礦山機械設備鑄造項目建設可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 造的高20~30℃。澆注速度要快，在整個澆注過程中，澆口杯必須始終充滿，不得斷流，否則會破壞鑄型的密封，使鑄型真空度下降，造成鑄件缺陷，甚至發生塌箱。澆注時選擇適當的真空度。停泵時間一般5min左右，澆注100kg以下澆注結束即可停泵，100kg以上薄壁，結構復雜的鑄件，特別是框架結構件，也需澆注一結束就停泵。鑄件大、壁又厚時澆注結束后繼續抽真空一定時間，比如壁厚2030mm，500kg左右的鑄件，澆注結束后5min左右停泵。5） 砂處理砂處理澆注以后，回收砂應經處理，其目的有三： ①砂子溫度降到50℃以下，砂溫高易導致消失模變形； ②除去粉塵，鐵豆；③除去殘留的有機物。工藝流程：落砂斗 → 水平振動篩 → 型砂冷卻 → 提升機 → 磁選、除塵 → 儲砂斗粘土砂處理所經過的砂處理設備流程 ：液壓翻箱機 → 振動輸送落砂機 → 振動輸送篩分機 → 鏈式斗提機 → 風選磁選機 → 水冷式沸騰冷卻床 → 斗提機 → 中間砂庫 → 直線振動輸送篩 → 皮帶輸送機 → 斗提機 → 犁式卸料器 → 日耗砂庫 → 氣動雨淋加砂器 → 特制砂箱 → 三維振實臺 → 真空系統 → 澆注。（4）消失模鑄造工藝的缺點和局限性消失模鑄造工藝與其他鑄造工藝一樣，有它的缺點和局限性，并非所有的鑄件都適合采用消失模工藝來生產，要進行具體分析。主要根據以下一些因素來考慮是否采用這種工藝。1）鑄件的批量批量越大,經濟效益越可觀。2）鑄件材質 其適用性好與差的順序大致是:灰鑄鐵非鐵合金普通碳素鋼球墨鑄鐵低碳鋼和合金鋼。這是因為泡沫塑料在澆注過程中燃燒分解物對合金溶液的影響作用不同。例如對含碳低的鑄鋼件，采用消失模鑄造可能使鑄件表皮出現增碳問題，因此決定生產之前需通過必要的準備以不致使工藝實驗、調試周期過長。3）鑄件大小 主要考慮相應設備的使用范圍（如振實臺，砂箱）。4）鑄件結構 鑄件結構越復雜就越能體現消失模鑄造工藝的優越性和經濟效益,對于結構上有狹窄的內腔通道和夾層的情況,采用消失模工藝前需要預先進行實驗,才能投入生產。對一些現狀簡單的、用砂型鑄造方法也可生產出高質量的鑄件，而且其生產效率、鑄件成本比用消失模工藝低，這種情況就不一定采用消失模鑄造方法。 消失模鑄造工藝在國內的發展現狀：通過十多年的生產實踐，我國采用消失模技術進行鑄造生產的企業，已由開始階段不到十家發展到目前的數百家。消失模鑄造生產在我國有許多成功的實例，沒有達到預期效果而下馬的企業也有相當多的數量。分析成功的經驗和失敗的教訓，對于消失模鑄造在我國的發展前景，關鍵在于對這種工藝的認知程度，在于對該工藝生產系統的優化控制，包括對原材料、涂料技術、干砂緊實技術以及消失模鑄造工藝技術的優化控制等。 （5）對消失模鑄造生產系統的優化控制 1）原材料的優化控制 消失模鑄造生產需要的原材料大致分為模型原材料、干砂原材料、涂料原材料、合金熔煉原材料等幾個方面。由于消失模鑄造工藝是一項系統工程，原材料的選擇尤為重要。所以控制各種原材料的質量和參數就成了消失模鑄造成敗的基礎。模型材料通常稱之為珠粒，鑄造上采用的珠粒一般分為兩種類型，即聚苯乙烯(EPSPolystyrene)珠粒和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMAPolymethyl Methacrylate)珠粒，二者都屬于高分子材料。另外還有一種EPS+PMMA的聚合物。對于低碳鋼鑄件，模型材料中的碳易使鑄件表面產生增碳現象，從而導致各種碳缺陷。其中EPS(含碳92％)、EPS＋PMMA共聚物、PMMA(含碳60％)對鑄件的增碳影響程度依次減小。此外，模型的密度是其發氣量的重要控制參數，上述三種材料的發氣量從小到大依次為EPS、PS＋PMMA共聚物、PMMA。