一种薄壁轧机机架的铸造方法与流程

1.本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种薄壁轧机机架的铸造方法。


背景技术：

2.不同类型的轧机机架，由于工作时承受的负荷较大，所以不仅对铸件的表面质量及尺寸精度要求都很严格，而且对铸件的内在质量要求更为严格，机架的所有加工表面都要进行超声波探伤检查和磁粉检查。铸件检查合格后，经粗加工，留一定的精加工余量方可。近年，我公司承揽了一批长度6040mm*宽度3500mm*高度350mm的机架，由于长度较长、高度较小，按照常规的铸造工艺方法，无法满足客户要求。时间紧，任务重，针对存在的制作难点，公司组织进行攻关，对铸造工艺上做了很大改进，打破了机架常规的铸造工艺生产方法。大型薄壁机架铸造的变形问题，一直困扰着机架的毛坯铸件的生产。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种薄壁轧机机架的铸造方法，解决了机架长度过长，吊运过程中模型变形问题；保证机架木模的精度和质量要求；减少机架铸造制型过程中的变形尺差；降低了生产成本；提高了生产效率；提高铸件产品质量。
4.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
5.一种薄壁轧机机架的铸造方法，该方法包括：
6.1)分成四个部分制作木型结构：机架上部、机架下部、两个立柱部分；
7.2)木型实样整体外皮采用活皮结构，中间滑道芯利用实样直接打制而成，机架上部、机架下部与两个立柱部分之间采用燕尾槽结构配合连接；
8.3)木型实样分部分制作完成以后，在木型平台预装，木型实样上刻出十字中心线，并在实样外皮刻出中间芯的十字轮廓线；
9.4)使用酯硬化型砂舂≥500mm厚底平面，舂制机架底平面时使用φ12mm～φ16mm铁棍，制作网格密度为(200mm～300mm)*(200mm～300mm)的网格状铁骨架放置在底平面砂型中，在舂制底平面时，做砂型底排气，从型芯底部引出两个不小于φ108mm的排气管，排气管上间隔200mm～300mm均匀割出排气孔，排气管上缠草绳；酯硬化型砂水分要求≤ 2.0wt％；
10.5)将四部分木型实样按燕尾槽位置组装好，放置到校平后的砂型底平面上，根据外皮吃砂量的厚度，在机架木型实样外侧设置挡铁，制作木条支在木型实样外壁与挡铁之间，防止实样位置偏离；
11.6)先舂机架里侧中间芯，每层放砂厚度为200～250mm，捣砂紧实，同时在砂中放置 80mm～100mm的泡沫条若干个，并在中间芯的中心部位在舂型时填入干砂块；
12.7)舂完中间芯之后，舂机架外皮砂型，制作上箱前，距木型实样上表面20～30mm绑好网子；上箱扎排气孔，排气孔底部距木型实样上表面5mm～10mm，同时设明排气道；网子的网格密度为(200～300mm)*(200～300mm)；
13.8)在大冒口底部铸件下表面网格状铁骨架下部放置条形外铁(700-900mm)* (1100-1200mm)，防止冒口下部缩松缺陷产生，节约焊补精整费用，从而提高机架的使用寿命；
14.9)采用侧水口开放式浇注系统，直浇道φ150mm～φ160mm，横浇道φ110mm～φ120mm 环接，内浇道φ90mm～φ100mm，浇注系统全部采用陶瓷管；
15.10)浇注用钢水在电炉 lf精炼后，再经真空处理，排除其中大部分气体和非金属夹杂物；
16.11)采用φ90mm～φ100mm罐眼，浇注低温≤1550℃，浇注时间≤7分钟，冒口达到 1000mm～1100mm浇高后，用本炉钢水改由点冒口水口均匀点补冒口，本炉钢水点补冒口 20分钟以上。
17.所有面砂全部采用铬矿，厚度20～30mm；背砂采用酯硬化新硅砂，厚度200～300mm；其余全部采用酯硬化再生砂。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.1)减少厚大机架的裂纹缺陷；提高机架的使用寿命；节约焊补精整费用。
20.2)本发明所有面砂全部采用铬矿；背砂采用酯硬化新硅砂；其余全部采用酯硬化再生砂，降低了生产成本。
21.3)本发明简化了模型的制作和吊运过程，缩短了生产周期，提高了生产效率。
附图说明
22.图1是轧机机架的结构示意图。
23.图2是轧机机架铸造工艺图。
24.图3是图1中分割部位的截面图。
25.图中：1-机架上部、2-分割部位、3-立柱部分、4-机架下部、5-冒口、6-排气管。
具体实施方式
26.以下实施例用于具体说明本发明内容，这些实施例仅为本发明内容的一般描述，并不对本发明内容进行限制。
