保温冒口和发热冒口的应用与现状.pdf

·综述保 温冒口和发热冒口的应用 与现 状北京铸造学会北京不技大学张乃蕴寇凤和体收缩较大的 铸造合金,如铸钢、球墨铸铁、可 镶铸铁及某些有色合金铸件,容易出现缩孔和缩松缺阵它们影响了铸件的致密性,减少铸 件的有效面积,使机械性能大大降低应用冒口是防止铸造缺陷获得优质铸件的一种重要的工 艺措施由于普通砂型冒口在生产中普 遍存在冒口偏大,口口补缩效率很低,其缩孔体积仅占整个 冒口体积的加一 14%而真正补缩铸件的体积只有6一1因此,如何有效而最大限度地发挥 冒口的 功能,提高铸件工艺出品率,节约能耗是铸造工作者的研究课题之一国外对提高冒口效 率的研究已有5 0一6 0年的时l闰,早在5年代后期已有人论证过保温 冒口的 综合优越性超过发热冒口6 0年 代开始在一些工厂里采用,7 0年代欧美、日本保温冒口得到 推广 使用国内自70年代开始研究保温冒口,目前已有1 0余种 保温冒口套在生产中应用,都不同程度地取得了良好效果发热冒口及其它类型冒口的研制,也获得进 展一、保温 冒口1.国内常用的保温冒口制作保温冒口的材料应具有容重轻(因为保温套的保温能力主要取决于蓄热系数,而蓄热系数与容重的平方根成正比)、导 热系数低、耐火度高、强 度高及对料来源广、价 格便宜、无污染等等特点。

目前,国内在铸钢件生产中用作保温 冒口套者按材质来分有以下几种:(l)粉煤灰漂珠型保温冒口套I’j:粉 煤灰是火力发电厂排出的废物,它含有一种颖粒细、质轻、耐高温、强度高、热稳定性好及空心的球形体,简称“空心微珠”当视七 匕重小于1时称“空心漂珠”空心 漂珠中硅、铝氧化物 含量较高,而且又中空质轻,具有优异的耐火性与绝热性,是一种良好的高温保温材料,有广泛的应用前景当漂珠与无机枯接剂配合后,经过搅拌,粘接剂呈薄膜状均匀的包覆在珠体表面,使成型后泊 勺冒口套内部呈现一种多孔性组织结构被相互隔离卦闭在多孔结构中的 空气,自然形成一个良好白摊刃状空心隔热体阻止对流传热在冒口套的多孔性组织结构 中,球形的 漂珠粒之间呈现为点接触,因而 大大地减少了冒口套的热传导截面积,提高了它的热阻值,阻碍了热流传导,达到绝热保温作用一40-粉煤灰中5 0~s 0 % 的珠检呈透明玻璃体,因此具有较高的反射率,当液态金属进人 铸型到达保温冒口后,其所传播的热量由于反射作用被返回金属液面保温冒口的反射率愈高,液态金属幅射散 失的热量就愈低,保持液态时间就 愈长,冒口的凝固补缩时间则愈长用漂珠制作的保温冒口套可用于大、中、小型铸钢件、合金钢件。

它的缺点是在特大型 铸钢件上应用,冒口套有熔蚀现象2)纤维复合型保温冒口套121:它是一种以无机纤维(诸如陶瓷棉、矿渣棉 等)、有机纤维(纸渣等少、耐火骨料作原料和 多种粘接剂(树脂等)混合均匀,通过专用模具及真空吸滤而成型并经烘烤 而成其断面呈网络结构,云层状堆积,内部含有大量微孔,且孔 与孔之 间又互相隔 绝,使冒口套中的空气基本处于静止状态,有效地阻止了对流的热损失,达到保温的目的纤维 复合型保温冒口容 易切割,切 割后其切口较平,且_冒口套与铸件接触的 表面不 产生粘砂它的缺点是由于无机纤维的成本 高,又不易混制而使得制造保温冒口套所用的辅 助设备多,成本高适用于大、中、小型 涛钢件3)珍珠岩复合型保温冒口套〔“.:主要 由多刊质 轻的膨胀珍珠岩、菱苦土、膨润土、硫酸亚铁及卤水粘接 剂组成愿胀珍珠岩其导热 系数和蓄热系数都小,减少丁冒口内的热损失,使冒口内金属液体的水平方问凝固还 度减慢,延长了冒口内金属液体的凝固 时间,提 商J补缩 能力冒口内金属液呈平行状下降,获得毒壁平底形缩孔膨胀珍珠岩的缺点是耐 火度低,故要填加石英砂、煤研石填料作为耐火骨 架,可适用中等 碳钢、合金钢铸件。

