CN114346168A - 一种耐热铸铁冷却壁的铸造模具及铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种耐热铸铁冷却壁的铸造模具及铸造方法，包括上砂型，下砂型，砂芯，上砂型，下砂型和砂芯之间设有冷却壁本体铸造腔、浇注***和缩颈冒口，浇注***包括有直浇道、横浇道和内浇道，横浇道连接在直浇道底部，横浇道设有两个，两个横浇道分别设置在直浇道左右两侧，两个横浇道与直浇道之间连接有过滤***，每个横浇道下方均连接有内浇道，缩颈冒口连接在冷却壁本体铸造腔顶面上；该铸造方法包括以下步骤：1）型砂、芯砂准备；2）造型；3）起模；4）烘烤；5）熔炼；6）浇注；本发明有益效果：抗热疲劳、耐磨损，能够批量生产，减少冷却壁本体开裂水管漏水的机会，满足使用要求，提高使用寿命，降低资源浪费，提升经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及冶金高炉中冷却部件制造技术领域，具体涉及一种耐热铸铁冷却壁的铸造模具及铸造方法。
背景技术
冷却壁是炼铁高炉内的重要冷却部件, 主要起保护高炉炉壳和使炉内冶金过程能顺利持续进行的作用, 其质量的优劣对炼铁高炉的使用寿命影响很大。高炉操作炉型的频繁变化会使冷却壁内表面的温度产生波动。由于温度的波动，使冷却壁变形，内应力发现变化，天长日久，反复发生，产生热疲劳，致使冷却壁破损。
现有技术生产的灰铸铁冷却壁经常出现冷却壁本体开裂水管漏水的情况，严重影响高炉生产过程的正常运行，因此急需一种具有抗热疲劳、耐磨损的耐热铸铁冷却壁，减少冷却壁本体开裂的机会，满足使用要求，提高使用寿命，降低资源浪费，提升经济效益。
发明内容
为克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种生产出的耐热铸铁冷却壁能够满足设备规格书的相关要求，使耐热铸铁冷却壁在使用中具有抗热疲劳、耐磨损，能够批量生产，减少冷却壁本体开裂水管漏水的机会，满足使用要求，提高使用寿命，降低资源浪费，提升经济效益。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种耐热铸铁冷却壁的铸造模具，包括上砂型，下砂型，砂芯，上砂型，下砂型和砂芯之间设有冷却壁本体铸造腔、浇注***和缩颈冒口，浇注***包括有直浇道、横浇道和内浇道，横浇道连接在直浇道底部，横浇道设有两个，两个横浇道分别设置在直浇道左右两侧，横浇道伸出直浇道，两个横浇道与直浇道之间连接有过滤***，每个横浇道下方均连接有内浇道，内浇道连通冷却壁本体铸造腔和浇注***，缩颈冒口连接在冷却壁本体铸造腔顶面上。
冷却壁本体铸造腔下方设有冷铁。
所述的过滤***为硅胶过滤片，硅胶过滤片的数量为两个。
横浇道远离直浇道的一端连接有集渣冒口，集渣冒口连接在横浇道顶部。
所述的内浇道采用Φ30陶管制成，数量为四个。
所述的直浇道采用Φ80陶管制成。
横浇道与直浇道相互垂直，内浇道设置四个，四个内浇道分别设置在横浇道下方。
一种耐热铸铁冷却壁的铸造方法,该方法包括以下步骤：
（1）型砂、芯砂准备：将石英砂、呋喃树脂、固化剂按质量百分比计：呋喃树脂加入量占石英砂量的1.0%～1.25 %，固化剂加入量占呋喃树脂量的45%～60 %，开动自动混砂机，测试型砂的使用时间控制在6-10min，要求试样抗拉强度≥0.8 MPa的配方即可使用；
（2）造型
a.造上砂型：在上箱模板固定好进出水管定位棒和螺栓孔芯头定位棒、按工艺要求放置好缩颈冒口后放置砂箱，然后开动混砂机开始造上型砂，放砂过程中用捣砂棒不断紧实，砂箱放满后紧实刮平；
b.造下砂型：固定好内浇道、放置好冷铁后后放置砂箱，然后开动混砂机开始造型，砂层厚度达到100mm，砂层紧实，混砂机旋转一周用时控制在3-6分钟；
c.制砂芯：芯盒放置好后开动混砂机开始制芯，用捣砂棒紧实；
