高锰钢铸件生产的探讨课件(共122页).ppt

1、高锰钢铸件生产的探讨高锰钢铸件生产的探讨中福铸造材料青岛中福铸造材料青岛市场总监市场总监诸葛胜诸葛胜 探讨高锰钢铸造的意义探讨高锰钢铸造的意义我们已经知道：我们已经知道： 高锰钢铸件的价格已经全球化了高锰钢铸件的价格已经全球化了有些还很低有些还很低 设计铸件断面趋向越来越厚大设计铸件断面趋向越来越厚大有时甚至没有砂芯有时甚至没有砂芯 铸件的质量不太容易评定铸件的质量不太容易评定造成有时铸件销售仅仅取决于价格造成有时铸件销售仅仅取决于价格 对产品的设计制造很难预测！对产品的设计制造很难预测！本报告希望能帮助我们了解合金的特性，大概要求及其一些生产方法。本报告希望能帮助我们了解合金的特性，大概要求

2、及其一些生产方法。 希望通过对这种材料的很好理解，通过提高我们正确、快速判定问题的能力，满足铸件希望通过对这种材料的很好理解，通过提高我们正确、快速判定问题的能力，满足铸件的要求和用户的需求，以此来满足工业的要求。的要求和用户的需求，以此来满足工业的要求。本报告包含高锰钢铸件生产的以下方面内容：本报告包含高锰钢铸件生产的以下方面内容： 第一局部第一局部 高锰钢材质高锰钢材质 第二局部第二局部 凝固特性凝固特性 第三局部第三局部 晶粒大小的影响晶粒大小的影响 第四局部第四局部 补缩距离的设想补缩距离的设想 第五局部第五局部 冒口缩颈的设想冒口缩颈的设想 第六局部第六局部 冒口的计算冒口的计算 第

3、七局部第七局部 浇注系统的计算浇注系统的计算 第八局部第八局部 铸件缺陷的分析铸件缺陷的分析高锰钢铸件的生产高锰钢铸件的生产第一局部第一局部 高锰钢材料本身特性高锰钢材料本身特性 (Mn13)高锰钢高锰钢 材质材质奥氏体高锰是是由奥氏体高锰是是由Robert Hadfield 先生由先生由1882创造的，它具体特独的性能：创造的，它具体特独的性能： 高强度高强度/韧性韧性 高延伸率高延伸率 没有磁性没有磁性 出色的耐磨性能出色的耐磨性能 使用过程中硬化冷作硬化使用过程中硬化冷作硬化Hadfields钢的典型成分范围钢的典型成分范围:1.05 1.35 % 碳碳11.0 14.0 % 锰锰1.0

4、 % 最大最大. 硅硅0.07 % 最大最大.磷磷此钢对使用过程中发生的三种类型的磨损有极佳的抗磨性能。这种性能使得锰钢广泛用于此钢对使用过程中发生的三种类型的磨损有极佳的抗磨性能。这种性能使得锰钢广泛用于矿山、采石、土建行业铸件材料。矿山、采石、土建行业铸件材料。锰钢不仅可以对其碳和锰水平进行调整，还可以对其合金成分进行控制，像：铬锰钢不仅可以对其碳和锰水平进行调整，还可以对其合金成分进行控制，像：铬Cr;钨和钨和镍等。镍等。在铸态，这种合金很脆，因此锰钢铸件需要热处理来提高其强度性能，使合金的独特的性在铸态，这种合金很脆，因此锰钢铸件需要热处理来提高其强度性能，使合金的独特的性能充分发挥。

5、能充分发挥。 高锰钢高锰钢 材质材质磨损特性：磨损特性：通常认为存在的几种磨损形式，可分为：通常认为存在的几种磨损形式，可分为：磨粒磨损磨粒磨损 从外部进入摩擦面间的游离硬质颗粒或摩擦外表上的硬质凸峰，在摩擦过程中从外部进入摩擦面间的游离硬质颗粒或摩擦外表上的硬质凸峰，在摩擦过程中引起材料脱落的磨损现象。高锰钢同时具有高的强度和韧性，并且其具有加工硬化功引起材料脱落的磨损现象。高锰钢同时具有高的强度和韧性，并且其具有加工硬化功能，磨损后形成新的坚硬的外表。因此在这种磨损条件下，高锰钢是种很好的材料。能，磨损后形成新的坚硬的外表。因此在这种磨损条件下，高锰钢是种很好的材料。粘着磨损粘着磨损 -

