。
内冷铁的计算包括两个方面，一是内冷铁重量的计算，二是内冷铁截面尺寸的计算。
4.1内冷铁重量的计算
体积为V0的铸件采用内冷铁（体积Vch）后，应视为具有较小体积Vr和较短的凝固时间tr的铸件。其体积差ΔV由下式得出：
ΔV=V0-Vch-Vr(3)
ZG42CrMo的固相线温度约为1450℃，由试验得出，只有当内冷铁温度上升至1485℃以上，它才能与铸件发生熔合。钢液冷却和凝固时释放的可用于使内冷铁与铸件熔合的最大热量为：钢液过热热量ΔH（钢液由浇铸温度降至液相线温度1500℃所释放的热量）加钢液由液相线温度1500℃降至固相线温度1450℃，由凝固潜热L释放出来的热量的1/3。
H放=ρΔV（EQ\F(L,