高錳鋼鑄件生產(chǎn)的探討課件

1、高錳鋼鑄件生產(chǎn)的探討高錳鋼鑄件生產(chǎn)的探討中福鑄造材料（青島）有限公司中福鑄造材料（青島）有限公司市場總監(jiān)市場總監(jiān)諸葛勝諸葛勝incentzhugesino-探討高錳鋼鑄造的意義探討高錳鋼鑄造的意義我們已經(jīng)知道：我們已經(jīng)知道： 高錳鋼鑄件的價格已經(jīng)全球化了高錳鋼鑄件的價格已經(jīng)全球化了有些還很低有些還很低 設(shè)計鑄件斷面趨向越來越厚大設(shè)計鑄件斷面趨向越來越厚大有時甚至沒有砂芯有時甚至沒有砂芯 鑄件的質(zhì)量不太容易評定鑄件的質(zhì)量不太容易評定造成有時鑄件銷售僅僅取決于價格造成有時鑄件銷售僅僅取決于價格 對產(chǎn)品的設(shè)計制造很難預(yù)測！對產(chǎn)品的設(shè)計制造很難預(yù)測！本報告希望能幫助我們了解合

2、金的特性，大概要求及其一些生產(chǎn)方法。本報告希望能幫助我們了解合金的特性，大概要求及其一些生產(chǎn)方法。 希望通過對這種材料的很好理解，通過提高我們正確、快速判定問題的能力，滿足鑄件希望通過對這種材料的很好理解，通過提高我們正確、快速判定問題的能力，滿足鑄件的要求和用戶的需求，以此來滿足工業(yè)的要求。的要求和用戶的需求，以此來滿足工業(yè)的要求。本報告包含高錳鋼鑄件生產(chǎn)的以下方面內(nèi)容：本報告包含高錳鋼鑄件生產(chǎn)的以下方面內(nèi)容： 第一部分第一部分 高錳鋼材質(zhì)高錳鋼材質(zhì) 第二部分第二部分 凝固特性凝固特性 第三部分第三部分 晶粒大小的影響晶粒大小的影響 第四部分第四部分 補縮距離的設(shè)想補縮距離的設(shè)想 第五部分第

3、五部分 冒口縮頸的設(shè)想冒口縮頸的設(shè)想 第六部分第六部分 冒口的計算冒口的計算 第七部分第七部分 澆注系統(tǒng)的計算澆注系統(tǒng)的計算 第八部分第八部分 鑄件缺陷的分析鑄件缺陷的分析高錳鋼鑄件的生產(chǎn)高錳鋼鑄件的生產(chǎn)第一部分第一部分 高錳鋼材料本身特性高錳鋼材料本身特性 (Mn13)高錳鋼高錳鋼 材質(zhì)材質(zhì)奧氏體高錳是是由奧氏體高錳是是由Robert Hadfield 先生由先生由1882發(fā)明的，它具體特獨的性能：發(fā)明的，它具體特獨的性能： 高強(qiáng)度高強(qiáng)度/韌性韌性 高延伸率高延伸率 沒有磁性沒有磁性 出色的耐磨性能出色的耐磨性能 使用過程中硬化（冷作硬化）使用過程中硬化（冷作硬化）Hadfields鋼的典型

4、成分范圍鋼的典型成分范圍:1.05 1.35 % 碳碳11.0 14.0 % 錳錳1.0 % 最大最大. 硅硅0.07 % 最大最大.磷磷此鋼對使用過程中發(fā)生的三種類型的磨損有極佳的抗磨性能。這種性能使得錳鋼廣泛用于此鋼對使用過程中發(fā)生的三種類型的磨損有極佳的抗磨性能。這種性能使得錳鋼廣泛用于礦山、采石、土建行業(yè)鑄件材料。礦山、采石、土建行業(yè)鑄件材料。錳鋼不僅可以對其碳和錳水平進(jìn)行調(diào)整，還可以對其合金成分進(jìn)行控制，像：鉻錳鋼不僅可以對其碳和錳水平進(jìn)行調(diào)整，還可以對其合金成分進(jìn)行控制，像：鉻Cr;鎢和鎢和鎳等。鎳等。在鑄態(tài)，這種合金很脆，因此錳鋼鑄件需要熱處理來提高其強(qiáng)度性能，使合金的獨特的性在

5、鑄態(tài)，這種合金很脆，因此錳鋼鑄件需要熱處理來提高其強(qiáng)度性能，使合金的獨特的性能充分發(fā)揮。能充分發(fā)揮。 高錳鋼高錳鋼 材質(zhì)材質(zhì)磨損特性：磨損特性：通常認(rèn)為存在的幾種磨損形式，可分為：通常認(rèn)為存在的幾種磨損形式，可分為： 磨粒磨損磨粒磨損 從外部進(jìn)入摩擦面間的游離硬質(zhì)顆?；蚰Σ帘砻嫔系挠操|(zhì)凸峰，在摩擦過程從外部進(jìn)入摩擦面間的游離硬質(zhì)顆粒或摩擦表面上的硬質(zhì)凸峰，在摩擦過程中引起材料脫落的磨損現(xiàn)象。高錳鋼同時具有高的強(qiáng)度和韌性，并且其具有加工硬化中引起材料脫落的磨損現(xiàn)象。高錳鋼同時具有高的強(qiáng)度和韌性，并且其具有加工硬化功能，磨損后形成新的堅硬的表面。因此在這種磨損條件下，高錳鋼是種很好的材料功能，磨損