27.一种薄壁轧机机架的铸造方法，具体方法如下：
28.使用solidworks软件，将机架的订货机械零件图转化为三维立体图，使研究问题更直观化；
29.由于此机架长度过长(6060mm)，而且厚度较低(360mm)，按传统铸造工艺：实样 组芯的方案制作木型，会严重变形，无法吊运，不能保证铸件精度要求，因此重新设计铸造工艺方案：使用solidworks软件，将机架的订货机械零件图转化为三维立体图，使研究问题更直观化；根据机架结构重新制定机架铸造工艺，依据不同壁厚，冒口下部放置条形外冷铁，将机架补缩区域划分为三个热节待补缩区域，两侧头部厚壁部分设置两个保温冒口，中间部分设置两个冒口；使用magma软件进行最终的模拟确认，确定模拟后没有任何内部铸造缺陷，再进行生产。
30.1)分成四个部分制作木型结构：机架上部、机架下部、两个立柱部分。
31.2)木型实样整体外皮采用活皮结构，实样内外所有部位包括芯头都是活皮，活皮
最薄部位60mm，40稍度；机架上部、机架下部与两个立柱部分连接结构，采用燕尾槽结构连接形式配合。
32.四个部分均设置吊运装置，方便吊运运输，可以解决机架长度过长，吊运过程中木型变形的问题。注意实样部位的起吊装置要受力均匀，强度足够，保证起吊后模型不变形。
33.3)木型实样分部分制作完成以后，在木型平台预装，木型实样上刻出十字中心线，并在实样外皮刻出中间芯的十字轮廓线。
34.4)根据铸件木模尺寸，使用酯硬化型砂舂≥500mm厚底平面，酯硬化型砂水分要求≤2.0wt％，方可作业，舂制机架底平面时为了提高砂型强度，根据机架形状，使用φ12mm 铁棍，制作网格密度为200mm*200mm的网格状铁骨架放置在底平面砂型中，以此增加底平面砂型的强度，在舂制底平面时，做砂型底排气，从型芯底部均匀、对称的引出两个不小于φ108mm的排气管，排气管上间隔200mm均匀割出排气孔，排气管上缠草绳；舂实后，用木质板刮平，之后用远红外线水平测量仪校正底平面水平度。
35.5)将四部分木型实样按燕尾槽位置组装好，放置到校平后的砂型底平面上，根据外皮吃砂量的厚度(500mm～600mm)，在机架木型实样外侧设置挡铁，替代专用砂箱为了防止舂里侧滑道芯时木模外涨，制作木条支在木型实样外壁与挡铁之间；同时按照木模中心线和砂型底平面中心线对齐的方法，来保证机架尺寸。
36.6)先舂机架中间芯，每层放砂厚度为200～250mm，捣砂紧实，同时放置80～100mm 的泡沫条数个，中间芯的中心部分在舂型时填干砂块，以此提高滑道芯的溃散性，防止机架因砂芯强度过硬收缩时而产生裂纹缺陷。
37.7)舂完里侧滑道芯之后，舂机架外皮砂型，距木型实样上表面20～30mm绑好网子；防止掉砂。网格密度为(200～300mm)*(200～300mm)。
38.8)上箱扎排气孔，排气孔底部距木型实样上表面5mm～10mm，同时设明排气道。
39.9)在大冒口底部铸件下表面网子下部放置条形外冷铁(700～900mm)*(1100～ 1200mm)，防止冒口下部缩松缺陷产生，节约焊补精整费用，从而提高机架的使用寿命；
40.10)采用侧水口开放式浇注系统，直浇道φ150mm～φ160mm，横浇道φ110mm～φ 120mm环接，内浇道φ90mm～φ100mm，浇注系统全部采用陶瓷管。
41.11)合箱后，利用型腔探测仪检查砂型腔内是否有杂物；
42.12)保证钢水纯净度，除正常电炉 lf精炼外，钢水冶炼工艺，增加真空处理，最大限度的减少钢水中气体和夹杂物，提高钢水质量；
43.13)由于机架的高度仅360mm，为了保证机架的浇注速度，采用φ90mm～100mm罐眼，低温快浇，浇注温度≤1550℃，浇注时间≤7分钟，浇注冒口达到1000mm～1100mm浇高后，用本炉钢水改由点冒口水口均匀点补冒口，本炉钢水点补冒口20分钟以上，添加保温剂保温冒口，提高冒口补缩效果。
44.13)铸件打箱后，通过进行热处理工序的控制，对机架的装窑等方面进行质量控制；利用红外线水平仪初步校正机架的平面度；采用超声波ut探伤，保证内部无裂纹等超标缺陷。
45.14)采用超声波ut和磁粉探伤，保证内部和外部无裂纹等超标缺陷。
46.15)为了防止铸件表面粘砂，铸造工艺规定所有面砂全部采用铬矿砂，厚度20～30mm；背砂采用酯硬化新硅砂，厚度200～300mm；其余全部采用酯硬化再生砂。喷涂醇基涂
料2 遍，用煤气火表干；外冷铁需做好除锈，同时位置要准确。
47.本发明简化了特殊类型的机架铸件的铸造工艺过程，解决了该类型机架整体木模变形问题，保证了铸件精度。