1基本原理、工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍
1.1 連續(xù)鑄造的基本過(guò)程
連續(xù)鑄造是一種先進(jìn)的鑄造方法,其原理是將熔融的金屬,不斷澆入一種叫做結(jié)晶器的特殊金屬型中,凝固(結(jié)殼)了的鑄件,連續(xù)不斷地從結(jié)晶器的另一端拉出,它可獲得任意長(zhǎng)或特定的長(zhǎng)度的鑄件。
連續(xù)鑄錠的工藝過(guò)程:在結(jié)晶器的下端插入引錠,形成結(jié)晶器的底,當(dāng)澆入的金屬液面達(dá)一定高度后,開(kāi)動(dòng)拉錠裝置,使鑄錠隨引錠下降,上面不斷澆入金屬,下面連續(xù)拉出鑄錠。連續(xù)鑄管的工藝與此相似,只是在結(jié)晶器的中央加——內(nèi)結(jié)晶器,以形成鑄管的內(nèi)孔。
1.2 連續(xù)鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用
連續(xù)鑄造在國(guó)內(nèi)外已被廣泛采用,例如連續(xù)鑄錠(鋼或有色金屬錠),連續(xù)鑄管等。連續(xù)鑄造和普遍鑄造法比較有下述優(yōu)點(diǎn):
由于金屬被迅速冷卻,結(jié)晶致密,組織均勻,機(jī)械性能較好;
連續(xù)鑄造時(shí),鑄件上沒(méi)有澆注系統(tǒng)的冒口,故連續(xù)鑄錠在軋制時(shí)不用切頭去尾,節(jié)約了金屬,提高了收得率;
簡(jiǎn)化了工序,免除造型及其它工序,因而減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度;所需生產(chǎn)面積也大為減少;
連續(xù)鑄造生產(chǎn)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化,鑄錠時(shí)還能實(shí)現(xiàn)連鑄連軋,大大提高了生產(chǎn)效率。
2 連續(xù)鑄鐵管
連續(xù)鑄管目前已成為我國(guó)生產(chǎn)鑄鐵管的主要方法。鑄鐵管的品種有承插管(自來(lái)水管及煤氣管),法蘭管(農(nóng)業(yè)排灌及工業(yè)用管)薄壁管及小直管等。
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的連鑄管內(nèi)直徑由30~1200mm;一般普通壓力管出廠前要進(jìn)行大于15atm的水壓試驗(yàn)。
連續(xù)鑄管的方法是將鐵水澆入內(nèi)外結(jié)晶器之間的間隙中(間隙大小即鑄管的壁厚)結(jié)晶器上下振動(dòng),從結(jié)晶器下方,下斷地拉出管子。在拉管過(guò)程中,管子通過(guò)結(jié)晶器下口時(shí),必須有一定厚度的凝固層(圖3),使能承受拉力、和內(nèi)部鐵水的壓力,否則將會(huì)造成拉漏的現(xiàn)象。上述這些工藝要求,都應(yīng)由連續(xù)鑄管機(jī)加以實(shí)現(xiàn)。連續(xù)鑄管機(jī)由導(dǎo)柱、澆注機(jī)構(gòu)、結(jié)晶器及其振動(dòng)機(jī)構(gòu),底盤(pán)與拉管裝置等所組成。
3 連續(xù)鑄管工藝與操作
3.1 連續(xù)鑄鐵管的基本工序
安裝結(jié)晶器,結(jié)晶器涂油;
修整和安裝中間澆杯、流槽、轉(zhuǎn)動(dòng)澆杯;
合型,開(kāi)車澆注;
振動(dòng),脫模,拉管;
倒管,校管;
熱處理(退火、消除應(yīng)力)
切頭,試壓,浸涂瀝青。
3.2 鐵水的化學(xué)成分
普通鑄鐵和的化學(xué)成分應(yīng)有利于形成灰口組織和良好的流動(dòng)性。因此要求其成分應(yīng)接近于共晶成分,即碳當(dāng)量接近4.3%。
生產(chǎn)中常用的灰鐵化學(xué)成分如下:
C: 3.5-3.8% P≤0.3%
Si: 1.8-2.4% S≤0.1%
Mn: 0.5-0.8%
3.3 澆注溫度
