CN104226916A - 渣包的铸造方法及铸造模 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种渣包的铸造方法及该方法的专用铸造模，该方法包括如下工艺步骤：一、制作铸造模：（1）设坑：设计并制作好铸造地坑；（2）制作渣包铸造外模和浇道***：制作好渣包外壁冷模(11)；连接好上浇道***，并填埋好外砂型(12)；（3）制作渣包铸造内模和冒口模：制作好渣包内壁冷模(21)；将渣包内壁冷模(21)安装入渣包外壁冷模(11)中，并使两者之间形成渣包铸造腔(13)；渣包外壁冷模(11)与渣包内壁冷模(21)均为铁模；（4）烘模：采用热风烘模至干燥；二、浇注：将铸造液注入渣包铸造腔(13)内，冷却，得到渣包。

Description

渣包的铸造方法及铸造模

技术领域

本发明涉及一种冶炼渣的处理设备的制造方法及专用制造设备，特别是一种渣包的铸造方法及铸造模。

背景技术

渣包是铜冶炼装备的重要承载及转运部件，其质量关系到铜渣装载及运输过程的安全。渣包的工作条件相当恶劣，渣温度为1200度，有时带有冰铜，对渣包有损伤。如铜产量达30万吨，每天预计运渣量将达到2560吨，渣包用平板车运到缓冷场后，用抱罐车卸入冷却场中，先自然缓冷12小时，再喷水缓冷48小时，待渣整体固化后用抱罐车翻转倒出，空渣包再运回熔炼车间。随着国民经济的飞速发展，根据国家对金属冶炼过程中的节能减排要求，对冶炼渣处理的需求日益增加，我国铜产量已居世界前位，新建在建铜冶炼炼渣处理项目多。作为铜冶炼渣处理生产线上的必备部件渣包的需求总数量很大，每条渣处理线的年渣包需求数量在100个以上，渣包一般的使用寿命为3年。

渣包内部质量及外部表面质量要求高，其吊耳承重处需要进行超声波探伤检查达到重标JB/T5000.14-1998二级要求。渣包材料一般为ZG230-450，化学成分和力学性能应符合GB/T11352-1989标准。铸件尺寸公差为CT14级，符合GB/T6414-1999之规定，渣包耳轴采用锻造方法制作，粗加工后放入铸型中与渣包铸接为一体，耳轴材料为40Cr或35#钢，耳轴需进行超声波探伤检查，应符合JB/T5000.14-1998二级要求。

如图10与图11所示，目前的渣包铸造方法，其主要包括如下步骤： 

一 、制作铸造砂模

（1）、设坑

根据需要铸造渣包的大小设计并做好铸造地坑；

（2）、制作渣包铸件外模

将铸件外模车板布置于地坑中，放入泡沫渣包脚板，用车板刮出渣包底部泥芯形状，堆出铸件外模覆砂层，取出泡沫实样，放入准备好的泥芯。

（3）、制作渣包铸件泥芯

按照铸造渣包工艺要求，安排合理工作平台，将渣包盖箱置于平台上，划线摆好冒口模样位置，打出盖箱砂模；安设铸件泥芯车板，堆出铸件中间泥芯覆砂层；打好泥芯后，取出车板，利用起吊装置，将盖箱与泥芯翻箱；涂刷醇基锆英粉涂料。

（4）、安设阶梯浇道***

在制作渣包铸件外模的过程中，埋设好阶梯浇道***的横浇道、内浇道和直浇道；

（5）、安设冒口及泥芯

在制作渣包泥芯的过程中，将符合工艺要求的冒口的盖板泥芯摆放于铸件型腔(即渣包铸造腔)上。

（6）、烘干

采用电热风机吹120～250℃热空气对铸件型腔进行烘模5～8小时；

二 、浇注

通过阶梯浇道***的直浇道、横浇道和内浇道，将液态材质以18～25吨每分钟的速度从铸件型腔底部开始注入铸件型腔的槽腔内，浇注至冒口的高度的0.9～1.0时停止浇注；浇注时液态材质的过热度控制在40～60℃之间；

所述车板均由木模作出，中间设置旋转轴，旋转轴用壁厚大于10mm的φ100mm钢管制作；车板上部做出固定横梁，横梁厚度大于50mm，保证车板强度；车板相对位置需划线定位；在工作过程中，车板轴和衡量相对位置均不能偏移初始设定位置。

所述的在覆砂层上涂刷0.4～0.6mm厚的醇基锆英粉涂料。

现有技术方案特点：

1、安设普通冒口。传统渣包的整体铸造工艺，利用普通冒口进行补缩，未采用冷模铸造方法和发热保温冒口。通过热节分析，采用传统普通冒口设计，在渣包顶部安放6个腰圆形普通明冒口，冒口高度较高，直径较大，所耗钢水量相对较多，降低了铸件工艺出品率。

2、设置补衬。经过补缩分析，传统工艺方案需在冒口下部设置铸件补衬，额外增加了铸件重量，增加了铸件毛净比，铸件工艺出品率只能保持在80-84%之间。

3、铸件表面质量一般。传统冒口高度相对较高，增加了钢液压强，在砂型强度相同的情况下，铸件容易产生粘砂缺陷。未采用专用冷模，渣包表面容易产生夹砂现象，对铸件表面质量影响较大，增加了铸件生活后期过程的表面处理成本。

4、传统渣包铸造方案，无专用冷模工装，只能采用局部外冷铁激冷，在保证铸件局部质量的情况下，无法满足铸件整体内部质量。渣包在使用过程中，仍存在质量隐患，渣包使用周期相对更短。

5、造型扣箱操作复杂。渣包铸件泥芯的制作过程中，需要进行翻箱操作，翻箱过程中产生震动，对于砂型有一定的破坏作用，降低了砂型的强度。在浇注过程中，因砂型强度过低，会出现型腔内壁砂块掉落现象，形成铸件表面缺肉或胀包现象，影响了铸件尺寸，严重的甚至会出现钢水浇不满，导致铸件报废。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种渣包的铸造模，其铸件模数少、补缩的铸件少、冒口少、低成本，通过其制作的渣包无缩孔、缩松，无裂纹、夹渣等铸造缺陷。