6、摩擦外表的不平度凸峰在相互作用的各点产生结点后再相对滑移时，材料从运摩擦外表的不平度凸峰在相互作用的各点产生结点后再相对滑移时，材料从运动副的一个外表转移到另一个外表，便形成了粘着磨损。动副的一个外表转移到另一个外表，便形成了粘着磨损。接触疲劳磨损接触疲劳磨损 - 受变应力的两外表，相互摩擦，在其外表上形成疲劳点蚀，使小块金属剥受变应力的两外表，相互摩擦，在其外表上形成疲劳点蚀，使小块金属剥落，这种现象称为疲劳磨损。典型的磨损条件发生在矿山工业中的齿板落，这种现象称为疲劳磨损。典型的磨损条件发生在矿山工业中的齿板-轧臼壁轧臼壁-弧形衬弧形衬板和衬板，高锰钢在此工况非常适合。板和衬板，高锰钢在此

7、工况非常适合。腐蚀磨损腐蚀磨损 - 在摩擦过程中，摩擦外表与周围介质发生化学反响或电化学反响的磨损称为腐在摩擦过程中，摩擦外表与周围介质发生化学反响或电化学反响的磨损称为腐蚀磨损，腐蚀可在没有摩擦的条件下形成，而相对运动消除了化学反响的生成物，接蚀磨损，腐蚀可在没有摩擦的条件下形成，而相对运动消除了化学反响的生成物，接着外表又受到腐蚀，如此不断反复。对这种磨损高锰钢并不是最正确的材料。着外表又受到腐蚀，如此不断反复。对这种磨损高锰钢并不是最正确的材料。 磨损的特征：磨损的特征：奥氏体高锰非常适合应用于磨料磨损和接触磨损共存的场合。在这些例子中铸件外表受冲击奥氏体高锰非常适合应用于磨料磨损和接触

8、磨损共存的场合。在这些例子中铸件外表受冲击，在使用中出现加工硬化。，在使用中出现加工硬化。例如矿山、水泥和工程机械类铸件例如矿山、水泥和工程机械类铸件 金属和金属间的磨损金属和金属间的磨损 像链和链轮，履带板和小齿轮之间。像链和链轮，履带板和小齿轮之间。 干磨擦干磨擦 齿板齿板, 轧臼壁，锤头，破碎壁和衬板轧臼壁，锤头，破碎壁和衬板然而当矿石破碎成的形状和其硬度是多样的。因此加工硬化的程度也是不同的。因此除非最然而当矿石破碎成的形状和其硬度是多样的。因此加工硬化的程度也是不同的。因此除非最终用户以此结果来衡量质量，否那么一些铸件在采购时就变成价格更重要。终用户以此结果来衡量质量，否那么一些铸件

9、在采购时就变成价格更重要。在低压力磨损的场合，撞击很小甚至没有，因此铸件外表加工硬化过程没有，所以说其它材在低压力磨损的场合，撞击很小甚至没有，因此铸件外表加工硬化过程没有，所以说其它材质的钢材在这种场合可能更适合。质的钢材在这种场合可能更适合。高锰钢的标准高锰钢的标准下面列出了一些国际锰钢的标准下面列出了一些国际锰钢的标准澳大利亚澳大利亚AS 2074B - HIA 和和 H1B法国法国NF A32 - 058 Z 120M 12 - M德国德国SEW 395 - G-X120 Mn 13英国英国BS3100 - BW10印度印度IS 276 - 1,2,3,4,5 和和 6意大利意大利UN

10、I 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美国美国Astm A128-A, B-1,B-2,B-3,B4,C,D,E-1,E-2 和和 F.首选成分首选成分对于强度、硬度、韧性和抗疲劳的最正确组合，建议：对于强度、硬度、韧性和抗疲劳的最正确组合，建议：(源自源自 CTI Mate