（3）起模：砂型30-40分钟后起模、取芯，将上、下砂型从模板上吊起后翻箱，将硬化后的砂芯从芯盒中吊出，起模后2小时开始涂刷砂型表面，涂料总厚度0.8-1.2mm；
（4）烘烤：将冷却水管固定在上箱砂型上进行烘烤，每个盖箱烘烤20～30分钟，烘烤结束后合箱；
（5）熔炼：废钢、回炉料、Z18生铁加入中频炉，增碳剂按3%加入，炉料分2批次加入，第一批加入60%，待第一批炉料熔化后加入剩余部分炉料；待炉料全部熔清取样分析后加入Cr、Mn、Si合金；
（6）浇注：处理好的铁水从浇口杯进入直浇道1、横浇道3并经过内浇道5均匀进入进行浇注、成型后落砂，即形成耐热铸铁冷却壁，浇注温度：1310-1330℃，浇注时间120-180S，浇注后保温12小时打箱，取出成型的耐热铸铁冷却壁。
进一步所述步骤（4）中的浇包烘烤温度为400-600℃，待中频炉炉内温度达到1390-1420℃时出炉，出炉前扒净熔渣，扒完渣后撒聚渣剂覆盖铁水表面。
进一步所述步骤（5）中采取一次出铁至浇包进行脱氧、孕育处理，脱氧剂加入量0.4%，孕育剂加入量0.5%，脱氧孕育处理后将浇包内的铁水倒入浇口杯开始浇注。
进一步所述步骤（3）中的涂料总厚度0.8-1.2mm；其中，第一遍涂料波美度40～45，第二遍涂料波美度50～55，第三遍涂料波美度35～40，砂芯每遍涂刷1/3面积后点火燃烧，涂刷完后及时清除砂芯表面杂物，等砂型表面温度冷至常温后再涂刷下一遍涂料。
一种耐热铸铁冷却壁，按质量百分比计：耐热铸铁冷却壁化学成分为C：3.5-3.6％，Si：1.5-2.2％，Mn：0.7-0.9％，P：≤0.07％，S：0.03％，Cr:0.5-1.0%，余量为铁。
本发明的有益效果是：
1）本发明耐热铸铁冷却壁通过成分设计、采用缩颈冒口和硅胶过滤片、严格控制化学成分等铸造的耐热铸铁冷却壁，按照标准检验后达到使用要求，满足批量生产条件，提高了耐热铸铁冷却壁工艺成品率，生产的耐热铸铁冷却壁性能稳定，能够满足冷却壁设备规格书要求，耐热铸铁冷却壁能够在恶劣环境条件下工作，使耐热铸铁冷却壁在使用中具有抗热疲劳、耐磨损的特点，减少耐热铸铁冷却壁本体开裂的概率，提高了冷却壁的使用寿命。
2）本发明通过设置内浇道，且沿下砂型端面分布，每一个内浇道尺寸为φ30，采用陶管制成，从而保证了浇注***为全开放式，防止了注入时铁水出现紊流。
3）本发明通过冷却壁两端放置两个缩颈冒口，缩颈冒口的尺寸为φ140mm*120mm*350mm，从而保证了铸件充型所需的压头和铸件组织的致密性。
4）通过在横浇道上布置两个硅胶过滤片，保证在浇注过程中铁液中的渣子不进入型腔，保证了冷却壁本体内部组织没有夹砂、夹渣缺陷。
5）本发明浇注温度在1310-1330℃，浇注速度为120S-180S之间，防止了浇注速度过快，夹渣物及气体排出困难，易造成铸件夹渣或气孔。
6）本发明通过局部放置冷铁，保证了耐热铸铁冷却壁的基体组织符合设计标准。
7）本发明通过化学成分设计，增加了冷却壁的基体组织珠光体的含量，提高了冷却壁的强度。
附图说明
图1为本发明中一种耐热铸铁冷却壁立体结构铸造图。
图2为本发明一种耐热铸铁冷却壁的浇筑装置的结构示意图。
图3为本发明中缩颈冒口的结构示意图。
图中：1.直浇道，2.硅胶过滤片，3.横浇道，4、集渣冒口，5.内浇道，6、冷却壁本体铸造腔，7.冷铁，8.缩颈冒口。
具体实施方式
以下将结合附图1-3对本发明做进一步的说明。
一种耐热铸铁冷却壁的铸造模具，包括上砂型，下砂型，砂芯，上砂型，下砂型和砂芯之间设有冷却壁本体铸造腔6、浇注***和缩颈冒口8，浇注***包括有直浇道1、横浇道3和内浇道5，横浇道3连接在直浇道1底部，横浇道3设有两个，两个横浇道3分别设置在直浇道1左右两侧，横浇道3伸出直浇道1，两个横浇道3与直浇道1之间连接有过滤***，每个横浇道3下方均连接有内浇道5，内浇道5连通冷却壁本体铸造腔6和浇注***，缩颈冒口8连接在冷却壁本体铸造腔6顶面上。