本发明的另一目的是提供一种渣包的铸造方法，其可促进渣包实现顺序凝固，其生产流程简化、加工周期短、工艺出品率高，生产成本低。

本发明的技术方案是：一种渣包的铸造模，其包括渣包铸造外模、渣包铸造内模、浇道***和冒口模；渣包铸造外模包括渣包外壁冷模和外砂型；渣包外壁冷模为金属模；渣包外壁冷模的内壁形状与要铸造的渣包的外形相符合；外砂型设在渣包外壁冷模***；渣包外壁冷模上设有可与浇道***相连接的孔；

渣包铸造内模包括渣包内壁冷模和内砂型；渣包内壁冷模为金属模，渣包内壁冷模的外壁形状与要铸造的渣包的内壁形状相符合；渣包外壁冷模与渣包内壁冷模之间隔开一段距离，渣包外壁冷模与渣包内壁冷模之间形成用于铸造渣包的渣包铸造腔；内砂型设在渣包内壁冷模内腔中；

浇道***埋设在外砂型中，其为跟渣包外壁冷模与渣包内壁冷模之间形成的渣包铸造腔相连通的管道***；

冒口模包括冒口砂型，冒口砂型安装在渣包铸造外模与渣包铸造内模上部，冒口砂型上设有上下贯通并与渣包铸造外模同渣包铸造内模之间形成的渣包铸造腔上端相连通的冒口。

本发明进一步的技术方案是：渣包外壁冷模为铁模；渣包外壁冷模内壁下部设有底垫型腔、筋板型腔和吊把腔；外砂型由铸造砂、粘结剂制作而成；渣包内壁冷模为铁模；内砂型中间设有一内砂型空腔，内砂型由铸造砂、粘结剂制作而成；渣包外壁冷模和渣包内壁冷模分别分为三段，即渣包外壁冷模包括渣包外壁上冷模、渣包外壁中冷模、渣包外壁下冷模，渣包外壁上冷模、渣包外壁中冷模、渣包外壁下冷模依次相连接；渣包内壁冷模包括渣包内壁上冷模、渣包内壁中冷模、渣包内壁下冷模，渣包内壁上冷模、渣包内壁中冷模、渣包内壁下冷模依次相连接。

本发明更进一步的技术方案是：所述的渣包外壁冷模和渣包内壁冷模的壁厚均为三十至五十毫米；渣包外壁冷模的内壁和渣包内壁冷模的外壁上还分别设有覆砂层，即外覆砂层和内覆砂层；覆砂层厚度均为35～45mm，覆砂层厚度按照T=B/2～3公式设计，其中T为覆砂层厚度，B为要铸造的渣包的壁的厚度；覆砂层为高强度树脂制成，即制作覆砂层的材料为： 70～140目擦洗砂、树脂及固化剂，其中树脂含量为1.8重量%，固化剂含量树脂含量的25重量%，余量为擦洗砂；覆砂层上还涂刷有0.4～0.6mm厚的醇基锆英粉涂料层。

本发明再进一步的技术方案是：所述的浇道***为陶瓷管道***；浇道***分为直浇道、横浇道和内浇道；横浇道为一圆环形或圆弧形陶瓷管，其安设在渣包外壁冷模的***的外砂型中，其位置高度与渣包外壁冷模的上边沿持平，横浇道的内径为φ80～120mm；直浇道为陶瓷管，其通过一端竖直安装在横浇道上并与横浇道相连通，其另一端连接有浇口杯，直浇道为一根以上，一根以上的直浇道沿横浇道布置，中心点相距800～1200mm，直浇道内径为φ80～120mm；内浇道包括上内浇道、中内浇道和下内浇道，其均为陶瓷管，上内浇道、中内浇道和下内浇道从上至下布置，其一端分别与横浇道相连接；上内浇道的另一端与渣包外壁冷模的上部相连接，并与渣包外壁冷模同渣包内壁冷模之间形成的渣包铸造腔相连通；中内浇道的另一端与外壁模的中部相连接，并与渣包外壁冷模同渣包渣包铸造腔内壁模之间形成的渣包铸造腔相连通；下内浇道的另一端与渣包铸造腔外壁模的下部相连接，并与渣包外壁冷模同渣包内壁冷模之间形成的渣包铸造腔相连通；下内浇道为六根，六根下内浇道沿圆环形横浇道均匀布置，每根内径为50～70mm；中内浇道为六根，六根中内浇道沿圆环形横浇道均匀布置，每根内径为φ50～70mm；上内浇道为八根，六根上内浇道沿圆环形横浇道均匀布置，每根内径为50～70mm；上内浇道、中内浇道和下内浇道外均包裹有90～110mm的树脂砂。

本发明还进一步的技术方案是：所述的冒口模还包括冒口箱，冒口箱位于冒口砂型***；冒口为多个，多个冒口沿渣包铸造腔周向均布；冒口的模数设计为0.8～0.9倍铸件模数，冒口的高度为550～650mm，直径为φ250～350。

本发明的另一技术方案是：一种渣包的铸造方法，其包括如下工艺步骤： 

一．制作铸造模

（1）．设坑

根据需要铸造渣包的大小设计并制作好铸造地坑；

（2）．制作渣包铸造外模和浇道***

根据要铸造的渣包设计的大小与形状，制作好渣包外壁冷模和渣包外形实样；渣包外形实样的外形与要铸造的渣包的外形或要铸造的渣包的外形相符合；

在地坑中做出底部平面，将渣包外壁冷模放入地坑的底部平面上，然后将渣包外形实样放在渣包外壁冷模的内，渣包外壁冷模与将渣包外形实样之间空开一层外覆砂层厚度的夹腔，在该夹腔中打入外覆砂层；