11、rial Facts sheet section K 1992)稳定的奥氏体高锰钢组织中锰的含量必须在稳定的奥氏体高锰钢组织中锰的含量必须在10%以上才能获得较高的韧性和延伸以上才能获得较高的韧性和延伸率。因此碳和锰的比例必须维持在率。因此碳和锰的比例必须维持在1：10以上。以上。碳范围碳范围 1.10 1.20%目标目标 1.15硅范围硅范围 1.00目标目标 0.90锰范围锰范围 11.0013.00目标目标 12.00硫和磷硫和磷目标目标 0.05合金元素的影响合金元素的影响碳碳 通常含量为通常含量为1.10 至至 1.20 %, 但也可高达但也可高达 1.40。 虽碳含量的增加使得材质

12、更脆，虽碳含量的增加使得材质更脆，但仍具有很好的耐磨性能。但仍具有很好的耐磨性能。 钢含碳量稍低，能有效提高抗冲击能力。钢含碳量稍低，能有效提高抗冲击能力。锰锰 该元素能稳定奥氏体，其含量必须在该元素能稳定奥氏体，其含量必须在10%以上以获得所需要的强度和韧性。因此以上以获得所需要的强度和韧性。因此锰碳比至少为锰碳比至少为10：1，然而通常锰含量适当提高，以此降低在热处理过程中由于碳化，然而通常锰含量适当提高，以此降低在热处理过程中由于碳化物析出而形成的脆性。物析出而形成的脆性。合金元素的影响合金元素的影响硫硫 高锰钢中硫的含量要求并不太严格，这是因为在高锰钢中硫和锰结合成硫化锰，大局高锰钢中

13、硫的含量要求并不太严格，这是因为在高锰钢中硫和锰结合成硫化锰，大局部随炉渣而去除。残留硫多以球状硫化锰形式存在，对钢性能影响不大。部随炉渣而去除。残留硫多以球状硫化锰形式存在，对钢性能影响不大。锰钢焊补比较容易，但焊补会导致作业周期延长、带来组织结构问题裂纹，尤其是含锰钢焊补比较容易，但焊补会导致作业周期延长、带来组织结构问题裂纹，尤其是含磷性高的情况下。磷性高的情况下。合金元素的影响合金元素的影响铬铬 通常薄壁件通常薄壁件 3.0%，当含量高时，客观存在将形成碳化物分布在晶界上而增加脆性，当含量高时，客观存在将形成碳化物分布在晶界上而增加脆性， 铬的参加量有助于提高奥氏体的稳定性。铬的参加量

14、有助于提高奥氏体的稳定性。镍镍 参加量较低，一般低于参加量较低，一般低于4%,能很好稳定奥氏体，能抑制热处理过程中晶界碳化物的形能很好稳定奥氏体，能抑制热处理过程中晶界碳化物的形成，提高高锰钢的脆化温度，便其对切割、焊补以及工作温度敏感性降低。但该元素本钱成，提高高锰钢的脆化温度，便其对切割、焊补以及工作温度敏感性降低。但该元素本钱较高。较高。 磷磷 是有害元素，必须将含量控制在是有害元素，必须将含量控制在0.035 %以下以下, 否那么易偏析在晶界形成磷共晶，使其否那么易偏析在晶界形成磷共晶，使其脆性增大，在打磨、焊补和热处理过程中极易形成裂纹。脆性增大，在打磨、焊补和热处理过程中极易形成裂

15、纹。钼钼 一般含量要求一般含量要求 100mm 高锰钢铸件的补缩高锰钢铸件的补缩对于所有的这些铸件，我们必须确定：对于所有的这些铸件，我们必须确定：铸造厂中冒口的补缩量补缩效率铸造厂中冒口的补缩量补缩效率 - 可以称量补缩后的冒口，通常这个值的范围在可以称量补缩后的冒口，通常这个值的范围在30%55%之间。之间。保持浇注温度在保持浇注温度在1400左右，否那么收缩率将增大铸件外表质量会降低。左右，否那么收缩率将增大铸件外表质量会降低。将两局部的收缩率调整为将两局部的收缩率调整为6%，计算出补缩系统，然后试做，计算出补缩系统，然后试做2件。件。人为扩大冒口颈人为扩大冒口颈高锰钢需要向着冒口的温度