4)烟道灰型保温冒口套I‘l :主要由烟道灰,铝矾土、珍珠岩作主料,以矾土 水泥为粘接剂混合后用微震机成型烟道灰是一种烟囱干式除尘的排泄废弃物,直径任1二以下,烦粒均匀,表面有互不串通的微孔存在,具有保温性质冒口套中加人膨胀珍珠岩更提高了保温能刀烟道灰保温 冒口套具有不粘砂、不烧结f生产工艺简单、生产效率高等优点,其缺点是干燥时若控制不 当会发生 自燃现象,另外在一定程度上恶化了工作环境一般适用碳钢、合金钢中小型铸件5)碳化稻壳型保温 冒口套t毛1:碳化稻壳(稠《机械工艺师分199 0.1 0壳灰)是粮食部门的“艾上勺”它具有黑白闪光的颗粒,是 空心球整齐排列 而戎的蜂 窝状结构空心球里充满互不相通的气体,了入冲蜂窝状结构的骨架是由硅 酸盐类和少量的钠盐组成具有耐火度高及良好的绝热保温性能冒口解剖后其缩孔呈“U”形主 要用于碳钢、低 合金钢、高强钢的小型 铸件它的缺点是 对于巾大型铸件保温效果差一些日前可用于凑钢件作为冒口的沫温材料与方法比较多各地因原料的来源、技术和没各的 不同,可 采用不同的材料与方法制作冒口2.常用保温冒口的性能和生勺效果保温 冒口套其物理性能如表1所示其工艺性能 和使匀情况如表2所示。

保温日二套的工乙出晶率及经济效益如表3听示〔“]表1常用胃的物理性能火丈-一冒口类别 粉煤灰漂 保温曹 纤维 复下 保温冒 珍珠岩复 保温 冒 烟道灰 保 温冒线线收缩率率翼了限;.纷(:黔}‘替半少少( ( (%) ) ) ) ) 1 1 1应乡干石二而~ 一丁一画;t - - h a一鲡一一{场一肠{ { {l樱5~6 D D D! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯二卫·“_{ { { { {0 0 079~ 085 5 5 5 5)3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 065~08 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3>tZ Z Z. . . . . . . . . . .>1 0 0 0 扮扮扮扮3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 02 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2~5 5 5 5 5O O O。

60~08 0 0 0 0 0)30 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1O O O0 0 06 6~U68 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 81 1 18 8 8 8 8 8 8 8 8表2常用冒口的工艺性能及使用情几一\\~冒口类别项目{冒口成型工艺方法一、一~j/砂性⋯环境污染J使:地二及厂粉煤灰漂珠型保温 冒口纤维 复合型保温 冒口珍珠岩复 合型保温冒口烟道灰型保温冒口碳化稻壳型 保温 冒口归模具采月普通的翻{ {芯方法成型可自干或 }低温烘于) 而特殊真重吸11) {汤丈型 里艺且鉴迸娜黄 而剑或 )用模具普通制芯方法 }成型1薇震机成 夔乒而亡沃不硬化脱模烘干!普通的制芯方法成 型厦咋多乒{蠢璧手焉霖履默霸鬓 弄 蓦崛 乡沙漏畜嘱藻霍粟环境影嚷 瓤黯肇熟薄-冒口、动脱、⋯无污染藻器骤 骊现不枯}有粉茹韭裹喜墨爵厂一羲瓤亘箭一一~)癫雍i班瘾豪五冒口葛呈块状脱落粘砂、不易清理无有 环境滨重型机器厂影响人体健}太原某厂. . . . .. , , ,.,~~一一叼.. r .口.r粉尘大 康 甲车二犁塑竺织全全三全垫益l毖”⋯一|项目!工艺出品 率{冒口’滋效率{冒口套材料⋯每吨铸件需冒每吨铸件节药济效益系数 冒口类型(%)(%)双沥汰况口套费用(元)每吨铸仁止厂 保温冒口要于 门 粉煤灰漂珠 保 温 冒20。