澆注溫度不宜過(guò)高,溫度過(guò)高就需要較長(zhǎng)的凝固時(shí)間,同時(shí)對(duì)結(jié)晶器的使用壽命也不利。連續(xù)鑄管的澆注溫度一般在1250~1370℃之間,小管取上限。
3.4 脫模
1. 脫模時(shí)間,由澆注到開(kāi)始拉管的時(shí)間叫脫模時(shí)間。一般適當(dāng)?shù)拿撃r(shí)間為24~95s。
2. 脫模溫度,一般在980~1050℃。
3.5 液面高度
鑄管時(shí),結(jié)晶器鐵水液面的高度,一般以距結(jié)晶器上沿10~40毫米為宜,這樣既可充分利用結(jié)晶器的有效高度,又便于觀察操作,脫模時(shí)的液面高度應(yīng)比拉和時(shí)略低,以避免發(fā)生卡管。
3.6 結(jié)晶器的水冷
水壓
為使?jié)踩虢Y(jié)晶器的迅速凝固和保護(hù)結(jié)晶器避免受熱過(guò)度,結(jié)晶器內(nèi)的冷卻水須有較快的流速,故水壓不宜過(guò)低,一般在(15~25)×10kPa。
冷卻水溫差
結(jié)晶器的進(jìn)水和出水的溫差小說(shuō)明冷卻強(qiáng)度大。溫差的大小對(duì)拉管的速度和結(jié)晶器的壽命影響很大。一般溫差在6~20℃之間,小管溫差取上限。
水流量
結(jié)晶器中水的流量和水壓,進(jìn)出水管徑及水隙等結(jié)構(gòu)有關(guān)。水量過(guò)小會(huì)影響冷卻強(qiáng)度。一般水的流量可根據(jù)進(jìn)出水的溫差是否適當(dāng)加以調(diào)整,其流量約在0.1~2.12m3/min之間。
3.7 拉管速度
拉管的長(zhǎng)度與所需時(shí)間之比叫拉管速度。它標(biāo)志著生產(chǎn)工藝水平的高低。拉管的速度與操作技術(shù),鐵水質(zhì)量和結(jié)晶器的工作狀況有一定關(guān)系,所有能促進(jìn)凝固的措施,都有利于提高拉管速度。
連續(xù)鑄管的主要缺陷
滲漏
滲漏就是鑄管在試水壓時(shí)有漏水或滲水的現(xiàn)象。漏水多發(fā)生在靠承口的一端。漏水處的管壁內(nèi)多有鐵豆、開(kāi)口氣孔或夾雜物等。產(chǎn)生的原因:轉(zhuǎn)澆口安放不正,鐵水淋在結(jié)晶器上形成鐵片或鐵豆掉入型腔;鐵水溫度偏低流動(dòng)性差,開(kāi)始澆注時(shí),金屬液流過(guò)小,或雙拉管調(diào)流不勻而產(chǎn)生冷隔、鐵豆及氣孔等而造成漏水;承口芯子表面清理不凈而形成砂眼造成漏水。
重皮
在管壁內(nèi)或外表面形成不熔合或熔合不良的魚(yú)鱗狀皮層謂之重皮。其產(chǎn)生的原因:在拉管過(guò)程中掉入冷的鐵片;鐵水的溫度或成分不合要求,流動(dòng)性低所造成;內(nèi)或外結(jié)晶器壁破裂或有孔眼,當(dāng)粘附該處的冷的鐵片脫落后而形成重皮。
溝陷
在管壁內(nèi)表面形成不連續(xù)的縱向凹陷溝槽,溝槽內(nèi)有時(shí)掛有鐵片,這種缺陷叫做溝陷。其產(chǎn)生原因:內(nèi)結(jié)晶器的冷卻強(qiáng)度遠(yuǎn)小于外結(jié)晶器時(shí),由于內(nèi)外層收縮不一致,而形成溝陷;拉管速度與鐵水凝固速度不相適應(yīng),一般拉管速度偏高時(shí),易出現(xiàn)溝陷缺陷;內(nèi)外結(jié)晶器不同心,造成管壁不增勻也能產(chǎn)生此類缺陷;內(nèi)結(jié)晶器的錐度過(guò)大,而使紅熱的鑄管內(nèi)壁過(guò)早地與內(nèi)結(jié)晶器壁脫離而產(chǎn)生較大的空隙,使管壁內(nèi)層凝固較慢,因收縮而形成光陷。
白口
管壁斷面或表面呈白口組織,質(zhì)地很脆。其產(chǎn)生的原因:鐵水成分不當(dāng),碳當(dāng)量過(guò)低,;脫模時(shí)間過(guò)晚或脫模溫度過(guò)低,因而達(dá)不到管子自行退火的目的而造成白口;內(nèi)外結(jié)晶器安裝不正,造成壁厚不均,冷速不勻,而使局部產(chǎn)生白口。