Технология ЛГМ направляющего блока прокатного стана

В данной статье описывается применение технологии литья по газифицируемым моделям для изготовления направляющего блока деталей оборудования прокатного стана; его основные механические свойства характеризуются жаростойкостью и износостойкостью. Посредством описания идей проектирования литейного процесса, процесса нанесения и сушки покрытия, операций литья в опоке с засыпкой, дробемётной очистки и шлифования, а также термообработки и отжига подробно раскрывается производственный процесс литья по газифицируемым моделям.

По сравнению с литьём в песчаные формы литьё по газифицируемым моделям имеет множество преимуществ. Оно подходит не только для изделий со сложной геометрией, но также позволяет сократить ненужные потери ресурсов и загрязнение окружающей среды, значительно снизить трудозатраты, повысить повторное использование базовых материалов и обеспечить широкую применимость материалов для изделий.

Анализ процесса литья направляющего блока из литой стали:

Оборудование прокатного стана является незаменимым промышленным оборудованием металлургических предприятий, при этом направляющее устройство — наиболее ответственная часть прокатного стана, а направляющий блок — его основная деталь; требования к изделию жёсткие, на обрабатываемых участках изделия не допускаются никакие дефекты, такие как поры; поэтому все детали кластера моделей с огнеупорным покрытием на ранней и последующей стадиях литья в опоке с засыпкой необходимо проверять по одной. Каждый этап операции должен выполняться в соответствии с нормативами, а возникающие проблемы следует своевременно устранять и регистрировать, чтобы повысить выход годных изделий и избежать ненужных литейных дефектов.

Общий процесс:

Белая зона: (резка/форма формовочной машины) формование пенополистировой модели

Жёлтая зона: нанесение покрытия методом окунания и кистью, сушка

Чёрная зона: изготовление формы в чёрной зоне с засыпкой в опоку, вакуумирование, заливка

Дробемётная очистка, очистка, термообработка

В процессе литья по газифицируемым моделям пенополистирол быстро испаряется при контакте с расплавом чугуна, а температура расплава чугуна снижается. Если пенополистироловая модель не высушена (внутри присутствует вода) или модель с огнеупорным покрытием высушена недостаточно, в процессе литья возникнет обратный выброс. Слишком низкая температура заливки легко приводит к появлению неспая и дефектов неполной заливки; иногда происходит неполная газификация пенополистировой модели, из-за чего остатки пенополистирола остаются внутри отливки или на поверхности отливки, вызывая углеродные дефекты; этот дефект приводит к рыхлой, неплотной внутренней структуре отливки. После непрерывного совершенствования методов процесса приняты соответствующие меры для повышения производительности при обеспечении требуемого выхода годных изделий.

Белая зона: формование пенополистироловой модели подразделяется на сборку и формование пенополистироловой модели методом резки и вспенивание в формовочной машине.

(1) Резка и сборка: как показано ниже, изделие прикрепляют к исходному чертежу, печатают чертёж 2d в масштабе 1:1 на бумаге, сшитой с алюминиевой фольгой, изготавливают шаблоны по сегментам, а затем последовательно вырезают и собирают пенополистироловую модель. Следует обратить внимание на зачистку облоя и заусенцев; температура сушки составляет 45℃, а время сушки — ≥4 часа (в основном сушится клеевой участок).

Примечание: в процессе формования необходимо следить за тем, чтобы место герметичного соединения было прочно склеено; трещины не допускаются.

Поверхностные задиры можно своевременно ремонтировать небольшими порциями ремонтной пасты, а крупные участки — обрезками пенополистироловой модели и термоклеем; если задир слишком заметен и его трудно отремонтировать, ремонт можно не выполнять, чтобы в процессе нанесения покрытия методом окунания покрытие не проникало в изделие, что позволяет снизить процент брака.

Модуль вспенивания и формования: вспенивание гранул → формование в формовочной машине → сушка пенополистироловой модели → сборка

вспенивание гранул

3Mpa

Используется машина предварительного вспенивания с электрическим нагревом и паром; вспениваемый материал — материал Dragon King; плотность гранул после предварительного вспенивания составляет 22~23g/L; после предварительного вспенивания перед использованием выполняются сушка и выдержка не менее 5h. (Примечание: давление пара при предварительном вспенивании должно быть менее 3Mpa)

формование в формовочной машине

0.4~0.6MPa

Используется полуавтоматическая формовочная машина, работающая плавно. Настройка внешних условий: давление пара 0.4~ 0.6mpa, давление воды 0.3~ 0.4mpa, давление воздуха 0.6~ 0.8mpa, ручное заполнение. Отрегулировать и установить рабочие параметры, обращая внимание на предотвращение деформации пенополистироловой модели.

сушка пенополистироловой модели

Поместить годные пенополистироловые модели в сушильную камеру для сушки. В сушильной камере применяется автоматическое регулирование температуры и влажности, основная сушка выполняется паром, вспомогательный нагрев — электрический. Температура сушильной камеры устанавливается на уровне 45℃, влажность — ниже 16%. Пенополистироловая модель сушится в сушильной камере в течение 1 дня; перед переходом к процессу нанесения покрытия масса пенополистироловой модели должна оставаться неизменной.

Склеивание, сборка в кластер

Зачистить облой и заусенцы на поверхности модели, отремонтировать раковины, повреждения и другие дефекты бумажной лентой, двусторонней клейкой лентой и ремонтным кремом; равномерно нанести холодный клей и соединить детали пенополистироловой модели; как при склеивании, так и при ремонте необходимо строго контролировать количество клея, чтобы уменьшить его влияние на отливку.

Участки, склонные к внешней деформации, фиксируют и поддерживают бамбуковыми рейками или термостойкими пластиковыми рейками.