96纤维复合 保温冒 蹂非鳄)业二竺石三 万一丁简袜工轰厄两万两 不口雨一种下 口 U吮 U{“从J一卜,,2二卜工_轰一l 一一一_{但鱼主 岁少‘尘二兰剑材料米 仁较多材料沐涯丰富 价格:从廉 烟道灰型 保温 冒口15.名97 1~7525 ~3014416.了碳化稻壳 型 保温冒口6 6~71材料米原广 价 格振策 材料米源广 }成本低普通 砂型 冒口}50 ~5 5)10 ~ 1通普通 砂型冒口 成本低《机械工艺 师》1990、10一4工3.国外保温 冒口的 应用各 国对保温冒口的研 究进行了 大量的工作目前,西方国家、美国、联邦德 国、印度、日本 等应用在 铸钢件冒口上的 保温材料大多数是熟石膏、珍珠岩、蛙石、纸浆和石棉原料等f7J西方国家较为普遍的采用无机 纤维型 保温冒口保温套是 以无机纤维(陶瓷棉、矿 渣棉等)与石英砂、膨胀珍珠岩以及粘接 剂等混合而成使用后铸件 的工艺出品率可达7 0 % 以 上又据美国,R·W·Ru-dd le介绍,最佳冒口的实际使用效果如 表4所示表4表明常规冒口和保温冒口的实际应用研获得的工艺出品率[.,联邦德 国保温(发热)冒口,采用蛙石保温材料在铸钢和球墨铸铁上应用,可使铸件的工艺 出品率达到 7 0~8 0%。

印度,M.R.Ses加d rj介绍:保温冒口材料以蛙石为主蛙石是一种含有几、Mg、A 1的 硅酸盐,这种材料由薄片叠成的,非常轻,受热后膨胀而形成孔隙起保温作用又因其导热系数低,是一种很好的保温材料蛙 石的性 能如表5所示[”蛙石被 用作保温冒口套材料和冒口顶面覆盖物,表4铸件种类齿圈阀套下 滚轮支撑板轴改成保温冒口后铸件工艺出 品率的提 高表{跳、系统}(‘b) { {工艺出品率(%)J节约净金属原工 艺新工艺 ),5·,一竺卜兰1 8 6}30原原工艺艺}新工艺艺1 1 15 350 0 01 1 408 8 84140 0 0乙乙IU U U1了U U U4 D D D, ,一一一一一 1 1 1 30 0 0 083 0 0 08 8 803 3 3表5妊石的性能结温室温导热系数1250 ~12 6 0℃135 0℃020.6~0099/eo30.05 5 ~0.0 56kc al/m·h·℃对有色合金和铁合金都能改善其补缩效果Moc b e曾报导用5 0% 型砂和5 0 %蛙 石混合料作为铸钢件补缩冒口周围的填料时,可以节省 冒口金 属约n%然而,蛙石用作保温套 尚缺乏系统研究。

我国蛙石矿较多,它的应 用有待进一步开发探索.二、发 热冒口国外在70年代初就开始在铸造行业大量地使用 发热保温材料制作冒口,用 以提高 冒口的补缩效率,70年代末我国有些厂矿在铸钢件、球铁件应用发热 冒口取得良好 的效果发热冒口套在浇注金属液后,发热材料燃烧,大量地释放热量,使 冒口内钢 水延缓凝固时间,提高补缩效率上海起重运输机械厂、新疆克拉玛 依机械厂采 用暗发热冒口工艺,充分发挥冒口的作用,使得冒口的 设计尺寸减小,铸件的工艺出品率提高了,一般都达到7 0~8 0%北京科技大学等单位I‘”]研 制的发热 冒口,在球铁液压件上应用,其补缩 效 果达到 联邦德国发热冒口2 0 10 337号专利水平,补缩效率达到8 0%,发 热材料节省2 5%,每个冒口套价格则便宜一半1.发热冒口套材料 发热冒口套主要组成:发热 材料、发热保温材 料、供氧材料、耐 火骨干材料及粘接剂等1)发热材料铝 粉,含A 1>9 5 肠,过12 目;硅铁粉,用5175硅铁,过4 0~7 0目;氧化铁粉,过4 0~70目2)发热保温材料一般用 木碳 粒、锯木屑其作用是延长发热材料的燃烧时间,使作用缓和木碳粒和木屑燃烧掉后使发热套中 出现许多孔隙,具有保温作用。

联邦德国采用蛙石 材料保温3)供氧材料硝酸钠,利用其高温下分。