6、后形成新的堅硬的表面。因此在這種磨損條件下，高錳鋼是種很好的材料。 粘著磨損粘著磨損 - 摩擦表面的不平度凸峰在相互作用的各點產(chǎn)生結(jié)點后再相對滑移時，材料摩擦表面的不平度凸峰在相互作用的各點產(chǎn)生結(jié)點后再相對滑移時，材料從運動副的一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面，便形成了粘著磨損。從運動副的一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面，便形成了粘著磨損。 接觸疲勞磨損接觸疲勞磨損 - 受變應(yīng)力的兩表面，相互摩擦，在其表面上形成疲勞點蝕，使小塊金受變應(yīng)力的兩表面，相互摩擦，在其表面上形成疲勞點蝕，使小塊金屬剝落，這種現(xiàn)象稱為疲勞磨損。屬剝落，這種現(xiàn)象稱為疲勞磨損。典型的磨損條件發(fā)生在礦山工業(yè)中的齒板典型的磨損條件發(fā)生在礦山工

7、業(yè)中的齒板-軋臼壁軋臼壁-弧弧形襯板和襯板，高錳鋼在此工況非常適合。形襯板和襯板，高錳鋼在此工況非常適合。1. 腐蝕磨損腐蝕磨損 - 在摩擦過程中，摩擦表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)的磨損稱在摩擦過程中，摩擦表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)的磨損稱為腐蝕磨損，腐蝕可在沒有摩擦的條件下形成，而相對運動消除了化學(xué)反應(yīng)的生成物為腐蝕磨損，腐蝕可在沒有摩擦的條件下形成，而相對運動消除了化學(xué)反應(yīng)的生成物，接著表面又受到腐蝕，如此不斷反復(fù)。，接著表面又受到腐蝕，如此不斷反復(fù)。對這種磨損高錳鋼并不是最佳的材料。對這種磨損高錳鋼并不是最佳的材料。 磨損的特征：磨損的特征：奧氏體高錳非常適合應(yīng)用于

8、磨料磨損和接觸磨損共存的場合。在這些例子中鑄件表面受沖擊奧氏體高錳非常適合應(yīng)用于磨料磨損和接觸磨損共存的場合。在這些例子中鑄件表面受沖擊，在使用中出現(xiàn)加工硬化。，在使用中出現(xiàn)加工硬化。例如礦山、水泥和工程機(jī)械類鑄件例如礦山、水泥和工程機(jī)械類鑄件 金屬和金屬間的磨損金屬和金屬間的磨損 像鏈和鏈輪，履帶板和小齒輪之間。像鏈和鏈輪，履帶板和小齒輪之間。 干磨擦干磨擦 齒板齒板, 軋臼壁，錘頭，破碎壁和襯板軋臼壁，錘頭，破碎壁和襯板然而當(dāng)?shù)V石破碎成的形狀和其硬度是多樣的。因此加工硬化的程度也是不同的。因此除非最然而當(dāng)?shù)V石破碎成的形狀和其硬度是多樣的。因此加工硬化的程度也是不同的。因此除非最終用戶以此結(jié)

9、果來衡量質(zhì)量，否則一些鑄件在采購時就變成價格更重要。終用戶以此結(jié)果來衡量質(zhì)量，否則一些鑄件在采購時就變成價格更重要。在低壓力磨損的場合，撞擊很小甚至沒有，因此鑄件表面加工硬化過程沒有，所以說其它材在低壓力磨損的場合，撞擊很小甚至沒有，因此鑄件表面加工硬化過程沒有，所以說其它材質(zhì)的鋼材在這種場合可能更適合。質(zhì)的鋼材在這種場合可能更適合。高錳鋼的規(guī)范高錳鋼的規(guī)范下面列出了一些國際錳鋼的規(guī)范下面列出了一些國際錳鋼的規(guī)范澳大利亞澳大利亞AS 2074B - HIA 和和 H1B法國法國NF A32 - 058 Z 120M 12 - M德國德國SEW 395 - G-X120 Mn 13英國英國BS3

10、100 - BW10印度印度IS 276 - 1,2,3,4,5 和和 6意大利意大利UNI 3160 - XG 120 Mn 12日本日本JIS G 5131 SCMnH1,H2,H3,H11 和和 H21挪威挪威NS 1699 - Sst Mn 12南非南非SABS 407 - 1,2,3,4 和和 5.西班牙西班牙UNE 36-253 - AM-X120Mn12 & MnCr12-2瑞典瑞典SS 14 21 83 - 21 83 02美國美國Astm A128-A, B-1,B-2,B-3,B4,C,D,E-1,E-2 和和 F.首選成分首選成分對于強(qiáng)度、硬度、韌性和抗疲勞的最佳

