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球磨机耐磨件浇注工艺研究

鉴于球磨机耐磨件生产中磨损较为严重,进一步提高耐磨件内在质量十分必要。矿业设备较长时间里沿用老工艺,(采用顶注———以横代冒)耐磨件内在质量不高,因工艺特点在特定部位有缩孔,且在埋箱放置时有违背耐磨件要求现象(如埋箱时安装面朝下,工作面朝上)。改进铸造工艺设计,提高耐磨件内部组织致密度能提高耐磨件的耐磨性能。

球磨机耐磨件

1、易割片的使用工艺改进

根据耐磨件形状和工艺设计要求,将易割片嵌粘于模具表面,再将冒口紧贴于易割片与模具连通,耐磨件和冒口以最短的距离隔开,钢液进入冒口后再进入型腔,冒口最后凝固,有效提高液态金属压头有效时间,耐磨件因得到补缩而无缩孔;开箱后浇冒口采用锤击去除,冒口颈与耐磨件连接处被锤击分离,只需极少的打磨修整即可,与以往相比减少气割,遵守高锰钢冒口尽量不气割原则。

消失模铸造方法决定了砂箱内的干型砂在负压下建立强度,负压也影响着钢液的流动,涂层的细小裂纹都会使钢液渗出,易割片与耐磨件和冒口贴合面不能涂敷涂料膏进行密封,处理不好就会使钢液在负压下大量渗出(此为技术难点)。为此,在模具涂刷第二遍涂料时,将易割片敷上涂料膏与模具压实,并保持平整状态,模具在埋箱时用3号砂布将易割片和冒口与易割片贴合处打磨平整,取冒口上一小段在冒口相应位置做标记,切出凹坑,在与模具贴合固定,装如砂箱内,加入干型砂,型砂埋没模具时,模具和冒口及易割片始终保持此种状态。在生产中,易割片未发生变形,均克服了渗出难题,满足了技术要求。

2、侧边冒口的应用

以往高锰钢耐磨件的浇冒口多采用顶注式工艺(采用顶注———以横代冒),该方法是引进消失模铸造时专业厂家提供的技术指导,以横浇道代替冒口,在砂箱里对接时,冒口与耐磨件之间有一定距离便于涂敷涂料膏进行密封。但横浇道高度较矮,压头小且距离又阻碍钢液补缩,耐磨件普遍存在气孔、缩松缺陷量大,精整时焊补量大,工期较长,费用较高,需要人员也较多,最终产品质量不高,用户反映不理想。合理选择工艺设计,结合易割片将大部分适合使用侧边冒口的耐磨件采用侧边冒口进行生产,模型装箱时倾斜10°~15°,两耐磨件侧身合抱一个冒口,冒口和冒口颈密封严实,防止钢水渗出。

消失模耐磨件在砂箱中放置宜立或侧,不能平放,其原因在于减少铸型的水平截面积,增大充型静压,这样就可以增大液态金属与消失模之间的传热系数有利于充型顺利进行。冒口成略扁形状,以便与易割片更好密封。与耐磨件成侧边倾斜相连,易割片厚度仅10mm,冒口颈80mm大于内浇道截面积,钢水平稳地从冒口注入模具型腔,补缩力极强:液态金属通过极短的补缩通道,流速加快,而加速区路程很短,其传热系数将增大。使补缩通道如同一个“吸热泵”,其作用是用相对较长的时间,吸收流经它的液态金属内部的热量,这样就在铸型中形成一个过热的高温区,其表层温度等于液态金属内部温度。当耐磨件凝固时,该过热区起保温作用,以维持冒口和补缩通道内金属液最后凝固,使补缩的液态金属源源不断地由高温冒口区送来。冒口紧紧的夹贴在两耐磨件之间,热量损失更小,延缓了高温冒口的冷却速度,为补缩提供足够时间,耐磨件倾斜放置,负压稳定后,金属液向下流动,恰好与型内液态金属上升方向相反。那么,远端凝固的金属不会阻碍液态金属的填充,因而浇注温度可以比底注和平流时更低些。甚至于浇注与凝固同时进行,凝固层距源端的距离可以变的更小,必然导致温度梯度大大增加有利于顺序凝固。热金属液受密度差的作用下可浮在最上层,这又进一步强化了顺序凝固的机制。