同時，珠粒的尺寸應根據所生產鑄件的壁厚進行選擇，一般情況下，厚大鑄件選用較粗粒徑的珠粒，反之薄壁鑄件選用較細粒徑的珠粒，使鑄件最薄部位保持三個珠粒以上為宜。 另外，模型材料的預發和成形控制也是技術成功的一個關鍵。一般情況下，～，其體積約為原珠粒體積的30倍。～。 干砂是消失模鑄造的造型材料，由于該工藝的特點，選擇干砂應與生產的鑄件材質有關，高溫合金采用耐火度較高、顆粒較粗的干砂。目前干砂主要使用天然石英砂，應去除砂中的鐵渣、粉塵和水分，并保持使用溫度不高于50℃。涂料是消失模鑄造中必不可少的原料，現在許多鑄造廠采用自制涂料。涂料的主要作用是提高模型的強度和剛度、防止破壞或變形；隔離金屬液和鑄型；排除模型氣化產物；保證鑄件表面質量等。消失模涂料中耐火骨料主要有鋯英粉、鋁礬土、棕剛玉粉、石英粉、滑石粉、莫來石粉、云母粉等。其粒徑級配應兼顧防止粘砂和高溫透氣性，粒形有利于提高透氣性，通常選擇一定數量的球狀顆粒，有利于模型氣化后氣體的逸出或模型不完全分解的液化產物的排除。2）涂料制配的控制消失模鑄造涂料的載體多采用水基，以利于環境保護。其粘接劑主要包括粘土、水玻璃、糖漿、紙漿廢液、白乳膠、硅溶膠等。在選擇粘接劑考慮以下幾個方面因素：高溫發氣性；涂掛性；涂層強度和剛度；浸蝕模型性等。懸浮劑用于防止涂料發生沉積、分層、結塊，使涂料具有觸變性。一般可采用膨潤土、凹凸棒石粘土、有機高分子化合物及其復合體等。另外消失模涂料中還需添加表面活性劑，以增加涂料的涂掛性，提高涂料與模型表面的親和性和結合強度。此外還常常加入其他添加劑，如消泡劑、減水劑、防腐劑、顏料等。為此，要求涂層具有良好的強度、透氣性、耐火度、絕熱性、耐急冷急熱性、吸濕性、清理性、涂掛性、懸浮性等。綜合起來主要包括工作性能和工藝性能。 涂料的工作性能包括強度、透氣性、耐火度、絕熱性、耐急冷急熱性等，主要是在澆注和冷卻過程中應具有的性能，其中最重要的是強度和透氣性。而涂料的工藝性能包括涂掛性、懸浮性等，主要是在涂掛操作中所要求的性能。一般消失模鑄造多采用水基涂料，涂料與模型一般不潤濕，從而要求改進水基涂料的涂掛性。涂掛性是指模型涂掛涂料后一般需要懸掛干燥，希望涂料在涂掛后盡快不滴不淌，確保涂料層的均勻性，減少環境污染。懸浮性是指涂料在使用過程中，涂料保持密度的均勻性，不發生沉積現象。涂料的制配工藝控制是涂料技術的關鍵環節。國產涂料多采用碾混、輥混或攪拌工藝。根據生產實踐，碾混和輥混其質量優于攪拌。建議有條件的企業可采用碾混或輥混方法制配涂料。 由于不同的合金對涂料的作用情況不同，建議根據合金種類的不同研制相應的涂料，如鑄鐵涂料、鑄鋼涂料、有色合金涂料等。在涂料配置和混制過程中，應盡量使用合理的骨料級配，使骨料和粘接劑及其它添加劑混合均勻。除了涂料性能達到要求外，涂敷和烘干工藝對生產也具有一定影響。生產上多采用浸涂，最好是一次完成。也可以分兩次涂敷，但應每次涂敷后要進行烘干，烘干時注意烘干溫度的均勻性和烘干時間，保證涂層干燥徹底并不開裂。3）干砂造型工藝的控制干砂造型是將模型埋入到砂箱中，在振動臺上進行振動緊實，保證模型周圍干砂充填到位并獲得一定的緊實度，使型砂具有足夠的強度抵抗金屬液的沖擊和壓力。干砂造型第一步是向砂箱中加入干砂，加砂時為保證干砂的充填到位，首先在砂箱中加入一定厚度的底砂并振動緊實，然后放入模型簇，再加入一定厚度的干砂，將模型簇埋入到三分之一到二分之一，再進行適當振動，以促使干砂向模型內腔充填。最后填滿砂箱進行振動，振動時間不宜過長，以保證模型不出現損壞和變形，同時保證涂料層不發生脫落和裂紋。振動參數應根據鑄件結構和模型簇形式進行選擇，對于多數鑄件，一般應采用垂直單向振動，對于結構比較復雜的鑄件，可考慮采用單向水平振動或二維和三維振動。振動強度的大小對干砂造型影響很大，用振動加速度表示振動強度。對于一般復雜程度的鑄件和模型簇，振動加速度在10～20m/s2之間。而振幅是影響模型保持一定剛度的重要振動參數，～1mm[4]。振動時間的選擇比較微妙，應結合鑄件和模型簇結構進行選擇。但總體上振動時間約控制在1～5min為宜。