11、組合，建議：對于強(qiáng)度、硬度、韌性和抗疲勞的最佳組合，建議：(源自源自 CTI Material Facts sheet section K 1992)穩(wěn)定的奧氏體高錳鋼組織中錳的含量必須在穩(wěn)定的奧氏體高錳鋼組織中錳的含量必須在10%以上才能獲得較高的韌性和延伸以上才能獲得較高的韌性和延伸率。因此碳和錳的比例必須維持在率。因此碳和錳的比例必須維持在1：10以上。以上。碳范圍碳范圍 1.10 1.20%目標(biāo)目標(biāo) 1.15硅范圍硅范圍 1.00目標(biāo)目標(biāo) 0.90錳范圍錳范圍 11.0013.00目標(biāo)目標(biāo) 12.00硫和磷硫和磷目標(biāo)目標(biāo) 0.05合金元素的影響合金元素的影響碳碳 通常含量為通常含量為1

12、.10 至至 1.20 %, 但也可高達(dá)但也可高達(dá) 1.40。 雖碳含量的增加使得材質(zhì)更脆，雖碳含量的增加使得材質(zhì)更脆，但仍具有很好的耐磨性能。但仍具有很好的耐磨性能。 鋼含碳量稍低，能有效提高抗沖擊能力。鋼含碳量稍低，能有效提高抗沖擊能力。錳錳 該元素能穩(wěn)定奧氏體，其含量必須在該元素能穩(wěn)定奧氏體，其含量必須在10%以上以獲得所需要的強(qiáng)度和韌性。因此以上以獲得所需要的強(qiáng)度和韌性。因此錳碳比至少為錳碳比至少為10：1，然而通常錳含量適當(dāng)提高，以此降低在熱處理過程中由于碳化，然而通常錳含量適當(dāng)提高，以此降低在熱處理過程中由于碳化物析出而形成的脆性。物析出而形成的脆性。合金元素的影響合金元素的影響硫

13、硫 高錳鋼中硫的含量要求并不太嚴(yán)格，這是因為在高錳鋼中硫和錳結(jié)合成硫化錳，大部高錳鋼中硫的含量要求并不太嚴(yán)格，這是因為在高錳鋼中硫和錳結(jié)合成硫化錳，大部分隨爐渣而去除。殘留硫多以球狀硫化錳形式存在，對鋼性能影響不大。分隨爐渣而去除。殘留硫多以球狀硫化錳形式存在，對鋼性能影響不大。錳鋼焊補比較容易，但焊補會導(dǎo)致作業(yè)周期延長、帶來組織結(jié)構(gòu)問題（裂紋），尤其是含錳鋼焊補比較容易，但焊補會導(dǎo)致作業(yè)周期延長、帶來組織結(jié)構(gòu)問題（裂紋），尤其是含磷性高的情況下。磷性高的情況下。合金元素的影響合金元素的影響鉻鉻 通常薄壁件通常薄壁件 3.0%，當(dāng)含量高時，客觀存在將形成碳化物分布在晶界上而增加脆性當(dāng)含量高時，

14、客觀存在將形成碳化物分布在晶界上而增加脆性， 鉻的加入量有助于提高奧氏體的穩(wěn)定性。鉻的加入量有助于提高奧氏體的穩(wěn)定性。鎳鎳 加入量較低，一般低于加入量較低，一般低于4%,能很好穩(wěn)定奧氏體，能抑制熱處理過程中晶界碳化物的形能很好穩(wěn)定奧氏體，能抑制熱處理過程中晶界碳化物的形成，提高高錳鋼的脆化溫度，便其對切割、焊補以及工作溫度敏感性降低。但該元素成本成，提高高錳鋼的脆化溫度，便其對切割、焊補以及工作溫度敏感性降低。但該元素成本較高。較高。 磷磷 是有害元素，必須將含量控制在是有害元素，必須將含量控制在0.035 %以下以下, 否則易偏析在晶界形成磷共晶，使其脆否則易偏析在晶界形成磷共晶，使其脆性增

15、大，在打磨、焊補和熱處理過程中極易形成裂紋。性增大，在打磨、焊補和熱處理過程中極易形成裂紋。鉬鉬 一般含量要求一般含量要求 100mm 高錳鋼鑄件的補縮高錳鋼鑄件的補縮對于所有的這些鑄件，我們必須確定：對于所有的這些鑄件，我們必須確定：鑄造廠中冒口的補縮量（補縮效率）鑄造廠中冒口的補縮量（補縮效率） - 可以稱量補縮后的冒口，通常這個值的范圍在可以稱量補縮后的冒口，通常這個值的范圍在30%55%之間。之間。保持澆注溫度在保持澆注溫度在1400左右，否則收縮率將增大鑄件表面質(zhì)量會降低。左右，否則收縮率將增大鑄件表面質(zhì)量會降低。將兩部分的收縮率調(diào)整為將兩部分的收縮率調(diào)整為6%，計算出補縮系統(tǒng)，然后