采用新工艺后耐磨件工作面位与侧面,遵循了造型工艺分型面选择原则。耐磨件质量有了很大的提高,解决了浇道位置补缩不足造成的缩孔,浇道位置组织致密,极大的减少了焊补量,缩短了工期,最终产品得到了用户的信赖。彻底摆脱“以横代冒”的传统工艺,改变“负压下钢液极渗出”的技术理论认识,为新工艺改进提供了强劲动能。

3、明冒口的使用

对外形复杂加之工况恶劣,而耐磨件内在要求极高的产品,经过攻关后,大胆采用了明冒口工艺,产品如9.15m球磨机提升器。解决易割片不渗漏技术后,明冒口工艺将解决穿过塑料薄膜后负压不降低难题。使用粘土砂造型,水玻璃硬化,做一个砂套管。在冒口顶部将涂层剥开开设一个与大气相通的通道,砂套管放在冒口顶部,覆盖塑料薄膜,砂套管与大气接通,有效提高液态金属压头一个大气压压力,浇注时可以排出大量气体,缓解压力不稳定、金属液反喷现象,成功解决钢水紊流缺陷,稳定了该类产品质量,提高了合格率。

4、移动负压管的使用

生产中常遇到如球磨机衬板这样的大平面耐磨件及多面封闭的箱体类大平面耐磨件,模具在砂箱中放置时遮盖了大部分底面负压管,严重阻挡负压抽取,即使有侧面负压,但距离中心较远,型腔上方负压不够,塌箱很难避免。因此,根据生产实际,设计一种移动负压管,在埋箱时,放置于型腔上部(或需增设负压管处)。浇注时与真空泵相连,浇注完毕到停止负压后将移动负压管取出,用于另一砂箱生产,这样2-3个移动负压管可以完成和多个砂箱轮流投入使用,而砂箱可满足更多种类的耐磨件生产,提高大平面耐磨件及多面封闭的箱体类大平面耐磨件砂箱内的原始真空度,解决大平面耐磨件由于浇注时砂箱内真空度的急剧下降造成铸型塌箱使产品报废;避免针对不同产品特点制作多种型号的负压真空砂箱。

5、冷铁的使用

外冷铁在电铲斗齿上的应用增加钢液进入型腔时的激冷效果,减少了凝固时间和减少了凝固时补缩的需求量,抑制了粗大的柱状晶的形成。耐磨件埋箱时在耐磨件重要工作面增加侧冷铁三块,这样就有了三个面的激冷,在冒口顶部增加一个出气孔,钢液进入型腔时很快将冒口的EPS汽化,使得型腔与大气相通,进入耐磨件内的钢液不再受负压而影响流向,紊流得以消除,钢液沿冒口颈规则进入型腔底部至下而上充满型腔和冒口,有利于残渣上浮和有利于建立起顺序凝固。耐磨件放置位置在负压紊流影响很快消失后,金属液向下流动,恰好与型内液态金属上升方向相反。那么,下端凝固的金属不会阻碍液态金属的填充,因而浇注温度可以比平时更低些。甚至于浇注与凝固同时进行,凝固层距源端的距离可以变的更小,必然导致温度梯度大大增加有利于顺序凝固;热金属液受密度差的作用下可浮在最上层,这又进一步强化了顺序凝固机制。斗齿生产采用冷铁前后的对比。目前,这种工艺生产的一副斗齿采拨矿石总量可以达到400至500kt,远超其它厂家同类产品。

根据产品使用特点归类整理,对受冲击较小的产品采用分散内冷铁无冒口工艺进行生产。在选矿一段格子板上的应用,利用激冷进行分流过热钢液,成功解决多孔眼被钢液冲损及烧结问题。

6、控制耐磨件开箱时间

控制开箱时间防止耐磨件过早开箱造成耐磨件铸造应力大从而导致耐磨件冷裂。根据耐磨件壁厚的不同规定不同的开箱时间。