16、梯度。高锰钢需要向着冒口的温度梯度。直接从冒口中浇注最为理想。直接从冒口中浇注最为理想。高锰钢流动性很好。高锰钢流动性很好。过滤片价并不高。过滤片价并不高。过滤片离铸件外表很近，敲断后铸件表过滤片离铸件外表很近，敲断后铸件表成平整。成平整。有效地提高了冒口温度有效地提高了冒口温度提高了铸件的纯洁度提高了铸件的纯洁度省去了浇注系统，提高出品率省去了浇注系统，提高出品率高锰钢轧臼壁和破碎壁高锰钢轧臼壁和破碎壁这一类铸件有大口朝上或小口朝上铸造，这取决于保持干净这一类铸件有大口朝上或小口朝上铸造，这取决于保持干净工作面，然而从补缩和浇注来看，大端朝上都具有优点。工作面，然而从补缩和浇注来看，大端朝上

17、都具有优点。传统的高锰钢破碎壁铸造传统的高锰钢破碎壁铸造大端朝下浇注会增大形成孤立热节的危险。大端朝下浇注会增大形成孤立热节的危险。 断面模数会因为冒口而增大。断面模数会因为冒口而增大。5055% PROYER400的冒口颈比较适宜，但浇注系统有形成二次缩孔的可能。的冒口颈比较适宜，但浇注系统有形成二次缩孔的可能。由于浇注系统的影响，晶粒的大小变坏。由于浇注系统的影响，晶粒的大小变坏。首选的高锰钢工艺设计首选的高锰钢工艺设计将铸件翻转，大口朝上，保持浇道放在底部。将铸件翻转，大口朝上，保持浇道放在底部。将将PROYER 400 AND冒口放在厚大截面处。冒口放在厚大截面处。保证冒口的体积为铸件

18、体积的保证冒口的体积为铸件体积的4050%。冒口颈为冒口颈为PROYER 400冒口的冒口的50%或更大。或更大。平稳充型以获得理想的晶粒并且没有卷气。平稳充型以获得理想的晶粒并且没有卷气。较粗的较粗的晶粒晶粒较细的较细的晶粒晶粒高锰钢破碎壁的补缩高锰钢破碎壁的补缩应用与锤头同样的方法确定铸件所需的体积应用与锤头同样的方法确定铸件所需的体积 只是此时需要考虑冒口区以外区域的只是此时需要考虑冒口区以外区域的1.82.0%的液态补缩量。的液态补缩量。考虑极限的补缩距离来设置顶冒口或内部边冒口，使整个铸件的热分布均匀一致。考虑极限的补缩距离来设置顶冒口或内部边冒口，使整个铸件的热分布均匀一致。浇注系

19、统远离冒口区浇注系统远离冒口区 所以浇注系统没有热影响。所以浇注系统没有热影响。使用较多的使用较多的AMTIPER发热覆盖剂，确保冒口保持顶部不凝固。发热覆盖剂，确保冒口保持顶部不凝固。在远离冒口处设置多道内浇口，以减小热量的聚集。在远离冒口处设置多道内浇口，以减小热量的聚集。 - 这同时也防止在顶部薄壁处产这同时也防止在顶部薄壁处产生生“紊流影响。紊流影响。浇注时厚大断面包括冒口远离浇口以获得最细的晶粒。浇注时厚大断面包括冒口远离浇口以获得最细的晶粒。例如：破碎壁重量例如：破碎壁重量 3860 Kg首先应用标准的有效补缩距离，计算冒口首先应用标准的有效补缩距离，计算冒口区的重量区的重量 由此