在渣包外壁冷模连接好上浇道***，并填埋好外砂型； 

再取出渣包外形实样； 

（3）．制作渣包铸造内模和冒口模

根据要铸造的渣包设计的大小与形状，制作好渣包内壁冷模、渣包铸造内模芯盒、冒口箱和冒口实样；渣包铸造内模芯盒中设有与渣包内壁冷模的外形相符合的型腔； 

将渣包铸造内模芯盒摆在工作平台上，在渣包铸造内模芯盒的型腔内摆放好芯盒硬撑，可保证渣包铸造内模芯盒与渣包内壁冷模之间留有便于打入内覆砂层的间隙；渣包内壁冷模安放至渣包铸造内模芯盒内并座落在芯盒硬撑上，在渣包铸造内模芯盒与渣包内壁冷模之间的间隙中打入内覆砂层；在渣包内壁冷模中做好内砂型； 

再将冒口箱安放于渣包铸造内模芯盒之上，并将冒口实样摆在渣包外壁冷模、渣包内壁冷模上边沿处，在冒口箱内做出冒口砂型，取出冒口实样，可在冒口砂型上形成冒口；然后将渣包内壁冷模连同其上的内砂型和内覆砂层、冒口箱连同其内的冒口砂型从渣包铸造内模芯盒中吊出，安装入渣包铸造外模的渣包外壁冷模中，并使两者之间保持一间距，以形成可以铸造渣包的渣包铸造腔；

（4）.烘模

采用热风烘模至干燥；

二．浇注

通过浇道***将铸造液注入渣包外壁冷模与渣包内壁冷模之间的渣包铸造腔内，冷却，得到渣包。

本发明进一步的另一技术方案是：

步骤一（1），渣包设计尺寸φ3440×2900mm； 

步骤一（4），采用电热风机吹120～250℃热空气对渣包铸造腔进行烘烤5～8小时。

本发明更进一步的另一技术方案是： 

步骤一（2），制作的渣包外壁冷模为三段，即渣包外壁冷模包括渣包外壁上冷模、渣包外壁冷模、渣包外壁下冷模；渣包外形实样包括渣包底垫实样、渣包外形下实样、渣包外形中实样和渣包外形上实样四个部分；浇道***分为直浇道、横浇道和内浇道，内浇道包括上内浇道、中内浇道和下内浇道；从下而上依次放入渣包外壁冷模的各段和渣包外形实样的各部分，从下而上逐步打造好外覆砂层，从下而上依次连接好内浇道、横浇道和直浇道；再依次取出渣包外形上实样、渣包外形中实样、渣包外形下实样； 

步骤一（3），渣包内壁冷模分为与渣包外壁冷模基本相对应的三段，即渣包内壁冷模包括渣包内壁上冷模、渣包内壁中冷模、渣包内壁下冷模；将渣包内壁冷模各段从下而上依次安放至渣包铸造内模芯盒内，与此同时从下而上逐步打出其间的内覆砂层；内砂型厚度需为200～300mm；冒口实样为多个，多个冒口实样沿周向均布；在渣包内壁冷模上的内覆砂层外侧和冒口砂型上的冒口涂刷醇基锆英粉涂料。

本发明还进一步的另一技术方案是：

步骤二，铸造液为液态ZG230-450材质，将液态ZG230-450材质以18～25吨每分钟的速度从渣包铸造腔底部开始注入渣包铸造腔内，浇注至冒口的0.9～1.0高度时停止浇注；浇注时液态ZG230-450材质的过热度在40～60℃；得到的渣包打箱割冒口正火加回火热处理。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

1、采用保温冒口冷模覆砂(渣包外壁冷模、渣包内壁冷模均为铁模,且有覆砂层，冒口砂型可保温)方案生产渣包，铸件内部没有缩松缩孔缺陷，阶梯式的浇注方案也达到快速平稳充型的目的；冒口形状减少，提高铸件工艺出品率，从而低生产成本；

2、本发明的浇道***为平稳充型的阶梯式浇注***，上中下三层内浇道数量针对冷漠挂砂技术，重新经过严格分析最终确定，保证了浇注的平稳快速充型，促进了渣包实现顺序凝固；

3、冷模覆砂（渣包外壁冷模、渣包内壁冷模均为铁模），激冷了铸件，减少了铸件模数，所需补缩的铸件相对减少，从而补缩渣包铸件所需冒口也相对减少，铸件整体内部质量也得到了大幅度的提高；

4、高强度树脂砂替代现有的覆模砂可大幅降低造型成本，还可简化生产流程，减少生产周期；

5、铸件工艺出品率可控制在90%～93%；

6、本发明生产的渣包铸件，无缩孔、缩松，无裂纹、夹渣等铸造缺陷，完全可通过GB7233-87二级要求的验收检查，质量稳定。

为了更清楚地说明本发明，列举以下实施例，但其对发明的范围无任何限制。

附图说明

图1为本发明的渣包的铸造模的结构示意图；

图2为图 1的A－A剖视图；

图3为图 1的B－B剖视图；

图4为图 1的俯视图（去掉了外砂型、内砂型露出了浇道***等部件）；

图5为图 1沿C线范围内的放大图；

图6为本发明的渣包的铸造模的渣包外壁冷模和渣包内壁冷模的结构示意图；

图7为本发明制作渣包铸造外模和浇道***过程中的一种工艺状态图；                                                

图8为本发明制作渣包铸造内模和冒口过程中的一种工艺状态图；

图9为本发明渣包浇注好时的一种工艺状态图；

图10为现有技术制作渣包铸造外模的一种工艺状态图；                                                

图11为现有技术制作渣包铸造内模的一种工艺状态图。

具体实施方式

实施例1

如图1-6 所示，一种渣包的铸造模，其包括渣包铸造外模、渣包铸造内模、浇道***和冒口模；渣包铸造外模包括渣包外壁冷模11和外砂型12；

渣包外壁冷模11为金属模（即这就是为什么称作“冷模”的原因，金属便于散热），最好采用铁模，其价格便宜，通过其铸造渣包时，降温效果好，可以激冷渣包，扩大渣包散热面积减少渣包模数，结构力强；渣包外壁冷模11的内壁形状与要铸造的渣包5的外形相适应（相符合、相一致），从图1、2、6可以看出渣包外壁冷模11的内壁整体呈一个内抛物面（与纵截面交线大致呈抛物线形，与横截面交线大致呈圆形（如图3所示）），渣包外壁冷模11内壁下部设有底垫型腔111、筋板型腔112和吊把腔113（如图2所示），以便在铸造时可以形成渣包的底垫（支撑脚）51、筋板和吊把；铸造之前底垫型腔111、筋板型腔112和吊把腔113往往不是空的，而是放入与其形状相适应的塑料件，塑料件可提高整个铸造模的稳定性，且在钢水注入时，钢水可以融化该塑料件，不影响渣包的底垫51和筋板的形成。