16、試做，計算出補縮系統(tǒng)，然后試做2件。件。人為擴(kuò)大冒口頸人為擴(kuò)大冒口頸高錳鋼需要向著冒口的溫度梯度。高錳鋼需要向著冒口的溫度梯度。 直接從冒口中澆注最為理想。直接從冒口中澆注最為理想。 高錳鋼流動性很好。高錳鋼流動性很好。 過濾片價并不高。過濾片價并不高。 過濾片離鑄件表面很近，敲斷后鑄過濾片離鑄件表面很近，敲斷后鑄件表成平整。件表成平整。 有效地提高了冒口溫度有效地提高了冒口溫度 提高了鑄件的純凈度提高了鑄件的純凈度 省去了澆注系統(tǒng)，提高出品率省去了澆注系統(tǒng)，提高出品率高錳鋼軋臼壁和破碎壁高錳鋼軋臼壁和破碎壁這一類鑄件有大口朝上或小口朝上鑄造，這取決于保持干凈這一類鑄件有大口朝上或小口朝上鑄造

17、，這取決于保持干凈工作面，然而從補縮和澆注來看，大端朝上都具有優(yōu)點。工作面，然而從補縮和澆注來看，大端朝上都具有優(yōu)點。傳統(tǒng)的高錳鋼破碎壁鑄造傳統(tǒng)的高錳鋼破碎壁鑄造大端朝下澆注會增大形成孤立熱節(jié)的危險。大端朝下澆注會增大形成孤立熱節(jié)的危險。 斷面模數(shù)會因為冒口而增大。斷面模數(shù)會因為冒口而增大。5055% PROYER400的冒口頸比較合適，但澆注系統(tǒng)有形成二次縮孔的可能。的冒口頸比較合適，但澆注系統(tǒng)有形成二次縮孔的可能。由于澆注系統(tǒng)的影響，晶粒的大小變壞。由于澆注系統(tǒng)的影響，晶粒的大小變壞。首選的高錳鋼工藝設(shè)計首選的高錳鋼工藝設(shè)計將鑄件翻轉(zhuǎn)，大口朝上，保持澆道放在底部。將鑄件翻轉(zhuǎn)，大口朝上，保持

18、澆道放在底部。將將PROYER 400 AND冒口放在厚大截面處。冒口放在厚大截面處。保證冒口的體積為鑄件體積的保證冒口的體積為鑄件體積的4050%。冒口頸為冒口頸為PROYER 400冒口的冒口的50%（或更大）?；蚋螅?。平穩(wěn)充型以獲得理想的晶粒并且沒有卷氣。平穩(wěn)充型以獲得理想的晶粒并且沒有卷氣。較粗的較粗的晶粒晶粒較細(xì)的較細(xì)的晶粒晶粒高錳鋼破碎壁的補縮高錳鋼破碎壁的補縮應(yīng)用與錘頭同樣的方法確定鑄件所需的體積應(yīng)用與錘頭同樣的方法確定鑄件所需的體積 只是此時需要考慮冒口區(qū)以外區(qū)域的只是此時需要考慮冒口區(qū)以外區(qū)域的1.82.0%的液態(tài)補縮量。的液態(tài)補縮量?？紤]極限的補縮距離來設(shè)置頂冒口或內(nèi)部邊

19、冒口，使整個鑄件的熱分布均勻一致?？紤]極限的補縮距離來設(shè)置頂冒口或內(nèi)部邊冒口，使整個鑄件的熱分布均勻一致。澆注系統(tǒng)遠(yuǎn)離冒口區(qū)澆注系統(tǒng)遠(yuǎn)離冒口區(qū) 所以澆注系統(tǒng)沒有熱影響。所以澆注系統(tǒng)沒有熱影響。使用較多的使用較多的AMTIPER發(fā)熱覆蓋劑，確保冒口保持頂部不凝固。發(fā)熱覆蓋劑，確保冒口保持頂部不凝固。在遠(yuǎn)離冒口處設(shè)置多道內(nèi)澆口，以減小熱量的聚集。在遠(yuǎn)離冒口處設(shè)置多道內(nèi)澆口，以減小熱量的聚集。 - 這同時也防止在頂部薄壁處產(chǎn)這同時也防止在頂部薄壁處產(chǎn)生生“紊流影響紊流影響”。澆注時厚大斷面（包括冒口）遠(yuǎn)離澆口以獲得最細(xì)的晶粒。澆注時厚大斷面（包括冒口）遠(yuǎn)離澆口以獲得最細(xì)的晶粒。例如：破碎壁重量例如：

20、破碎壁重量 3860 Kg首先應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的有效補縮距離，計算冒口首先應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的有效補縮距離，計算冒口區(qū)的重量區(qū)的重量 由此得到由此得到30%的鑄件需要的鑄件需要10%的補縮量。的補縮量。這意味著這意味著70%的鑄件需要大約的鑄件需要大約2%的補縮的補縮量。籠統(tǒng)地將收縮率調(diào)整為量?；\統(tǒng)地將收縮率調(diào)整為6%以方便計算以方便計算。高錳鋼破碎壁補縮高錳鋼破碎壁補縮10% 收縮區(qū)收縮區(qū)2% 收縮區(qū)收縮區(qū)高錳鋼破碎壁的補縮高錳鋼破碎壁的補縮 每個冒口必須補縮每個冒口必須補縮 = 0.30(3860/4)*(0.10/0.06)= 483Kg 加上加上 = 0.70(3860/4)*(0.02/0.06)=