Жёлтая зона

120min

Покрытие перемешивают в соответствии с установленным соотношением. Для нанесения кистью используется метод окунания; перемешивание выполняется в течение 120min, вязкость регулируется, показатель Боме может достигать примерно 1.6.

Кластер хорошо изготовленных пенополистироловых моделей окрашивают в 2-3 раза; основным методом является окунание; температура сушильной камеры устанавливается на уровне 50℃, влажность — ниже 16%, чтобы каждый слой покрытия полностью высох. Первая сушка выполняется в течение 1 дня, затем заполняются участки пенополистирола; вторая сушка выполняется в течение одного дня, после чего на литниковую систему и заливной канал наносят утолщённое покрытие кистью и продолжают сушку. После двух нанесений толщина покрытия пенополистироловой модели достигает примерно 1.3mm, а на литниковой системе и заливном канале — 1.5mm.

Чёрная зона

Засыпка в опоку

Засыпка в опоку должна выполняться в соответствии с процедурами технологического процесса; песок добавляют пять раз, толщина слоя песка на дне обычно составляет около 20 cm, частота вибрации — около 35 hz, время вибрации — около 50 s. Поместить модель с огнеупорным покрытием, добавить песок до одной трети высоты модели с огнеупорным покрытием, выполнить повторную вибрацию с частотой около 45 hz в течение примерно 60 s. Добавить песок до двух третей высоты модели с огнеупорным покрытием, выдерживая ту же частоту и время вибрации, и собрать шлакоуловитель. В процессе сборки соединение литниковой чаши должно быть герметизировано краской, смоляным песком, графитовой краской и другими материалами для предотвращения выдувания песка во время заливки; по возможности для покрытия соединяемого участка следует использовать быстросохнущую среду, например спиртовую. После сборки высота песка в четвёртой опоке должна быть не менее чем на 10cm выше высоты модели с огнеупорным покрытием; частоту вибрации следует увеличить примерно до 50Hz, а время вибрации продлить примерно до 70S. После укладки полиэтиленовой плёнки (оптимальная толщина полиэтиленовой плёнки составляет 0.03-0.05mm) время и частота вибрации песка последовательно остаются неизменными по сравнению с предыдущим этапом (время и частота вибрации регулируются по ситуации; в зависимости от фактической работы на участке частоту и время можно соответственно увеличивать или уменьшать).

Процесс плавки

В процессе плавки используется электрическая печь вместимостью one ton; химический состав расплава чугуна необходимо строго контролировать.

Состав расплава чугуна

Шихта для плавки в печи вместимостью one ton состоит примерно из 40% стального лома, примерно из 25% возвратной шихты, примерно из 35% чугуна передельного и примерно из 0.15% хрома. При плавке следует по возможности сократить использование железа и стали с сильной коррозией. В процессе плавки шлак необходимо удалять, температура печи составляет около 1750℃.

Литниковая система спроектирована по схеме последовательной заливки бок о бок, чтобы обеспечить скорость заполнения и стабильное значение отрицательного давления примерно 0.55 и предотвратить обрушение опоки. Фактическая температура заливки поддерживается в диапазоне 1600-1640℃. В литниковой чаше следует разместить асбестовую прокладку, чтобы предотвратить попадание песка внутрь отливки во время заливки.

15min

После выпуска расплава чугуна из печи необходимо своевременно удалить шлак; согласно результатам определения химического состава перед выпуском из печи следует своевременно добавить требуемые металлические элементы; в месте заливного сопла необходимо разместить шлаковату для предотвращения поступления остатков; скорость заливки должна быть высокой, а расход расплава стали — стабильным, оптимально 15KG в секунду; вспомогательные рабочие должны обеспечить баланс отрицательного давления во время заливки. После заливки выдерживать давление в течение 15min.

Дробемётная очистка, шлифование и очистка

≥80min

После завершения литья время до переворачивания опоки составляет ≥80min летом и ≥30min зимой. После естественного охлаждения выполняется дробемётная очистка. Рабочие срезают литниковую систему газовым резаком или плазменным резаком и проверяют изделия на наличие дефектов (после переворачивания опоки сначала проверяется внешняя поверхность отливки; это лучший способ определить наличие проблем на ранних этапах литья).

Термическая обработка — отжиг

Отжиг — это процесс термической обработки, при котором стальные детали нагревают до соответствующей температуры, выдерживают в течение определённого времени, а затем медленно охлаждают для получения состояния микроструктуры, близкого к равновесному.

Регулирование твёрдости для выполнения резки;

Устранение остаточных напряжений и предотвращение деформации и растрескивания стальных деталей;

Устранение остаточных напряжений и предотвращение деформации и растрескивания стальных деталей;

После нагрева до температуры на 30 ~ 50℃ выше Ac3 медленным охлаждением получают процесс отжига с микроструктурой, близкой к равновесной. Для повышения производительности в производстве заготовку обычно охлаждают на воздухе после охлаждения печи примерно до 600℃.

Заключение: по сравнению с литьём в песчаные формы литьё по газифицируемым моделям имеет очевидные преимущества, однако оно также имеет недостатки: к операторам предъявляются более высокие требования в отношении технической подготовки, стандартизации, многообразия операций и длительности. Перед началом работы операторы должны пройти предварительное обучение, обеспечить слаженную командную работу и уделять внимание деталям! Необходимо выявлять, анализировать и устранять проблемы, регистрировать проблемы, классифицировать и подробно описывать проблемы, регулярно организовывать обсуждение различных технологических проблем членами коллектива для повышения выхода годных изделий; необходимо чётко установить систему поощрений и наказаний.