外砂型12设在渣包外壁冷模11***，其由铸造砂、粘结剂等制作而成，以增强渣包外壁冷模11及浇道***的稳定性、强度和散热性。

渣包外壁冷模11上设有可与浇道***相连接的孔。

渣包铸造内模包括渣包内壁冷模21和内砂型22；渣包内壁冷模21为金属模，最好采用铁模，其价格便宜，通过其铸造渣包时，降温效果好，可以激冷渣包，扩大渣包散热面积减少渣包模数，降温效果也好，渣包内壁冷模21的外壁形状与要铸造的渣包5的内壁形相适应（符合或者相一致），从附图1、2、6可以看出渣包内壁冷模21的外壁形状整体呈一个外抛物面（与纵截面交线大致呈抛物线形，与横截面交线大致呈圆形（如图3所示））；

渣包内壁冷模21内腔中设有内砂型22，内砂型22中间设有一内砂型空腔221，以减少重量和用料，减少重量可便于装配，内砂型22的厚度应该大于200 mm（150-250 mm）,并且留这一内砂型空腔221更加便于散热，内砂型22由铸造砂、黏结剂等制作而成。

渣包外壁冷模11与渣包内壁冷模21之间隔开一段距离，渣包外壁冷模11与渣包内壁冷模21之间形成用于铸造渣包的空腔（即渣包铸造腔13）。

为制作和安装方便，可将渣包外壁冷模11和渣包内壁冷模21分别分为三段，即渣包外壁冷模11包括渣包外壁上冷模114、渣包外壁中冷模115、渣包外壁下冷模116，渣包外壁上冷模114、渣包外壁中冷模115、渣包外壁下冷模116依次连接（分别通过八个螺栓相连接）；渣包内壁冷模21包括渣包内壁上冷模211、渣包内壁中冷模212、渣包内壁下冷模213，渣包内壁上冷模211、渣包内壁中冷模212、渣包内壁下冷模213依次通过八个螺栓相连接；当然，渣包外壁冷模11和渣包内壁冷模21也可以分别分为两段、四段等相似形式，分段设计可减轻重量，便于操作。

渣包外壁冷模11和渣包内壁冷模21的壁厚均设为40 mm左右（30-50mm）。

渣包外壁冷模11的内壁和渣包内壁冷模21的外壁上还分别设有覆砂层（即外覆砂层117和内覆砂层214），覆砂层厚度均为35～45mm，覆砂层厚度可以按照T=B/2～3公式设计（最好是T=B/2.5），其中T为覆砂层厚度，B为要铸造的渣包5的壁的厚度（与渣包铸造腔13的厚度基本相当）；覆砂层为高强度树脂砂制成，即制作覆砂层的材料为： 70～140目擦洗砂、树脂和固化剂，其中树脂含量为总量的1.8重量%，固化剂含量为树脂的25重量%，余量为擦洗砂（含泥量小于2%的硅砂为擦洗砂。），采用较细颗粒的擦洗砂有助于预防粘砂的产生，这种材料完全可替代常规的专用覆模砂；覆砂层上还涂刷有0.4～0.6mm（最好为0.5mm）厚的醇基锆英粉涂料层。

如图1所示，浇道***埋设在外砂型12中，其为跟渣包外壁冷模11与渣包内壁冷模21之间形成用于铸造渣包的空腔（即渣包铸造腔13）相连通的陶瓷管***；浇道***分为直浇道31、横浇道32和内浇道33；横浇道32为一圆环形陶瓷管（可以不闭合，设有缺口，即圆弧形，例如4图所示），其安设在渣包外壁冷模11的***的外砂型12中，其位置高度与渣包外壁冷模11的上边沿持平（即相水平），也即横浇道32的高度与渣包外壁冷模11同渣包内壁冷模21形成的用于铸造渣包的型腔（即渣包铸造腔13）的上边沿相水平，横浇道32的内径为φ80～120mm（一般为φ100mm）；直浇道31为陶瓷管，其通过一端竖直安装在横浇道32上并与横浇道32相连通，其另一端连接有浇口杯，直浇道31为一根以上，一般为两根，一根以上的直浇道31沿横浇道32布置，中心点相距800～1200mm（一般为1000mm），直浇道31内径为φ80～120mm（一般为φ100mm）；内浇道33包括上内浇道331、中内浇道332和下内浇道333，其均为陶瓷管，上内浇道331、中内浇道332和下内浇道333从上至下布置，其一端分别与横浇道32相连接，在实际设计时，上内浇道331、中内浇道332和下内浇道333在与横浇道32相连接时可以公共重叠路径的管道，即中内浇道332可以公共上内浇道331与横浇道32相连接的一部分管道，下内浇道333可以公共上内浇道331和中内浇道332与横浇道32相连接的一部分管道（如图1所示）；上内浇道331的另一端与渣包外壁冷模11的上部（即渣包外壁上冷模114）相连接，并与渣包外壁冷模11同渣包内壁冷模21之间形成的渣包铸造腔13相连通，以便向渣包铸造腔13中浇注钢水；内浇道332的另一端与外壁模的中部（即外壁中冷模）相连接，并与渣包外壁冷模11同渣包渣包铸造腔13内壁模之间形成的渣包铸造腔13相连通，以便向渣包铸造腔13中浇注钢水；下内浇道333的另一端与渣包铸造腔13外壁模的下部（即外壁下冷模）相连接，并与渣包外壁冷模11同渣包内壁冷模21之间形成的渣包铸造腔13相连通，以便向渣包铸造腔13中浇注钢水；整个内浇道33分成上中下三层（甚至可以设计成两层或者四层），即内浇道33设计成多层（阶梯结构，即可形成阶梯式浇道***），便于快速同步浇注渣包各部位的钢水，除了提高浇注速度外，还便于渣包整体同步凝固成型，增强渣包的结构强度。

