试论喷淋金属型离心铸管机铸型寿命的研讨.pdf

广 一 、 a U l l ll0 学术 试论喷淋金属型离心铸管机铸型 寿命的研讨 新兴河北工程技术有限公司 一 杨振宏 檀鹤青 王志刚 摘要 ： 本文主要简单介绍一下喷淋金属型在生产离心铸管中的使用情况 ， 并指出影响喷淋金属型的使用寿命的主要原因 ， 在此基础上提出能够延 长其使用寿命的方法 ， 以促进喷淋金属型在生产中的应用和发展。 0 引言 金属型是离心铸管生产过程中使用最为广 泛的一种铸型。而采用喷淋金属型的方法，一 方面大大地提 高了生产率，因为它加快了铸型 的冷却速度，但是另一方面，它增加了激冷激 热的程度，使得铸型寿命缩短 。而铸型寿命 的 缩短直接影响 r 铸管的性能，因为铸管是离心 铸管生产中的主要装备。因此 ，延长喷淋金属 型的使用寿命在 定程度 已 就是延 长离心铸管 的寿命，研究其影响因素，对 于改善此工艺有 着极大的现实意义。 1 影响使用寿命的原因 每生产根铸铁管 ，它 的铸型 内部都要受 到 次 1 3 5 0 摄 氏度以上的高温铁液的冲击，并 且会产生涂料、铸管 自重引起的磨损与拉痕， 还要受到 比铁液重力高达 4 O 一 8 O倍的离心力作 用。与此同时，铸型外部要受到温度低于 1 0 0 摄 氏度 的冷却水的喷淋，这使得铸型 内外处于 将近 1 2 0 0摄氏度的落差下，产生内热外冷的情 况，铸管的寿命缩短。当然影 响喷淋金属型使 用寿命 的因素是非常复杂的，其本身的材质、 结构到涂料、浇注工艺等等都 与金属型的使用 寿命息息相关 。 1 1 材质的影响 我们采取 三种 普遍材 质进行物 理性 能的 研究，有：中碳钢、蠕墨铸铁以及低合金钢。 研究表 明，中碳钢金属型的使用寿命在 5 0 0 0 - 1 0 0 0 0次之间，而蠕墨铸铁金属型的使用寿命却 只有 1 0 0 0 2 0 0 0次，最后进行实验的 2 0 C r M o低 合金钢金属 型的使用寿命可高达 1 5 0 0 0 2 0 0 0 0 次 以 l 二 。 实践证 明，在热物理性能方面 ，2 0 C r M o低 合金钢金属型比较好，这主要是铬、钼的作用。 因为当铬、钼 固溶 于奥氏体 中时，它能够 明显 提高钢的淬透性，并细化晶粒 ，从而达到提高 钢的强度的效果。而且钼也能提高钢 的再结 晶 温度，显著提高钢的高温强度 。因此推荐采用 2 0 C r M o低合金钢金属型，比一般的中碳钢金属 型和蠕墨铸铁要好很多。 1 2 涂料的影响 生产实践证 明，不用涂料 内腔打点的金属 铸型，使用寿 命 般 是 1 0 0 0到 4 0 0 0次，而使 66 Ma c h i n e C h i n a中国机械 用以石英粉为基料的涂料，金属铸 型的使用寿 命可高达 1 5 0 0 0次 以上。因为把涂料喷挂在金 属型的内腔，能够减缓和防止铁液对金属铸型 的热冲击 以及直接冲蚀，降低了金属铸型壁的 温度梯度 。显而易见，涂料对于金 属铸型的保 护作用于基料有关，确切 的说是和基料 的耐火 度和绝热性 能有关。 般来说，基料的绝热性 能越好、耐火度越高，它对 于金属铸型 的保护 能力就越 强。因此，在选用基料的时候 ，要注 重基料的绝热性能和耐火性能。 而另一方面 ，采用双层 的涂料，比如在金 属型 内腔采用热 岛率低的硅藻土作为基料，在 与铁液接触 的那一面采用耐火度高 的石墨粉， 这样不仅起到保护作用，也大大地提高了铸铁 管表面的质量 。因为石墨的熔点高达 3 0 0 0 摄 氏 度，热导率则为 1 3 7 W ( m K ) ，石墨的热导率还 是挺高的，单独使用是起不到保护效果的。另 一 方面，涂料的粘附性也比较重要，这样才能 避免铁液对涂料的大力冲刷。 1 3 结 构的影 响 铸管的金属型内腔的锥度也有一定的影响， 内腔涂料 比较薄，因此对于部分金属型内腔就 要设置一定的锥度，不仅能减少磨损，还有利 于拔管。 另外要指出的是，铸型承口与管身圆弧处 的结构 比较复杂，铸型的损坏通常是从这里开 始的。因为该处不 易涂料的涂挂，即使被涂挂 上也很容 易受到高温铁液 的冲刷，从未失去涂 料层的一种隔热保护作用 。因此改进铸型 的机 构，可适当延缓该处的损坏，从而达到延长寿 命的效果。 1 4 喷淋工艺的影响 喷淋工艺是影响铸 型使用寿命的个非常 重要的原因，它包括好 几个参数，比如：冷却 水的流量 、喷淋形式、压力 以及喷淋时机 等。 只有控制好上述的每个参数，才能减少铸型壁 的热应力。 拿 W L Z 8 4 一I I 型双管离心铸造机来说，它的 压力就要控制在 0 3 M P a ，而冷却水流量大概在 4 5 m h 。对于喷淋时机与喷淋形式这两个方面。 首先说喷淋时机 ，为了减少高温铁液对金属铸 型的冲击，在涂料层较薄的情况 下，要避免在 铸 管成型后才开始喷淋，这样可能导致一些不 良后果， 比如：可能使得铸型 的温度升高直到 超过铸型材料的一个 正常使用温度，导致铸型 壁的刚度 以及高温强度大大的下降；当金属 吸收了大量的热量时，突然用冷却水进行喷淋， 产生激冷激热的情况反 复出现，这势必会导致 金属铸型 的过早疲劳破 坏。因此，为 了避免上 述情况 的发生，对 于金属型的喷淋时机要提前 进行，确切的说就是要把喷淋安排在结 晶凝固 前、铁液浇注入铸型后进行喷淋，这样做能够 减少金 属铸型积蓄的热量 ，从而避免由于热冲 击而引起 的变形。 其次，喷淋形式的不恰 当，也会影响到金 属铸型的冷却效果，降低其生产率，也会 降低 其使用寿命 。这里，我们可以推荐使用这样的 方式，在定点浇注位置 上以及承口芯子处多设 喷咀，同时沿着金属铸型旋转的切线 方向进行 喷淋，这种方式对于金属铸型起到了很好 的保 护 作用 。 1 5 金属型的修补工艺影响 通常在生产过程中，一旦发现金属型内腔 有所损伤， 就要进行及时的修补 ， 而适宜的修补， 对于延长金属铸型的使用寿命也有着一定的积 极作用。例如，驳接承口，可以采用阶梯驳焊， 而在焊接裂缝时，则可以使用 与金属铸型同样 材质的焊条。 2 结语 影响喷淋金属型 的使用寿命 的因素很多， 只有把握好各个方面 ，才能真正提高喷淋金属 型的使用寿命。笔者提 出上述因素 ，希望在铸 管的生产过程 中注意这些因素，切 实地提高喷 淋金属型离心铸管的使用寿命。 参考文献： 1 杜隆有 ，占兴华，陈生隘，隋贤栋，