高锰钢衬板的无冒口铸造工艺

摘 要：由于高锰钢收缩大，补缩冒口大，导热率低，铸态为渗碳体组织易形成柱状组织，裂纹倾向大，在淬火前不能用氧-乙炔切割冒口，为解决高锰钢补缩冒口大及切割固难，依据衬板的使用工况，虽然体收缩大，但它熔点较低（1340℃），特别是该钢具有较高的流动性，即使接近熔点温度也能进行浇注，采用低温浇注，有效地减少液态收缩，用消失模真空浇注能确保铸件同时凝固[1]，提出了无冒口铸造工艺，就分厂现有条件，进行了生产试验，经厂家2年多使用验证，寿命情况良好，创造了可观的经济效益。

关键词：衬板;无冒口;工艺;效益

1 衬板工作状况

用此工艺生产的2种衬板如下图1，图2所示。前者用于Φ2.7×5米磨机，后者用于Φ2.1×4米磨机。以前者为例：120块衬板（24块围成1圈）用长螺栓固定于两端封闭的Φ2.7m圆筒内壁上，铁矿石从圆筒一端送入，被转动的筒体带上半空自由落下破碎成小块，再经一定时间碎成铁粉从另一端排出。

2 可行性分析

（1）该衬板壁厚比较均匀，用消失模真空浇注能确保铸件同时凝固[1]，无冒口时铸件中心处会出现宽度不等的（视铸件壁厚）一条轴线疏松带，使用中当壁厚减薄到一定程度时（图中细实线）无论是否达到疏松带或尚未达到疏松带，衬板即需更换了。

（2）从使用情况看，衬板属于被动受力凿削磨损铸件，这种工作状况即使铸件中心处存在疏松区也不会影响铸件使用[2]，鉴于此，分厂技术人员大胆提出用消失模无冒口铸造这类衬板，经过1个月的生产试验，2年多的使用验证，此法生产的衬板性能完全满足厂家使用条件，为我分厂创造了可观的经济效益。

3 工艺要点

3.1 苯板及涂料要求

（1）所有苯板密度必须大于18kg/m?，且必须经干燥处理。

（2）模样尺寸要依据苯板质量增减缩尺大小，以保证铸件几何尺寸。

（3）涂料的涂挂性要好，透气性要佳，涂层厚度应大于2mm，分厂生产这两种衬板所用涂料是自配的，涂料成分如下：骨料：电熔镁砂粉;辅料：白乳胶，锂基膨润土，水溶性酚醛树脂，CMC.六偏磷酸钠[3，4]。

3.2 涂层烘干要求

模样要浸涂两遍，涂层厚度2mm以上，第一遍烘干时间要保证6小时，第二遍烘干时间要保证8小时以上。模样装箱前必须确保涂层完全干透，否则不能装箱。

3.3 装箱工艺要求

分厂所用砂箱尺寸：1500mm×1500mm×1300mm，五面抽真空。所用干砂为擦洗石英砂，装箱工艺简图如图3：内浇口与铸件.各浇口连接处要用耐火泥封好。装箱时每装300mm高必须振实后才能再装下一层，直至装满箱为止，不能边装砂边振动[5]。

4 钢水熔炼成分及浇注要求

钢水采用5t电弧炉熔炼，成份应符合国标ZGMn13-2要求，其化学成分为（%）：C：0.90～1.50%，Mn10.0～15.0%，Si：0.30～1.0%，S≤0.05%，P≤0.10%。用8t漏包浇注，温度一定要控制好，钢水要在钢包中镇静6分钟以上浇注。浇注温度不能太高，控制在1420—1430℃  （热电偶温度） 。分厂用 Φ12钢棍插入钢包数秒后拿出看粘钢情况控制。浇注时，真空泵要提前3分钟开启，以确保砂箱内真空不失真。真空度为0.45—0.5Mpa之间。浇注过程中不能斷流，浇口杯一定要浇满。

5 热处理

铸件经清砂抛丸处理后进行水韧处理，升温速度控制在100℃/h以下，保温温度1080—1100℃ 。分厂依据装炉情况和铸件壁厚保温4小时后水淬。入水温度 ≥960 ℃ ，水池水量要大于铸件重量10倍以上，铸件水淬前水池水温要低于35 ℃ ，水中冷却40分钟后出水，自然干燥后休整入库[1，5]。

6 结论

分厂分别为营口老边铁矿，通钢板石沟铁矿各生产一套，各自用于装机生产，经8个月装机运行生产没有不良反应，到目前为止，分厂用此工艺为以上两家企业各生产3套该种衬板，使用中均无质量问题，取得良好的效果。既提高了铸件质量和工艺出品率提高20%以上，取消了冒口切割工序，省工省料，大大降低了工人的劳动强度，该工艺可行，值得推广。

参考文献：

[1]张增志.耐磨高锰钢[M].北京：冶金工业出版社，2002.

[2]杜西灵，杜磊.钢铁耐磨铸件铸造技术[M].广州：广东科技出版社，2006.

[3]黄天佑.消失模铸造技术[M].北京：机械工业出版社，2004.

[4]陶杰.消失模铸造方法与技术[M].南京：江苏科技出版社，2003.

[5]胡祖尧，邓宏运，章舟.高锰钢铸造生产及应用实例[M].北京：化学工业出版社，2010.

作者简介：路金川（1976-），男，黑龙江萝北人，本科，工程师，研究方向：铸造技术。