冷却壁本体铸造腔6下方设有冷铁7。
所述的过滤***为硅胶过滤片2，硅胶过滤片2的数量为两个。
横浇道3远离直浇道1的一端连接有集渣冒口4，集渣冒口4连接在横浇道3顶部。
所述的内浇道5采用Φ30陶管制成，数量为四个。
所述的直浇道1采用Φ80陶管制成。
所述缩颈冒口8的尺寸为φ140mm*120mm*350mm，从而保证了铸件充型所需的压头和铸件组织的致密性。
横浇道3与直浇道1相互垂直，内浇道5设置四个，四个内浇道分别设置在横浇道3下方。
本发明一种耐热铸铁冷却壁的铸造方法，采用砂型铸造，砂型由上砂型和下砂型、型芯组成，冷却水管防渗碳涂料涂刷、烘干、合型，该制备方法包括以下步骤：
（1）型砂、芯砂准备：将石英砂、呋喃树脂、固化剂按质量百分比计：呋喃树脂加入量占石英砂量的1.0%～1.25 %，固化剂加入量占呋喃树脂量的45%～60 %，开动自动混砂机，测试型砂的使用时间控制在6-10min，要求试样抗拉强度≥0.8 MPa的配方即可使用；
（2）造型
a.造上砂型：在上箱模板固定好进出水管定位棒和螺栓孔芯头定位棒、按工艺要求放置好缩颈冒口8后放置砂箱，然后开动混砂机开始造上型砂，放砂过程中用捣砂棒不断紧实，砂箱放满后紧实刮平；
b.造下砂型：固定好内浇道、放置好冷铁后后放置砂箱，然后开动混砂机开始造型，砂层厚度达到100mm，砂层紧实，混砂机旋转一周用时控制在3-6分钟；
c.制砂芯：芯盒放置好后开动混砂机开始制芯，用捣砂棒紧实；
（3）起模：砂型30-40分钟后起模、取芯，将上、下砂型从模板上吊起后翻箱，将硬化后的砂芯从芯盒中吊出，起模后2小时开始涂刷砂型表面，涂料总厚度0.8-1.2mm；
（4）烘烤：将冷却水管固定在上箱砂型上进行烘烤，每个盖箱烘烤20～30分钟，烘烤结束后合箱；
（5）熔炼：废钢、回炉料、Z18生铁加入中频炉，增碳剂按3%加入，炉料分两批次加入，第一批加入60%，待第一批炉料熔化后加入剩余部分炉料；待炉料全部熔清取样分析后加入Cr、Mn、Si合金；
（6）浇注：处理好的铁水从浇口杯进入直浇道1、横浇道3并经过内浇道5均匀进入进行浇注、成型后落砂，即形成耐热铸铁冷却壁，浇注温度：1310-1330℃，浇注时间120-180S，浇注后保温12小时打箱，取出成型的耐热铸铁冷却壁。
进一步所述步骤（4）中的浇包烘烤温度为400-600℃，待中频炉炉内温度达到1390-1420℃时出炉，出炉前扒净熔渣，扒完渣后撒聚渣剂覆盖铁水表面。
进一步所述步骤（5）中采取一次出铁至浇包进行脱氧、孕育处理，脱氧剂加入量0.4%，孕育剂加入量0.5%，脱氧孕育处理后将浇包内的铁水倒入浇口杯开始浇注。
进一步所述步骤（3）中的涂料总厚度0.8-1.2mm；其中，第一遍涂料波美度40～45，第二遍涂料波美度50～55，第三遍涂料波美度35～40，砂芯每遍涂刷1/3面积后点火燃烧，涂刷完后及时清除砂芯表面杂物，等砂型表面温度冷至常温后再涂刷下一遍涂料。
进一步所述步骤（4）中的浇包烘烤温度为400-600℃，待中频炉炉内温度达到1390-1420℃时出炉，出炉前扒净熔渣，扒完渣后撒聚渣剂覆盖铁水表面。
进一步所述步骤（5）中采取一次出铁至浇包进行脱氧、孕育处理，脱氧剂加入量0.4%，孕育剂加入量0.5%，脱氧孕育处理后将浇包内的铁水倒入浇口杯开始浇注。
进一步所述步骤（3）中的涂料总厚度0.8-1.2mm；其中，第一遍涂料波美度40～45，第二遍涂料波美度50～55，第三遍涂料波美度35～40，砂芯每遍涂刷1/3面积后点火燃烧，涂刷完后及时清除砂芯表面杂物，等砂型表面温度冷至常温后再涂刷下一遍涂料。
一种耐热铸铁冷却壁，按质量百分比计：耐热铸铁冷却壁化学成分为C：3.5-3.6％，Si：1.5-2.2％，Mn：0.7-0.9％，P：≤0.07％，S：0.03％，Cr:0.5-1.0%，余量为铁。
Claims (10)