20、得到由此得到30%的铸件需要的铸件需要10%的补缩量。的补缩量。这意味着这意味着70%的铸件需要大约的铸件需要大约2%的补缩的补缩量。笼统地将收缩率调整为量。笼统地将收缩率调整为6%以方便计算以方便计算。高锰钢破碎壁补缩高锰钢破碎壁补缩10% 收缩区收缩区2% 收缩区收缩区高锰钢破碎壁的补缩高锰钢破碎壁的补缩 每个冒口必须补缩每个冒口必须补缩 = 0.30(3860/4)*(0.10/0.06)= 483Kg 加上加上 = 0.70(3860/4)*(0.02/0.06)= 225Kg冒口补缩效率冒口补缩效率= 3545% (以浇完的冒口估算以浇完的冒口估算冒口重量冒口重量 = 铸件断面重量铸

21、件断面重量 (Kg) ( 冒口的补缩量冒口的补缩量% / 收缩率收缩率 6%) 1= 708 (0.40/0.06)-1= 125 Kg or 直径直径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“大端朝下外部冒口，补缩区域有限大端朝下外部冒口，补缩区域有限 用用6-8只冒口。只冒口。将冒口移到破碎壁内部，冒口数量减少到将冒口移到破碎壁内部，冒口数量减少到4只。只。没有浇道的影响。没有浇道的影响。 对冒口和冒口颈周围的二次缩松没有变化。对冒口和冒口颈周围的二次缩松没有变化。在厚大断面上，冒口颈应为在厚大断面上，冒口颈应为PR

22、OYER 400的的5055%。补缩结果说明补缩结果说明冒口的数量可以减少。冒口的数量可以减少。冒口高度降低。冒口高度降低。内浇口不能对冒口的温度梯度有影响。内浇口不能对冒口的温度梯度有影响。冒口对厚大断面进行补缩有助于改善凝冒口对厚大断面进行补缩有助于改善凝固顺序。固顺序。型腔内金属液温度相比照较均匀。型腔内金属液温度相比照较均匀。可以用新型的冒口颈。可以用新型的冒口颈。破碎壁的补缩破碎壁的补缩补缩系统的设计应根据客户的需要。补缩系统的设计应根据客户的需要。在相当多的铸造厂，我们取得了大口在相当多的铸造厂，我们取得了大口朝上铸造的成功的经验。朝上铸造的成功的经验。使用小的或是随形的砂箱可从降

23、低砂使用小的或是随形的砂箱可从降低砂铁比来进一步获益。铁比来进一步获益。减少冒口的数量，获得了较高的工艺减少冒口的数量，获得了较高的工艺出品率。出品率。减少铸件缺陷减少铸件缺陷高锰钢齿板的补缩高锰钢齿板的补缩下例的齿板重下例的齿板重2140KG，应用，应用2只只PROYER 400RND 冒口得到相当高的工艺出品率冒口得到相当高的工艺出品率.本例中，假设该铸造厂高锰钢的收缩率达本例中，假设该铸造厂高锰钢的收缩率达35%，也就是需要从冒口中得到，也就是需要从冒口中得到35%的补缩的补缩量，在一些情况下高达量，在一些情况下高达55%，但这和铸造厂的生产过程有一定的影响。，但这和铸造厂的生产过程有一

24、定的影响。将收缩率调整为单一的将收缩率调整为单一的6%，使得我们能在冒口设计时仅用单一的设计计算，而不需要，使得我们能在冒口设计时仅用单一的设计计算，而不需要分区计算。分区计算。高锰钢齿板的补缩高锰钢齿板的补缩首先运用通常的有效补缩距离，计算首先运用通常的有效补缩距离，计算出对冒口区进行补缩所需要的冒口体积出对冒口区进行补缩所需要的冒口体积。 这样，这齿板大约有这样，这齿板大约有20%有区域具有有区域具有10%的体收缩，而的体收缩，而80%的区域具有的区域具有2%的的体收缩。体收缩。 笼统地将体收缩率调整为笼统地将体收缩率调整为6%，这样计，这样计算就比较方便：算就比较方便：高锰钢齿板的补缩高

25、锰钢齿板的补缩例：例：2140Kg的齿板用的齿板用2只冒口补缩只冒口补缩. 每只冒口必须补缩每只冒口必须补缩 = 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= 铸件断面重量铸件断面重量 (Kg) (冒口补缩效率冒口补缩效率% / 收缩率收缩率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641 Kg高锰钢齿板的补缩高锰钢齿板的补缩这这2 只冒口的例子只冒口的例子.在远离浇口处放在远离浇口处放2只只RND缩颈顶冒