21、225Kg冒口補縮效率冒口補縮效率= 3545% (以澆完的冒口估算）以澆完的冒口估算）冒口重量冒口重量 = 鑄件斷面重量鑄件斷面重量 (Kg) ( 冒口的補縮量冒口的補縮量% / 收縮率收縮率 6%) 1= 708 (0.40/0.06)-1= 125 Kg or 直徑直徑25 cm * 38 cm 高的高的PROYER400RND/AND冒口冒口708 Kg大端朝上大端朝上.采用采用“大端朝下大端朝下”外部冒口，補縮區(qū)域有限外部冒口，補縮區(qū)域有限 用用6-8只冒口。只冒口。將冒口移到破碎壁內(nèi)部，冒口數(shù)量減少到將冒口移到破碎壁內(nèi)部，冒口數(shù)量減少到4只。只。沒有澆道的影響。沒有澆道的影響。 對

22、冒口和冒口頸周圍的二次縮松沒有變化。對冒口和冒口頸周圍的二次縮松沒有變化。在厚大斷面上，冒口頸應(yīng)為在厚大斷面上，冒口頸應(yīng)為PROYER 400的的5055%。補縮結(jié)果表明補縮結(jié)果表明冒口的數(shù)量可以減少。冒口的數(shù)量可以減少。冒口高度降低。冒口高度降低。內(nèi)澆口不能對冒口的溫度梯度有影響。內(nèi)澆口不能對冒口的溫度梯度有影響。冒口對厚大斷面進(jìn)行補縮有助于改善凝冒口對厚大斷面進(jìn)行補縮有助于改善凝固順序。固順序。型腔內(nèi)金屬液溫度相對比較均勻。型腔內(nèi)金屬液溫度相對比較均勻?？梢杂眯滦偷拿翱陬i?？梢杂眯滦偷拿翱陬i。破碎壁的補縮破碎壁的補縮補縮系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)根據(jù)客戶的需要。補縮系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)根據(jù)客戶的需要。在相當(dāng)多的

23、鑄造廠，我們?nèi)〉昧舜罂谠谙喈?dāng)多的鑄造廠，我們?nèi)〉昧舜罂诔翔T造的成功的經(jīng)驗。朝上鑄造的成功的經(jīng)驗。使用小的或是隨形的砂箱可從降低砂使用小的或是隨形的砂箱可從降低砂鐵比來進(jìn)一步獲益。鐵比來進(jìn)一步獲益。減少冒口的數(shù)量，獲得了較高的工藝減少冒口的數(shù)量，獲得了較高的工藝出品率。出品率。減少鑄件缺陷減少鑄件缺陷高錳鋼齒板的補縮高錳鋼齒板的補縮下例的齒板重下例的齒板重2140KG，應(yīng)用，應(yīng)用2只只PROYER 400RND 冒口得到相當(dāng)高的工藝出品率冒口得到相當(dāng)高的工藝出品率.本例中，假設(shè)該鑄造廠高錳鋼的收縮率達(dá)本例中，假設(shè)該鑄造廠高錳鋼的收縮率達(dá)35%，也就是需要從冒口中得到，也就是需要從冒口中得到35

24、%的補縮的補縮量，在一些情況下高達(dá)量，在一些情況下高達(dá)55%，但這和鑄造廠的生產(chǎn)過程有一定的影響。，但這和鑄造廠的生產(chǎn)過程有一定的影響。將收縮率調(diào)整為單一的將收縮率調(diào)整為單一的6%，使得我們能在冒口設(shè)計時僅用單一的設(shè)計計算，而不需要，使得我們能在冒口設(shè)計時僅用單一的設(shè)計計算，而不需要分區(qū)計算。分區(qū)計算。高錳鋼齒板的補縮高錳鋼齒板的補縮首先運用通常的有效補縮距離，計算首先運用通常的有效補縮距離，計算出對冒口區(qū)進(jìn)行補縮所需要的冒口體積出對冒口區(qū)進(jìn)行補縮所需要的冒口體積。 這樣，這齒板大約有這樣，這齒板大約有20%有區(qū)域具有有區(qū)域具有10%的體收縮，而的體收縮，而80%的區(qū)域具有的區(qū)域具有2%的的體

25、收縮。體收縮。 籠統(tǒng)地將體收縮率調(diào)整為籠統(tǒng)地將體收縮率調(diào)整為6%，這樣計，這樣計算就比較方便：算就比較方便：高錳鋼齒板的補縮高錳鋼齒板的補縮例：例：2140Kg的齒板用的齒板用2只冒口補縮只冒口補縮. 每只冒口必須補縮每只冒口必須補縮 = 0.2(2140/2)*(0.10/0.06)= 356Kg 加上加上 = 0.8(2140/2)*(0.02/0.06)= 285Kg那么那么 冒口重量冒口重量= 鑄件斷面重量鑄件斷面重量 (Kg) (冒口補縮效率冒口補縮效率% / 收縮率收縮率10.5%) 1= 641 (0.35/0.06)-1= 132 Kg 或或 一只一只300 mm 冒口套冒口套