下内浇道333为六根，六根下内浇道333沿圆环形横浇道32均匀布置，每根内径为φ50～70mm（一般为φ60mm）；中内浇道332为六根，六根中内浇道332沿圆环形横浇道32均匀布置，每根内径为φ50～70mm（一般为φ60mm）；上内浇道331为八根，六根上内浇道331沿圆环形横浇道32均匀布置，每根内径为φ50～70mm（一般为φ60mm）。

上内浇道331、中内浇道332和下内浇道333外均包裹有90～110mm（一般为100mm）的树脂砂，以防止浇注跑水。

冒口模包括冒口箱41和冒口砂型42，冒口砂型42位于冒口箱41内，冒口箱41和冒口砂型42安装在渣包铸造外模与渣包铸造内模上部，冒口砂型42上设有上下贯通并与渣包铸造外模同渣包铸造内模之间形成的渣包铸造腔13上端相连通的冒口421，冒口421为多个（图4示出的为8个），多个冒口421沿渣包铸造腔13周向均布。

冒口421的模数设计为0.8～0.9倍铸件模数，使铸件工艺出品率可控制在90%～93%，冒口421的高度为550～650mm（一般为600mm），直径为φ250～350（一般为φ300mm）。

一种渣包的铸造方法：如图7-9所示，以材质ZG230-450、渣包尺寸φ3440×2900mm的渣包铸造方法为例，其主要包括如下工艺步骤： 

一．制作铸造模

（1）．设坑

根据需要铸造渣包的大小设计并制作好铸造地坑；

（2）．制作渣包铸造外模和浇道***

根据要铸造的渣包5设计的大小与形状，制作好渣包外壁冷模11和渣包外形实样52；为了操作方便，可以将渣包外壁冷模11做成三段，即渣包外壁冷模11包括渣包外壁上冷模114、渣包外壁冷模11、渣包外壁下冷模116；渣包外形实样52的外形与要铸造的渣包5的外形相符合（形状基本一致），为施工方便，渣包外形实样52也可分为渣包底垫实样524、渣包外形下实样523、渣包外形中实样522和渣包外形上实样521四个独立部分；渣包底垫实样524可采用泡沫制作，渣包外形下实样523、渣包外形中实样522和渣包外形上实样521可采用型砂制作而成；

在地坑中做出底部平面，将渣包外壁冷模11放入地坑的底部平面上（如图7所示），然后将渣包外形实样52放在渣包外壁冷模11的内，渣包外壁冷模11与将渣包外形实样52之间空开一层外覆砂层117厚度的夹腔(即间隙)；即将渣包外壁下冷模116放入地坑的底部平面上，渣包底垫实样524安放在渣包外壁下冷模116的底部；然后将渣包外形下实样523安放在渣包外壁冷模11内并位于渣包底垫实样524之上，并使渣包外形下实样523外周与渣包外壁冷模11之间形成一定间隙（其实在设计尺寸时已经考虑了要留有间隙，以便能打入外覆砂层117，下面的其它相似的部位也存在同一问题，不再赘述），在渣包外形下实样523外周与渣包外壁冷模11之间的间隙中打入外覆砂层117（下段）；同时在渣包外壁冷模11连接好下内浇道333，并填埋好铸造砂（即制作好外砂型12的下部）；再将渣包外形中实样522安放在渣包外壁冷模11内并位于渣包外形下实样523之上，并使渣包外形中实样522外周与渣包外壁冷模11之间形成一定间隙，在渣包外形中实样522外周与渣包外壁冷模11之间的间隙中打入外覆砂层117（中段）；同时在渣包外壁冷模11连接好中内浇道332，并填埋好铸造砂（即制作好外砂型12的中部）；接着将渣包外形上实样521安放在渣包外壁冷模11内并位于渣包外形中实样522之上，并使渣包外形上实样521外周与渣包外壁冷模11之间形成一定间隙，在渣包外形上实样521外周与渣包外壁冷模11之间的间隙中打入外覆砂层117（上段）；同时在渣包外壁冷模11连接好上内浇道331、横浇道32、直浇道31，并填埋好铸造砂（即完成制作外砂型12）；

再依次取出渣包外形上实样521、渣包外形中实样522、渣包外形下实样523；在铸件水路面涂刷醇基锆英粉涂料，即在外覆砂层117内侧涂刷醇基锆英粉涂料；

（3）．制作渣包铸造内模和冒口模

如图8所示，根据要铸造的渣包5设计的大小与形状，制作好渣包内壁冷模21、渣包铸造内模芯盒23、冒口箱41和冒口实样；渣包铸造内模芯盒23中设有与渣包内腔相符合（形状基本相同）的型腔，也即设有与渣包内壁冷模21的外形相符合（形状基本相同）的型腔；为了操作方便，可以渣包内壁冷模21分别做成与渣包外壁冷模11基本相对应的三段，即渣包内壁冷模21包括渣包内壁上冷模211、渣包内壁中冷模212、渣包内壁下冷模213；渣包铸造内模芯盒23可采用型砂制作而成；渣包铸造内模芯盒23和冒口箱41一般采用木料制作而成，即均为木模；