26、口。缩颈顶冒口。筋板凹处放补贴补平，保证整个冒口颈筋板凹处放补贴补平，保证整个冒口颈是翻开的。是翻开的。铸件倾斜铸件倾斜1012度浇注。度浇注。浇注温度浇注温度1405。 得到得到90%工艺出品率，非常方便敲掉冒工艺出品率，非常方便敲掉冒口。口。对于用单个冒口生产的齿板或多个冒对于用单个冒口生产的齿板或多个冒口生产的齿板均应用同样的方法。口生产的齿板均应用同样的方法。这样冒口的数量取决于质量要求，而这样冒口的数量取决于质量要求，而并非取决于本钱。并非取决于本钱。这样这样370Kg的齿板可以很容易地应用的齿板可以很容易地应用2只只PROYER 400冒口进行补缩。冒口进行补缩。冒口影响区的不同会

27、形成冒口影响区的不同会形成10%的收缩的收缩区和区和25的收缩区比例发生变化，但的收缩区比例发生变化，但通常可获得通常可获得88%左右的出品率。左右的出品率。高锰钢齿板的补缩高锰钢齿板的补缩高锰钢铸件的生产高锰钢铸件的生产第七局部第七局部 浇注系统浇注系统根本点根本点所知所知:底注包在浇注过程中，流量和流速是变化的。底注包在浇注过程中，流量和流速是变化的。下面以一个平均内径为下面以一个平均内径为900mm，高度为，高度为1.5m，使用，使用60水口的水口的7吨的底注包为例：吨的底注包为例：当钢包满时每秒流量为当钢包满时每秒流量为84Kg 当当10%满时流量为满时流量为24 Kg/sec。当钢包

28、满时水口每秒流速为当钢包满时水口每秒流速为540cm/sec，而当和流量变化差不多时，流速变为而当和流量变化差不多时，流速变为 170cm/sec 。7吨底注包吨底注包以下图展示的是以下图展示的是7吨底注包从满到浇完整个过程中流量的变化。吨底注包从满到浇完整个过程中流量的变化。传统的浇注系统设计传统的浇注系统设计浇注需要浇注需要“快快 平稳和干净平稳和干净故浇注时间需要控制。故浇注时间需要控制。流量也要受控。流量也要受控。薄壁处金属液的上升速度需要考虑薄壁处金属液的上升速度需要考虑-以不造成喷射和有利于排除型腔气体。以不造成喷射和有利于排除型腔气体。内浇口的速度要控制，以防止冲刷和引起紊流。内

29、浇口的速度要控制，以防止冲刷和引起紊流。控制金属液控制金属液“上升速度上升速度控制金属液的上升速度非常重要，尤其是当控制金属液的上升速度非常重要，尤其是当铸件垂直断面由厚变薄时。铸件垂直断面由厚变薄时。液态液态金属的速度，或者说上升速度随铸件断金属的速度，或者说上升速度随铸件断面减小而增大。面减小而增大。 对于圆锥来说，通常还是体积减小，而这将对于圆锥来说，通常还是体积减小，而这将造成金属液通过气孔喷出。造成金属液通过气孔喷出。 出自金属液喷射的影响 (page 31 Directional Solidification of steel casting 1966). 回到根本点回到根本点已了

30、解已了解:浇注时间比较难以预测和控制浇注时间比较难以预测和控制 可是我们可以将一个很好的工艺简单重复。可是我们可以将一个很好的工艺简单重复。Scholers 经验经验 就是一个例子就是一个例子:时间时间 = (常数常数)S (平均断面厚度铸件重量平均断面厚度铸件重量 Wt.)0.33这里关键是这里关键是“S，Scholer提出这和铸件的形状或重量有关。提出这和铸件的形状或重量有关。 全用这很难估算出所需的浇注时间，但这可用所生产出的优质铸件来反向推算。全用这很难估算出所需的浇注时间，但这可用所生产出的优质铸件来反向推算。热节问题热节问题高锰钢的缩松和晶粒尺寸与热节或者说是热影响区有关。高锰钢的