26、641 Kg高錳鋼齒板的補縮高錳鋼齒板的補縮這這2 只冒口的例子只冒口的例子.在遠(yuǎn)離澆口處放在遠(yuǎn)離澆口處放2只只RND縮頸頂冒口?？s頸頂冒口。筋板凹處放補貼補平，保證整個冒口頸筋板凹處放補貼補平，保證整個冒口頸是打開的。是打開的。鑄件傾斜鑄件傾斜1012度澆注。度澆注。澆注溫度澆注溫度1405。 得到得到90%工藝出品率，非常方便敲掉冒工藝出品率，非常方便敲掉冒口?？凇τ谟脝蝹€冒口生產(chǎn)的齒板或多個冒對于用單個冒口生產(chǎn)的齒板或多個冒口生產(chǎn)的齒板均應(yīng)用同樣的方法?？谏a(chǎn)的齒板均應(yīng)用同樣的方法。這樣冒口的數(shù)量取決于質(zhì)量要求，而這樣冒口的數(shù)量取決于質(zhì)量要求，而并非取決于成本。并非取決于成本。這樣這樣

27、370Kg的齒板可以很容易地應(yīng)用的齒板可以很容易地應(yīng)用2只只PROYER 400冒口進(jìn)行補縮。冒口進(jìn)行補縮。冒口影響區(qū)的不同會形成冒口影響區(qū)的不同會形成10%的收縮的收縮區(qū)和區(qū)和25的收縮區(qū)比例發(fā)生變化，但的收縮區(qū)比例發(fā)生變化，但通常可獲得通?？色@得88%左右的出品率。左右的出品率。高錳鋼齒板的補縮高錳鋼齒板的補縮高錳鋼鑄件的生產(chǎn)高錳鋼鑄件的生產(chǎn)第七部分第七部分 澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)基本點基本點所知所知:底注包在澆注過程中，流量和流速是變化的。底注包在澆注過程中，流量和流速是變化的。下面以一個平均內(nèi)徑為下面以一個平均內(nèi)徑為900mm，高度為，高度為1.5m，使用，使用60水口的水口的7噸的底注包為

28、例：噸的底注包為例：當(dāng)鋼包滿時每秒流量為當(dāng)鋼包滿時每秒流量為84Kg 當(dāng)當(dāng)10%滿時流量為滿時流量為24 Kg/sec。當(dāng)鋼包滿時水口每秒流速為當(dāng)鋼包滿時水口每秒流速為540cm/sec，而當(dāng)和流量變化差不多時，流速變?yōu)槎?dāng)和流量變化差不多時，流速變?yōu)?170cm/sec 。7噸底注包噸底注包下圖展示的是下圖展示的是7噸底注包從滿到澆完整個過程中流量的變化。噸底注包從滿到澆完整個過程中流量的變化。傳統(tǒng)的澆注系統(tǒng)設(shè)計傳統(tǒng)的澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注需要澆注需要“快快 平穩(wěn)和干凈平穩(wěn)和干凈”故澆注時間需要控制。故澆注時間需要控制。流量也要受控。流量也要受控。薄壁處金屬液的上升速度需要考慮薄壁處金屬液的上升速

29、度需要考慮-以不造成噴射和有利于排除型腔氣體。以不造成噴射和有利于排除型腔氣體。內(nèi)澆口的速度要控制，以避免沖刷和引起紊流。內(nèi)澆口的速度要控制，以避免沖刷和引起紊流?？刂平饘僖嚎刂平饘僖骸吧仙俣壬仙俣取笨刂平饘僖旱纳仙俣确浅Ｖ匾?，尤其是當(dāng)控制金屬液的上升速度非常重要，尤其是當(dāng)鑄件垂直斷面由厚變薄時。鑄件垂直斷面由厚變薄時。液態(tài)液態(tài)金屬的速度，或者說上升速度隨鑄件斷金屬的速度，或者說上升速度隨鑄件斷面減小而增大。面減小而增大。 對于圓錐來說，通常還是體積減小，而這將對于圓錐來說，通常還是體積減小，而這將造成金屬液通過氣孔噴出。造成金屬液通過氣孔噴出。 出自金屬液噴射的影響 (page 31

30、Directional Solidification of steel casting 1966). 回到基本點回到基本點已了解已了解:澆注時間比較難以預(yù)測和控制澆注時間比較難以預(yù)測和控制 可是我們可以將一個很好的工藝簡單重復(fù)。可是我們可以將一個很好的工藝簡單重復(fù)。Scholers 經(jīng)驗 就是一個例子就是一個例子:時間時間 = (常數(shù)常數(shù))S (平均斷面厚度平均斷面厚度鑄件重量鑄件重量 Wt.)0.33這里關(guān)鍵是這里關(guān)鍵是“S”，Scholer提出這和鑄件的形狀或重量有關(guān)。提出這和鑄件的形狀或重量有關(guān)。 全用這很難估算出所需的澆注時間，但這可用所生產(chǎn)出的優(yōu)質(zhì)鑄件來反向推算。全用這很難估算出所需