同時底砂、模型簇埋入一半時的振動時間盡量要短，可選擇1～2min，模型簇全部埋入后的振動時間一般控制在2～3min即可。 4）鑄造工藝的控制消失模鑄造工藝包括澆冒口系統設計、澆注溫度控制、澆注操作控制、負壓控制等。澆注系統在消失模鑄造工藝中具有十分重要的地位，是鑄件生產成敗的一個關鍵。在澆注系統設計時，應考慮到這種工藝的特殊性，由于模型簇的存在，使得金屬液澆入后的行為與砂型鑄造有很大的不同。因此澆注系統設計必定與砂型鑄造有一定的區別。在設計澆注系統各部分截面尺寸時，應考慮到消失模鑄造金屬液澆注時由于模型存在而產生的阻力，最小阻流面積應略大于砂型鑄造。由于鑄件品種繁多、形狀各異，每個鑄件的具體生產工藝都有各自的特點，并且千差萬別。這些因素都直接影響到澆注系統設計結果的準確性。為此，可將鑄件以某種方式進行分類。針對中小鑄件，可按鑄件生產工藝特點進行分類，如表1所示[2]。模型簇組合方式可基本反映鑄件的特點，以及鑄件的補縮形式。澆注系統各部分截面尺寸與鑄件大小、模型簇組合方式以及每箱件數都有關系。為此，在設計新鑄件的工藝時，應根據鑄件特征，參照同類鑄件澆注系統特點有針對性地進行計算。 表1 鑄件分類 模型模型簇組合方式應用范圍補縮方式一箱一件較大的鑄件冒口補縮組合在直澆道上（無橫澆道）小型鑄件直澆道（或冒口）補縮組合在橫澆道上小型鑄件橫澆道（或冒口）補縮組合在冒口上小型鑄件冒口補縮因為模型的存在，在澆注過程中模型氣化需要吸收熱量，所以消失模鑄造的澆注溫度應略高于砂型鑄造。對于不同的合金材料，與砂型鑄造相比，消失模鑄造澆注溫度一般控制在高于砂型鑄造30～50℃。這高出30～50℃的金屬液的熱量可滿足模型氣化需要的熱量。澆注溫度過低鑄件容易產生澆不足、冷隔、皺皮等缺陷。澆注溫度過高鑄件容易產生粘砂等缺陷。 消失模鑄造澆注操作最忌諱的是斷續澆注，這樣容易造成鑄件產生冷隔缺陷，即先澆入的金屬液溫度降低，導致與后澆注的金屬液之間產生冷隔。另外，消失模鑄造澆注系統多采用封閉式澆注系統，以保持澆注的平穩性。對此，澆口杯的形式與澆注操作是否平穩關系密切。澆注時應保持澆口杯內液面保持穩定，使澆注動壓頭平穩。負壓是黑色合金消失模鑄造的必要措施。負壓的作用是增加砂型強度和剛度的重要保證措施，同時也是將模型氣化產物排除的主要措施。負壓的大小及保持時間與鑄件材質和模型簇結構以及涂料有關。對于透氣性較好、涂層厚度小于1mm的涂料，～，對于鑄鋼件取其上限。～。負壓保持時間依模型簇結構而定，每箱中模型簇數量較大的情況，可適當延長負壓保持時間。一般是在鑄件表層凝固結殼達到一定厚度即可卻去負壓。對于涂層較厚及涂料透氣性較差的情況，可適當增大負壓及保持時間。（6）影響消失模鑄造缺陷的因素1）模型制造在消失模生產工藝中,模型制造是一個重要環節, EPS原料選擇、模型加工精度、模型密度、澆注時熱分解產物等因素都對獲得優質鑄件有重要影響。目前常用模具制作方式有以下幾種:① 用EPS板材切割粘連而成。②自己設計圖紙,外委加工。③自制簡易的預制設備。采用上述方法制作模型普遍存在不重視模樣密度變化的現象,特別是委托外廠加工時水分不易控制,經常出現澆注時鐵水反噴或鑄件出現冷隔,澆不足的現象。因此在生產過程中通過加強對模型密度的檢驗,增加模型的烘干時間等措施加以解決,如果條件允許,最好用電窯緩慢烘干,以保證烘干的緩慢徹底,且模樣不變形。EPS顆粒經實驗選定后,不能隨意更改,并嚴格檢驗。2）　振動存在的問題振動緊實是消失模四大關鍵技術之一。振動作用使干砂在砂箱中產生動態流動,提高干砂充實性及密度,防止出現鑄造缺陷。在干砂振動充填時,比較理想的狀態是:干砂在振動過程中進行有序流動,在保證模型不變形的情況下,均勻地填充到模型的各個部位,使模型獲得較高和較均勻的充型密度。但在振動過程中,常出現模樣變形、涂料層開裂等現象,經分析主要是激振力過大,同一組電機的偏振塊不平衡等現象,為此主要調整振力、振幅和振動時間,對尺寸較大而簡單的鑄件,可以用垂直振動或水平振動并把振幅減小等方法加以解決。另外