31、缩松和晶粒尺寸与热节或者说是热影响区有关。因此内浇口位置非常重要，这将有可能改变晶粒大小，也可能促进形成孤立热节因此内浇口位置非常重要，这将有可能改变晶粒大小，也可能促进形成孤立热节并形成二次缩松或外表缩松。并形成二次缩松或外表缩松。故故 任何时候我们都必须使厚大断面处的热节最小化。任何时候我们都必须使厚大断面处的热节最小化。高锰钢轧臼壁和破碎壁高锰钢轧臼壁和破碎壁这一类铸件有大口朝上或小口朝上铸造，这取决于保持干净工作面。这一类铸件有大口朝上或小口朝上铸造，这取决于保持干净工作面。3.8吨净重吨净重 5.5吨毛重的破碎壁吨毛重的破碎壁原先的铸造条件原先的铸造条件铸件重量铸件重量=3860Kg

32、浇注重量浇注重量=5500Kg工艺出品率工艺出品率=75%冒口尺寸冒口尺寸=PROYER 400 300dia*500h冒口数量冒口数量=8直浇道直径直浇道直径=100 mm浇注系统比例浇注系统比例, 直浇道直浇道:横浇道横浇道:内浇道内浇道= 1: 2: 2浇注时间浇注时间=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 / 秒秒中间部位的上升速度中间部位的上升速度=12 13 mm / 秒秒上部的上升速度上部的上升速度=35 37 mm / 秒秒估计内浇口流速估计内浇口流速=平均平均 72cm/秒秒常规的生产方法常规的生产方法(但正确的大口向上但正确的

33、大口向上)流场模拟的粒子跟踪所显示的状况，被落砂后流场模拟的粒子跟踪所显示的状况，被落砂后的铸件上得到了证实的铸件上得到了证实 想像一下，如果小口朝想像一下，如果小口朝上的情况上的情况问题问题“是不是所有的轧臼壁和是不是所有的轧臼壁和破碎壁都要大口朝上？破碎壁都要大口朝上？因为因为:液面的上升速度正好相反液面的上升速度正好相反磨损面处是冷的金属液磨损面处是冷的金属液气体容易排出气体容易排出冒口压头更好冒口压头更好 因此冒口可低些因此冒口可低些造型方式对轧臼壁和破碎壁都一样造型方式对轧臼壁和破碎壁都一样但对轧臼壁来说工作面朝上而非朝下但对轧臼壁来说工作面朝上而非朝下针对高锰钢的认识，我们可以减少

34、冒口的尺寸和数量。针对高锰钢的认识，我们可以减少冒口的尺寸和数量。应用过滤片进行铸造应用过滤片进行铸造铸件重量铸件重量=3860Kg浇注重量浇注重量=4620Kg工艺出品率工艺出品率=91%冒口尺寸冒口尺寸=PROYER 400 直径直径300mm，高度高度 350mm冒口数量冒口数量=4直浇道尺寸直浇道尺寸=70 mm浇注系统比例浇注系统比例 = 1 : 16(过滤片过滤片) : 4.5 (横浇道横浇道) : 5.8 (内浇口内浇口)浇注时间浇注时间=110120 秒秒(42Kg/秒秒)铸件下部的上升速度铸件下部的上升速度=1518 mm / sec铸件中间的上升速度铸件中间的上升速度=78

35、 mm / sec铸件上部的上升速度铸件上部的上升速度=6 mm / sec 估算的内浇口速度估算的内浇口速度=平均平均 2425cm/sec.过滤片内的金属液流速过滤片内的金属液流速=平均平均 8.08.5cm/sec为充分发挥作用，过滤片应放在靠近内为充分发挥作用，过滤片应放在靠近内浇口，尽可能远离直浇道。浇口，尽可能远离直浇道。如果浇道比例设计恰当，金属液通过过如果浇道比例设计恰当，金属液通过过波片的流动速度将小于波片的流动速度将小于100mm/sec。必须将过滤片快速充满金属液，使得通必须将过滤片快速充满金属液，使得通过过滤片的液流速度均匀一致。过过滤片的液流速度均匀一致。应用过滤片进