将渣包铸造内模芯盒23摆在工作平台上，在渣包铸造内模芯盒23的型腔内摆放好芯盒硬撑231，芯盒硬撑231可以保证渣包铸造内模芯盒23与渣包内壁冷模21之间留有一定间隙（便于打入内覆砂层214），将渣包内壁下冷模213安放于芯盒硬撑231之上，打出两者之间覆砂层（即内覆砂层214下段）；再将渣包内壁中冷模212安放于渣包内壁下冷模213之上，连接渣包内壁中冷模212与渣包内壁下冷模213两者之间的螺栓，同样保持渣包内壁中冷模212与渣包铸造内模芯盒23留有一定间隙，打出渣包内壁中冷模212与渣包铸造内模芯盒23两者之间覆砂层（即内覆砂层214中段）；再将渣包内壁上冷模211安放于渣包内壁中冷模212之上，渣包内壁上冷模211与渣包铸造内模芯盒23两者之间留有一定间隙，连接渣包内壁上冷模211与渣包内壁中冷模212两者之间的螺栓，打出渣包内壁上冷模211与渣包铸造内模芯盒23两者之间覆砂层（即内覆砂层214上段）；以上覆砂层(内覆砂层214下段、内覆砂层214中段、内覆砂层214上段)共同组成内覆砂层214；做出渣包内壁冷模21各段的内侧面的泥芯挂砂层（即形成内砂型22），内砂型22厚度需大于200mm（一般为200-300 mm）；

再将冒口箱41安放于渣包铸造内模芯盒23之上，并将冒口实样摆在渣包外壁冷模11、渣包内壁冷模21上边沿处，多个冒口实样沿周向均布，利用吊钩将渣包内壁冷模21和内砂型22挂接在冒口箱41箱带上（以便吊装），打出冒口箱41型砂（即形成冒口砂型42），取出冒口实样，可在冒口砂型42上形成冒口421；然后将渣包内壁冷模21（包括其内的内砂型22和其上的内覆砂层214）和冒口箱41（包括其内的冒口砂型42）作为一个整体一同从渣包铸造内模芯盒23中吊出，再在渣包内壁冷模21和冒口箱41水路面（即在内覆砂层214外侧和冒口腔内侧）涂刷醇基锆英粉涂料；

再将渣包内壁冷模21（包括其内的内砂型22和其上的内覆砂层214）和冒口箱41（包括其内的冒口砂型42）安装入渣包铸造外模中，并使两者之间保持一间距，以形成可以铸造渣包的空腔（即渣包铸造腔13，如图1、9所示）；

（4）.烘模

采用电热风机吹120～250℃热空气对渣包铸造腔13进行烘烤5～8小时，采用电热风机烘模可缩短渣包铸造模的生产周期，减少了传统焦碳燃烧烘模能源消耗及污染物排放；

二．浇注

通过阶梯式浇道***（横浇道32、内浇道33和直浇道31）将液态ZG230-450材质以18～25吨每分钟的速度从渣包铸造腔13底部开始注入渣包铸造腔13内，浇注至冒口的0.9～1.0高度时停止浇注；浇注时液态ZG230-450材质的过热度在40～60℃（摄氏度）之间；大型铸钢件浇注温度的确定主要是参考液相线来确定的，浇注温度过高容易形成粘夹砂，还易产生钢水的二次氧化；过低钢液及铸型内的渣砂又不易浮出，冷模覆砂渣包浮渣砂条件较好，一般选择较小的过热度。该材质液相线温度1498℃，浇注温度1550℃左右（1550℃±10℃）；

浇注速度的确定，渣包覆砂层（内覆砂层214、外覆砂层117）一般都较薄，而且覆砂层高度较高，容易出现覆砂层剥落垮塌现象而影响渣包质量，选择较快的浇注速度有利于防止这种情况的发生；

在渣包铸造腔13得到要铸造的渣包5；

铸造后的渣包重约26200kg，浇注重约28250kg，铸件出品率达到了92.7%；该实例得到的渣包打箱割冒口正火加回火热处理，其机械性能各项指标均超过了JB/T6402-2006的性能要求，粗加工后进行超声波探伤检查，完全符合GB7233-87二级的要求，精加工后磁粉探伤也符合GB9444-2006二级要求。

对比实例1

如图10和图11所示，现有技术所采用的是传统渣包的整体铸造工艺，利用普通冒口进行补缩。铸件材质ZG230-450，渣包零件尺寸φ3440×2900mm，渣包铸件重26200kg，总浇重31100kg，浇注温度1550℃，浇注速度10吨每分钟，内浇口内侧面进水，6个腰圆形冒口均布，冒口高度700mm，宽度360mm，长度500mm，冒口锥度1：10。

该传统渣包铸造方法的缺点是：内外模均没有采用金属冷模，铸件模数大，补缩渣包铸件所需冒口也较大；中间坭芯较大，需要有专用的芯骨才能支撑起该坭芯，而且采用坭芯型砂消耗较大，造型成本较高；冒口高度较大，钢水对型壁压强大，铸件内外圆容易产生机械性粘砂，铸件清理困难；此渣包工艺出品率也仅为84.3%，比目前的冷模铸件工艺出品率还低8个百分点。

本发明不局限于上述的具体结构，只要是采用与本发明相同或者等同的铸造模或/和工艺步骤的渣包铸造方法或/和铸造模就落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种渣包的铸造模，其包括渣包铸造外模、渣包铸造内模、浇道***和冒口模；其特征是：

渣包铸造外模包括渣包外壁冷模(11)和外砂型(12)；渣包外壁冷模(11)为金属模；渣包外壁冷模(11)的内壁形状与要铸造的渣包(5)的外形相符合；外砂型(12)设在渣包外壁冷模(11)***；渣包外壁冷模(11)上设有可与浇道***相连接的孔；

渣包铸造内模包括渣包内壁冷模(21)和内砂型(22)；渣包内壁冷模(21)为金属模，渣包内壁冷模(21)的外壁形状与要铸造的渣包(5)的内壁形状相符合；内砂型(22)设在渣包内壁冷模(21)内腔中；   