31、的澆注時間，但這可用所生產(chǎn)出的優(yōu)質(zhì)鑄件來反向推算。熱節(jié)問題熱節(jié)問題高錳鋼的縮松和晶粒尺寸與熱節(jié)或者說是熱影響區(qū)有關(guān)。高錳鋼的縮松和晶粒尺寸與熱節(jié)或者說是熱影響區(qū)有關(guān)。因此內(nèi)澆口位置非常重要，這將有可能改變晶粒大小，也可能促進(jìn)形成孤立熱節(jié)因此內(nèi)澆口位置非常重要，這將有可能改變晶粒大小，也可能促進(jìn)形成孤立熱節(jié)并形成二次縮松或表面縮松。并形成二次縮松或表面縮松。故故 任何時候我們都必須使厚大斷面處的熱節(jié)最小化。任何時候我們都必須使厚大斷面處的熱節(jié)最小化。高錳鋼軋臼壁和破碎壁高錳鋼軋臼壁和破碎壁這一類鑄件有大口朝上或小口朝上鑄造，這取決于保持干凈工作面。這一類鑄件有大口朝上或小口朝上鑄造，這取決于保持

32、干凈工作面。3.8噸凈重噸凈重 5.5噸毛重的破碎壁噸毛重的破碎壁原先的鑄造條件原先的鑄造條件鑄件重量鑄件重量=3860Kg澆注重量澆注重量=5500Kg工藝出品率工藝出品率=75%冒口尺寸冒口尺寸=PROYER 400 300dia*500h冒口數(shù)量冒口數(shù)量=8直澆道直徑直澆道直徑=100 mm澆注系統(tǒng)比例澆注系統(tǒng)比例, 直澆道直澆道:橫澆道橫澆道:內(nèi)澆道內(nèi)澆道= 1: 2: 2澆注時間澆注時間=65 68 秒秒 (80Kg/秒秒)下端部位的上升速度下端部位的上升速度=10 mm / 秒秒中間部位的上升速度中間部位的上升速度=12 13 mm / 秒秒上部的上升速度上部的上升速度=35 37

33、 mm / 秒秒估計內(nèi)澆口流速估計內(nèi)澆口流速=平均平均 72cm/秒秒常規(guī)的生產(chǎn)方法常規(guī)的生產(chǎn)方法(但正確的大口向上但正確的大口向上)流場模擬的粒子跟蹤所顯示的狀況，被落砂后流場模擬的粒子跟蹤所顯示的狀況，被落砂后的鑄件上得到了證實的鑄件上得到了證實 想像一下，如果小口朝想像一下，如果小口朝上的情況上的情況問題問題“是不是所有的軋臼壁和是不是所有的軋臼壁和破碎壁都要大口朝上？破碎壁都要大口朝上？”因為因為:液面的上升速度正好相反液面的上升速度正好相反磨損面處是冷的金屬液磨損面處是冷的金屬液氣體容易排出氣體容易排出冒口壓頭更好冒口壓頭更好 因此冒口可低些因此冒口可低些造型方式對軋臼壁和破碎壁都一

34、樣造型方式對軋臼壁和破碎壁都一樣但對軋臼壁來說工作面朝上而非朝下但對軋臼壁來說工作面朝上而非朝下針對高錳鋼的認(rèn)識，我們可以減少冒口的尺寸和數(shù)量。針對高錳鋼的認(rèn)識，我們可以減少冒口的尺寸和數(shù)量。應(yīng)用過濾片進(jìn)行鑄造應(yīng)用過濾片進(jìn)行鑄造鑄件重量鑄件重量=3860Kg澆注重量澆注重量=4620Kg工藝出品率工藝出品率=91%冒口尺寸冒口尺寸=PROYER 400 直徑直徑300mm，高度高度 350mm冒口數(shù)量冒口數(shù)量=4直澆道尺寸直澆道尺寸=70 mm澆注系統(tǒng)比例澆注系統(tǒng)比例 = 1 : 16(過濾片過濾片) : 4.5 (橫澆道橫澆道) : 5.8 (內(nèi)澆口內(nèi)澆口)澆注時間澆注時間=110120 秒

35、秒(42Kg/秒秒)鑄件下部的上升速度鑄件下部的上升速度=1518 mm / sec鑄件中間的上升速度鑄件中間的上升速度=78 mm / sec鑄件上部的上升速度鑄件上部的上升速度=6 mm / sec 估算的內(nèi)澆口速度估算的內(nèi)澆口速度=平均平均 2425cm/sec.過濾片內(nèi)的金屬液流速過濾片內(nèi)的金屬液流速=平均平均 8.08.5cm/sec為充分發(fā)揮作用，過濾片應(yīng)放在靠近內(nèi)為充分發(fā)揮作用，過濾片應(yīng)放在靠近內(nèi)澆口，盡可能遠(yuǎn)離直澆道。澆口，盡可能遠(yuǎn)離直澆道。如果澆道比例設(shè)計恰當(dāng)，金屬液通過過如果澆道比例設(shè)計恰當(dāng)，金屬液通過過波片的流動速度將小于波片的流動速度將小于100mm/sec。必須將過濾