36、行铸造应用过滤片进行铸造应用过滤片的设计应用过滤片的设计模拟分析模拟分析对轧臼壁和破碎壁进行凝固模拟，从模拟可以看到采用过滤后内浇口的流速从对轧臼壁和破碎壁进行凝固模拟，从模拟可以看到采用过滤后内浇口的流速从 200 降至降至 50 cm/秒。秒。应用过滤的效果应用过滤的效果这是这是1.9吨的破碎壁，浇注重量吨的破碎壁，浇注重量2.2吨。吨。此设计使用此设计使用2片片125125的过滤片。的过滤片。结果可看到铸件外表质量提高，夹杂物少。结果可看到铸件外表质量提高，夹杂物少。高锰钢的铸造方法高锰钢的铸造方法第八局部第八局部 一些铸造缺陷及总结一些铸造缺陷及总结高锰钢的浇注和补缩高锰钢的浇注和补缩

37、产品的设计可根据最终用户的要求而变产品的设计可根据最终用户的要求而变。对于锤头、齿板等件有多种冒口设计方对于锤头、齿板等件有多种冒口设计方法，但万变不离其中都是基于法，但万变不离其中都是基于 Vr:Vc的比的比率。率。浇注系统的设计要求快速充型，但同时浇注系统的设计要求快速充型，但同时也平稳。也平稳。Neilson浇注系统的比例对于轧浇注系统的比例对于轧臼壁和破碎壁大端朝上浇注时是首选。臼壁和破碎壁大端朝上浇注时是首选。冒口中放过滤片直接浇注，在适合的情冒口中放过滤片直接浇注，在适合的情况下应是首选。况下应是首选。高锰钢的浇注和补缩高锰钢的浇注和补缩不管冒口数量的多少，轧臼壁和破碎壁不管冒口数

38、量的多少，轧臼壁和破碎壁均大口朝上浇注。均大口朝上浇注。这将有助于防止这将有助于防止“憋气并且砂铁比较憋气并且砂铁比较低。低。铸件问题铸件问题 齿板齿板铸造厂有时对齿板和锤头使用边冒铸造厂有时对齿板和锤头使用边冒口。口。这有助于防止因冒口而使铸件冒口这有助于防止因冒口而使铸件冒口区的模数增大区的模数增大 但这真正的问题是但这真正的问题是在于降低了冒口颈的过热而导致冒在于降低了冒口颈的过热而导致冒口颈过早地凝固。口颈过早地凝固。 引起冒口颈处二次缩孔引起冒口颈处二次缩孔铸件问题铸件问题 齿板齿板另一个问题是关于渣的问题另一个问题是关于渣的问题 铸件没铸件没有顶冒口，渣没有地方可去。有顶冒口，渣没

39、有地方可去。结果造成铸件开箱后外表有可明显的结果造成铸件开箱后外表有可明显的夹渣。夹渣。唯一的优点是这冒口比较热唯一的优点是这冒口比较热 如果用如果用顶冒口，可能会由于温度的损失而降顶冒口，可能会由于温度的损失而降低补缩效率。低补缩效率。铸件缺陷铸件缺陷必须注意浇道的位置，有时会直接造成冒必须注意浇道的位置，有时会直接造成冒口下铸件的过热。口下铸件的过热。这种过热可能会在铸件外表形成外表或轴这种过热可能会在铸件外表形成外表或轴线缩松。线缩松。获得光洁的铸件外表，需要用碱性涂料。获得光洁的铸件外表，需要用碱性涂料。当应用当应用“V法造型时铸件外表质量极佳法造型时铸件外表质量极佳。气缩孔气缩孔 就像球铁就像球铁偶然会在冒口断面发现孔洞。这种孔洞因偶然会在冒口断面发现孔洞。这种孔洞因内外表光滑而看起来像气孔。内外表光滑而看起来像气孔。然，这可能是气缩孔，这是因为冒口颈过然，这可能是气缩孔，这是因为冒口颈过热而起了类似于热而起了类似于“Williams砂芯而造成砂芯而造成。解决方法：解决方法： 扩大冒口颈尺寸扩大冒口颈尺寸增大整个冒口颈的过热增大整个冒口颈的