渣包外壁冷模(11)与渣包内壁冷模(21)之间隔开一段距离，渣包外壁冷模(11)与渣包内壁冷模(21)之间形成用于铸造渣包的渣包铸造腔(13)；

浇道***埋设在外砂型(12)中，其为渣包外壁冷模(11)与渣包内壁冷模(21)之间形成的渣包铸造腔(13)相连通的管道***；

冒口模包括冒口砂型(42)，冒口砂型(42)安装在渣包铸造外模与渣包铸造内模上部，冒口砂型(42)上设有上下贯通并与渣包铸造外模同渣包铸造内模之间形成的渣包铸造腔(13)上端相连通的冒口(421)。

2.根据权利要求1所述的渣包的铸造模，其特征是：所述的渣包外壁冷模(11)为铁模；渣包外壁冷模(11)内壁下部设有底垫型腔(111)、筋板型腔(112)和吊把腔(113)；外砂型(12)由铸造砂、粘结剂制作而成；渣包内壁冷模(21)为铁模；内砂型(22)中间设有一内砂型空腔(221)，内砂型(22)由铸造砂、粘结剂制作而成；

渣包外壁冷模(11)和渣包内壁冷模(21)分别分为三段，即渣包外壁冷模(11)包括渣包外壁上冷模(114)、渣包外壁中冷模(115)、渣包外壁下冷模(116)，渣包外壁上冷模(114)、渣包外壁中冷模(115)、渣包外壁下冷模(116)依次相连接；渣包内壁冷模(21)包括渣包内壁上冷模(211)、渣包内壁中冷模(212)、渣包内壁下冷模(213)，渣包内壁上冷模(211)、渣包内壁中冷模(212)、渣包内壁下冷模(213)依次相连接。

3.根据权利要求1或2所述的渣包的铸造模，其特征是：所述的渣包外壁冷模(11)和渣包内壁冷模(21)的壁厚均为三十至五十毫米；渣包外壁冷模(11)的内壁和渣包内壁冷模(21)的外壁上还分别设有覆砂层，即外覆砂层(117)和内覆砂层(214)；覆砂层厚度均为35～45mm，覆砂层厚度按照T=B/2～3公式设计，其中T为覆砂层厚度，B为要铸造的渣包(5)的壁的厚度；覆砂层由高强度树脂砂制成，即制作覆砂层的材料为：70～140目擦洗砂、树脂和固化剂，其中树脂含量为1.8重量%，固化剂含量为树脂含量的25重量%，余量为擦洗砂；覆砂层上还涂刷有0.4～0.6mm厚的醇基锆英粉涂料层。

4.根据权利要求1或2所述的渣包的铸造模，其特征是：所述的浇道***为陶瓷管道***；浇道***分为直浇道(31)、横浇道(32)和内浇道(33)；横浇道(32)为一圆环形或圆弧形陶瓷管，其安设在渣包外壁冷模(11)的***的外砂型(12)中，其位置高度与渣包外壁冷模(11)的上边沿持平，横浇道(32)的内径为φ80～120mm；直浇道(31)为陶瓷管，其通过一端竖直安装在横浇道(32)上并与横浇道(32)相连通，其另一端连接有浇口杯，直浇道(31)为一根以上，一根以上的直浇道(31)沿横浇道(32)布置，中心点相距800～1200mm，直浇道(31)内径为φ80～120mm；内浇道(33)包括上内浇道(331)、中内浇道(332)和下内浇道(333)，其均为陶瓷管，上内浇道(331)、中内浇道(332)和下内浇道(333)从上至下布置，其一端分别与横浇道(32)相连接；上内浇道(331)的另一端与渣包外壁冷模(11)的上部相连接，并与渣包外壁冷模(11)同渣包内壁冷模(21)之间形成的渣包铸造腔(13)相连通；中内浇道(332)的另一端与外壁模的中部相连接，并与渣包外壁冷模(11)同渣包渣包铸造腔(13)内壁模之间形成的渣包铸造腔(13)相连通；下内浇道(333)的另一端与渣包铸造腔(13)外壁模的下部相连接，并与渣包外壁冷模(11)同渣包内壁冷模(21)之间形成的渣包铸造腔(13)相连通；下内浇道(333)为六根，六根下内浇道(333)沿圆环形横浇道(32)均匀布置，每根内径为50～70mm；中内浇道(332)为六根，六根中内浇道(332)沿圆环形横浇道(32)均匀布置，每根内径为φ50～70mm；上内浇道(331)为八根，六根上内浇道(331)沿圆环形横浇道(32)均匀布置，每根内径为50～70mm；上内浇道(331)、中内浇道(332)和下内浇道(333)外均包裹有90～110mm的树脂砂。

5.根据权利要求3所述的渣包的铸造模，其特征是：所述的浇道***为陶瓷管道***；浇道***分为直浇道(31)、横浇道(32)和内浇道(33)；横浇道(32)为一圆环形或圆弧形陶瓷管，其安设在渣包外壁冷模(11)的***的外砂型(12)中，其位置高度与渣包外壁冷模(11)的上边沿持平，横浇道(32)的内径为φ80～120mm；直浇道(31)为陶瓷管，其通过一端竖直安装在横浇道(32)上并与横浇道(32)相连通，其另一端连接有浇口杯，直浇道(31)为一根以上，一根以上的直浇道(31)沿横浇道(32)布置，中心点相距800～1200mm，直浇道(31)内径为φ80～120mm；内浇道(33)包括上内浇道(331)、中内浇道(332)和下内浇道(333)，其均为陶瓷管，上内浇道(331)、中内浇道(332)和下内浇道(333)从上至下布置，其一端分别与横浇道(32)相连接；上内浇道(331)的另一端与渣包外壁冷模(11)的上部相连接，并与渣包外壁冷模(11)同渣包内壁冷模(21)之间形成的渣包铸造腔(13)相连通；中内浇道(332)的另一端与外壁模的中部相连接，并与渣包外壁冷模(11)同渣包渣包铸造腔(13)内壁模之间形成的渣包铸造腔(13)相连通；下内浇道(333)的另一端与渣包铸造腔(13)外壁模的下部相连接，并与渣包外壁冷模(11)同渣包内壁冷模(21)之间形成的渣包铸造腔(13)相连通；下内浇道(333)为六根，六根下内浇道(333)沿圆环形横浇道(32)均匀布置，每根内径为50～70mm；中内浇道(332)为六根，六根中内浇道(332)沿圆环形横浇道(32)均匀布置，每根内径为φ50～70mm；上内浇道(331)为八根，六根上内浇道(331)沿圆环形横浇道(32)均匀布置，每根内径为50～70mm；上内浇道(331)、中内浇道(332)和下内浇道(333)外均包裹有90～110mm的树脂砂。