36、片快速充滿金屬液，使得通必須將過濾片快速充滿金屬液，使得通過過濾片的液流速度均勻一致。過過濾片的液流速度均勻一致。應(yīng)用過濾片進(jìn)行鑄造應(yīng)用過濾片進(jìn)行鑄造應(yīng)用過濾片的設(shè)計應(yīng)用過濾片的設(shè)計模擬分析模擬分析對軋臼壁和破碎壁進(jìn)行凝固模擬，從模擬可以看到采用過濾后內(nèi)澆口的流速從對軋臼壁和破碎壁進(jìn)行凝固模擬，從模擬可以看到采用過濾后內(nèi)澆口的流速從 200 降至降至 50 cm/秒。秒。應(yīng)用過濾的效果應(yīng)用過濾的效果這是這是1.9噸的破碎壁，澆注重量噸的破碎壁，澆注重量2.2噸。噸。此設(shè)計使用此設(shè)計使用2片片125125的過濾片。的過濾片。結(jié)果可看到鑄件表面質(zhì)量提高，夾雜物少。結(jié)果可看到鑄件表面質(zhì)量提高，夾雜物

37、少。高錳鋼的鑄造方法高錳鋼的鑄造方法第八部分第八部分 一些鑄造缺陷及總結(jié)一些鑄造缺陷及總結(jié)高錳鋼的澆注和補縮高錳鋼的澆注和補縮產(chǎn)品的設(shè)計可根據(jù)最終用戶的要求而變產(chǎn)品的設(shè)計可根據(jù)最終用戶的要求而變。對于錘頭、齒板等件有多種冒口設(shè)計方對于錘頭、齒板等件有多種冒口設(shè)計方法，但萬變不離其中都是基于法，但萬變不離其中都是基于 Vr:Vc的比的比率。率。澆注系統(tǒng)的設(shè)計要求快速充型，但同時澆注系統(tǒng)的設(shè)計要求快速充型，但同時也平穩(wěn)。也平穩(wěn)。Neilson澆注系統(tǒng)的比例對于軋澆注系統(tǒng)的比例對于軋臼壁和破碎壁大端朝上澆注時是首選。臼壁和破碎壁大端朝上澆注時是首選。冒口中放過濾片直接澆注，在適合的情冒口中放過濾片直

38、接澆注，在適合的情況下應(yīng)是首選。況下應(yīng)是首選。高錳鋼的澆注和補縮高錳鋼的澆注和補縮不論冒口數(shù)量的多少，軋臼壁和破碎壁不論冒口數(shù)量的多少，軋臼壁和破碎壁均大口朝上澆注。均大口朝上澆注。這將有助于防止這將有助于防止“憋氣憋氣”并且砂鐵比較并且砂鐵比較低。低。鑄件問題鑄件問題 齒板齒板鑄造廠有時對齒板和錘頭使用邊冒鑄造廠有時對齒板和錘頭使用邊冒口?？?。這有助于防止因冒口而使鑄件冒口這有助于防止因冒口而使鑄件冒口區(qū)的模數(shù)增大區(qū)的模數(shù)增大 但這真正的問題是但這真正的問題是在于降低了冒口頸的過熱而導(dǎo)致冒在于降低了冒口頸的過熱而導(dǎo)致冒口頸過早地凝固?？陬i過早地凝固。 引起冒口頸處二次縮孔引起冒口頸處二次縮孔

39、鑄件問題鑄件問題 齒板齒板另一個問題是關(guān)于渣的問題另一個問題是關(guān)于渣的問題 鑄件沒鑄件沒有頂冒口，渣沒有地方可去。有頂冒口，渣沒有地方可去。結(jié)果造成鑄件開箱后表面有可明顯的結(jié)果造成鑄件開箱后表面有可明顯的夾渣。夾渣。唯一的優(yōu)點是這冒口比較熱唯一的優(yōu)點是這冒口比較熱 如果用如果用頂冒口，可能會由于溫度的損失而降頂冒口，可能會由于溫度的損失而降低補縮效率。低補縮效率。鑄件缺陷鑄件缺陷必須注意澆道的位置，有時會直接造成冒必須注意澆道的位置，有時會直接造成冒口下鑄件的過熱?？谙妈T件的過熱。這種過熱可能會在鑄件表面形成表面或軸這種過熱可能會在鑄件表面形成表面或軸線縮松。線縮松。獲得光潔的鑄件表面，需要用

40、堿性涂料。獲得光潔的鑄件表面，需要用堿性涂料。當(dāng)應(yīng)用當(dāng)應(yīng)用“V”法造型時鑄件表面質(zhì)量極佳。法造型時鑄件表面質(zhì)量極佳。氣縮孔氣縮孔 就像球鐵就像球鐵偶然會在冒口斷面發(fā)現(xiàn)孔洞。這種孔洞因偶然會在冒口斷面發(fā)現(xiàn)孔洞。這種孔洞因內(nèi)表面光滑而看起來像氣孔。內(nèi)表面光滑而看起來像氣孔。然，這可能是氣縮孔，這是因為冒口頸過然，這可能是氣縮孔，這是因為冒口頸過熱而起了類似于熱而起了類似于“Williams”砂芯而造成。砂芯而造成。解決方法：解決方法： 擴(kuò)大冒口頸尺寸擴(kuò)大冒口頸尺寸增大整個冒口頸的過熱增大整個冒口頸的過熱保證冒口頂部維持開放保證冒口頂部維持開放將澆口離近此冒口。將澆口離近此冒口。保持冒口保持冒口“打開打開”作為通常狀況作為通常狀況 如果冒口中沒有