1.一种耐热铸铁冷却壁的铸造模具，包括上砂型，下砂型，砂芯，其特征在于：上砂型，下砂型和砂芯之间设有冷却壁本体铸造腔（6）、浇注***和缩颈冒口（8），浇注***包括有直浇道（1）、横浇道（3）和内浇道（5），横浇道（3）连接在直浇道（1）底部，横浇道（3）设有两个，两个横浇道（3）分别设置在直浇道（1）左右两侧，横浇道（3）伸出直浇道（1），两个横浇道（3）与直浇道（1）之间连接有过滤***，每个横浇道（3）下方均连接有内浇道（5），内浇道（5）连通冷却壁本体铸造腔（6）和浇注***，缩颈冒口（8）连接在冷却壁本体铸造腔（6）顶面上。
2.如权利要求1所述的一种耐热铸铁冷却壁的铸造模具，其特征在于：冷却壁本体铸造腔（6）下方设有冷铁（7）。
3.如权利要求1所述的一种耐热铸铁冷却壁的铸造模具，其特征在于：所述的过滤***为硅胶过滤片（2），硅胶过滤片（2）的数量为两个。
4.如权利要求1所述的一种耐热铸铁冷却壁的铸造模具，其特征在于：横浇道（3）远离直浇道（1）的一端连接有集渣冒口（4），集渣冒口（4）连接在横浇道（3）顶部。
5.如权利要求3所述的一种耐热铸铁冷却壁的铸造模具，其特征在于：所述的内浇道（5）采用Φ30陶管制成，数量为四个。
6.一种耐热铸铁冷却壁的铸造方法，包括如权利要求1所述一种耐热铸铁冷却壁铸造模具，其特征在于：
该铸造方法包括以下步骤：
（1）型砂、芯砂准备：将石英砂、呋喃树脂、固化剂按质量百分比计混合，开动自动混砂机，测试型砂的使用时间控制在6-10min，要求试样抗拉强度≥0.8 MPa的配方即可使用；
（2）造型
a.造上砂型：在上箱模板固定好进出水管定位棒和螺栓孔芯头定位棒、按工艺要求放置好缩颈冒口（8）后放置砂箱，然后开动混砂机开始造上型砂，放砂过程中用捣砂棒不断紧实，砂箱放满后紧实刮平；
b.造下砂型：固定好内浇道（5）、放置好冷铁后后放置砂箱，然后开动混砂机开始造型，砂层厚度达到100mm，砂层紧实，混砂机旋转一周用时控制在3-6分钟；
c.制砂芯：芯盒放置好后开动混砂机开始制芯，用捣砂棒紧实；
（3）起模：砂型30-40分钟后起模、取芯，将上、下砂型从模板上吊起后翻箱，将硬化后的砂芯从芯盒中吊出，起模后2小时开始涂刷砂型表面；
（4）烘烤：将冷却水管固定在上箱砂型上进行烘烤，每个盖箱烘烤20～30分钟，烘烤结束后合箱；
（5）熔炼：废钢、回炉料、Z18生铁加入中频炉，增碳剂按3%加入，炉料分两批次加入，第一批加入60%，待第一批炉料熔化后加入剩余部分炉料；待炉料全部熔清取样分析后加入Cr、Mn、Si合金；
（6）浇注：处理好的铁水从浇口杯进入直浇道（1）、横浇道（3）并经过内浇道（5）均匀进入进行浇注、成型后落砂，即形成耐热铸铁冷却壁，浇注后保温12小时打箱，取出成型的耐热铸铁冷却壁，浇注温度：1310-1330℃，浇注时间120-180S。
7.如权利要求6所述的一种耐热铸铁冷却壁的铸造方法，其特征在于：所述步骤（4）中的浇包烘烤温度为400-600℃，待中频炉炉内温度达到1390-1420℃时出炉，出炉前扒净熔渣，扒完渣后撒聚渣剂覆盖铁水表面。
8.如权利要求6所述的一种耐热铸铁冷却壁的铸造方法，其特征在于：所述步骤（5）中采取一次出铁至浇包进行脱氧、孕育处理，脱氧剂加入量0.4%，孕育剂加入量0.5%，脱氧孕育处理后将浇包内的铁水倒入浇口杯开始浇注。
9.如权利要求6所述的一种耐热铸铁冷却壁的铸造方法，其特征在于：所述步骤（3）中的涂料总厚度0.8-1.2mm。
10.如权利要求6所述使用一种耐热铸铁冷却壁铸造方法浇筑的耐热铸铁冷却壁，其特征在于，按质量百分比计：耐热铸铁冷却壁化学成分为C：3.5-3.6％，Si：1.5-2.2％，Mn：0.7-0.9％，P：≤0.07％，S：0.03％，Cr:0.5-1.0%，余量为铁。
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