6.根据权利要求1或2所述的渣包的铸造模，其特征是：所述的冒口模还包括冒口箱(41)，冒口箱(41)位于冒口砂型(42)***；冒口(421)为多个，多个冒口(421)沿渣包铸造腔(13)周向均布；冒口(421)的模数设计为0.8～0.9倍铸件模数，冒口(421)的高度为550～650mm，直径为φ250～350。

7.一种渣包的铸造方法，其特征是：其包括如下工艺步骤： 

一．制作铸造模

（1）．设坑

根据需要铸造渣包的大小设计并制作好铸造地坑；

（2）．制作渣包铸造外模和浇道***

根据要铸造的渣包(5)设计的大小与形状，制作好渣包外壁冷模(11)和渣包外形实样(52)；渣包外形实样(52)的外形与要铸造的渣包(5)的外形或要铸造的渣包的外形相符合；

在地坑中做出底部平面，将渣包外壁冷模(11)放入地坑的底部平面上，然后将渣包外形实样(52)放在渣包外壁冷模(11)的内，渣包外壁冷模(11)与将渣包外形实样(52)之间空开一层外覆砂层(117)厚度的夹腔，在该夹腔中打入外覆砂层(117)；

在渣包外壁冷模(11)连接好上浇道***，并填埋好外砂型(12)； 

再取出渣包外形实样(52)； 

（3）．制作渣包铸造内模和冒口模

根据要铸造的渣包(5)设计的大小与形状，制作好渣包内壁冷模(21)、渣包铸造内模芯盒(23)、冒口箱(41)和冒口实样；渣包铸造内模芯盒(23)中设有与渣包内壁冷模(21)的外形相符合的型腔； 

将渣包铸造内模芯盒(23)摆在工作平台上，在渣包铸造内模芯盒(23)的型腔内摆放好芯盒硬撑(231)，可保证渣包铸造内模芯盒(23)与渣包内壁冷模(21)之间留有便于打入内覆砂层(214)的间隙；渣包内壁冷模(21)安放至渣包铸造内模芯盒(23)内并座落在芯盒硬撑(231)上，在渣包铸造内模芯盒(23)与渣包内壁冷模(21)之间的间隙中打入内覆砂层(214)；在渣包内壁冷模(21)中做好内砂型(22)； 

再将冒口箱(41)安放于渣包铸造内模芯盒(23)之上，并将冒口实样摆在渣包外壁冷模(11)、渣包内壁冷模(21)上边沿处，在冒口箱(41)内做出冒口砂型(42)，取出冒口实样，可在冒口砂型(42)上形成冒口(421)；然后将渣包内壁冷模(21)连同其上的内砂型(22)和内覆砂层(214)、冒口箱(41)连同其内的冒口砂型(42)从渣包铸造内模芯盒(23)中吊出，安装入渣包铸造外模的渣包外壁冷模(11)中，并使两者之间保持一间距，以形成可以铸造渣包的渣包铸造腔(13)；

（4）.烘模

采用热风烘模至干燥；

二．浇注

通过浇道***将铸造液注入渣包外壁冷模(11)与渣包内壁冷模(21)之间的渣包铸造腔(13)内，冷却，得到渣包。

8.根据权利要求7所述的渣包的铸造方法，其特征是： 

步骤一（1），渣包设计尺寸φ3440×2900mm；

步骤一（4），采用电热风机吹120～250℃热空气对渣包铸造腔(13)进行烘烤5～8小时。

9.根据权利要求7所述的渣包的铸造方法，其特征是：

步骤一（2），制作的渣包外壁冷模(11)为三段，即渣包外壁冷模(11)包括渣包外壁上冷模(114)、渣包外壁中冷模(115)、渣包外壁下冷模(116)；渣包外形实样(52)包括渣包底垫实样(524)、渣包外形下实样(523)、渣包外形中实样(522)和渣包外形上实样(521)四个部分；浇道***分为直浇道(31)、横浇道(32)和内浇道(33)，内浇道(33)包括上内浇道(331)、中内浇道(332)和下内浇道(333)；从下而上依次放入渣包外壁冷模(11)的各段和渣包外形实样(52)的各部分，从下而上逐步打造好外覆砂层(117)，从下而上依次连接好内浇道(33)、横浇道(32)和直浇道(31)；再依次取出渣包外形上实样(521)、渣包外形中实样(522)、渣包外形下实样(523)、垫底实样（524）； 

步骤一（3），渣包内壁冷模(21)分为与渣包外壁冷模(11)基本相对应的三段，即渣包内壁冷模(21)包括渣包内壁上冷模(211)、渣包内壁中冷模(212)、渣包内壁下冷模(213)；将渣包内壁冷模(21)各段从下而上依次安放至渣包铸造内模芯盒(23)内，与此同时从下而上逐步打出其间的内覆砂层(214)；内砂型(22)厚度需为200～300mm；冒口实样为多个，多个冒口实样沿周向均布；在渣包内壁冷模(21)上的内覆砂层(214)外侧和冒口砂型(42)上的冒口(421)涂刷醇基锆英粉涂料。

10.根据权利要求7或8或9所述的渣包的铸造方法，其特征是：

步骤二，铸造液为液态ZG230-450材质，将液态ZG230-450材质以18～25吨每分钟的速度从渣包铸造腔(13)底部开始注入渣包铸造腔(13)内，浇注至冒口的0.9～1.0高度时停止浇注；浇注时液态ZG230-450材质的过热度在40～60℃；得到的渣包冷却后打箱割冒口正火加回火热处理。