发热保温冒口

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1、发热保温冒口在合金钢耐磨铸件上应用与综合成本分析 2014-09-19 李金峰等 圣泉铸造材料 发热保温冒口在合金钢耐磨铸件上应用与综合成本分析李金锋 张科峰 陈海生（济南圣泉集团股份有限公司，山东 济南 250204）摘要：本文通过对高锰钢、合金钢铸件使用发热保温冒口的实例分析，以及对生产过程进行综合成本分析表明，发热保温冒口对提高铸件工艺出品率，减小铸件清理和修补工作量，提高铸件质量，同时还能够降低生产成本。前言：目前我国及国外工矿、建筑等行业对耐磨钢铸件需求量很大，其中矿山机械类铸件如齿板、衬板，轧臼壁（定锥），破碎壁（动锥），锤头等和工程机械配件如各种材质的合金钢齿尖、斗齿、履带板等铸

2、件需求量和产量巨大。当前国内外大型工矿设备对铸件质量要求不断提高，铸造新技术、新工艺、先进设备和多样化的铸造材料也不断推陈出新，以满足铸造生产以及对高质量铸件的要求。本文单单从补缩这一生产工艺介绍发热保温冒口项目对提高铸件质量的意义。一、发热保温冒口技术简介：发热保温冒口套具有最初绝热、中间发热、最后长时间绝热的特点，通过延长冒口内钢水的液态时间，提高补缩效率和铸件质量。与普通保温冒口相比，发热保温冒口具有如下优势：1）有效解决铸件缩松、缩孔等缺陷，提高铸件致密度。2）明显降低铸件夹渣、气孔等缺陷。3）显著提高冒口的补缩效率和铸件工艺出品率，提高企业的经济效益。4）减少冒口清理费用和焊补工作量

3、；5）冒口热切割带来的铸件裂纹倾向；二、应用案例1.在矿山机械高锰钢耐磨铸件上的应用举例目前高锰钢铸件生产工艺主要采用如下几种生产工艺：一种是对铸件表面质量要求不高的大都采用CO2硬化水玻璃型砂造型工艺；另一种是碱性酚醛自硬树脂砂生产工艺，这类铸件一般要求比较高，大部分出口铸件都采用该工艺；市场上也有部分企业使用无氮或者低氮呋喃树脂等，但数量还是比较少；还有使用V法造型生产此类铸件的；使用酚脲烷树脂生产该类铸件的也有。无论使用哪种生产工艺，冒口工艺设计与选型都对铸件质量影响很大。随着国内铸造材料供应商生产发热保温冒口技术的日益成熟，越来越多的铸造生产厂家开始使用发热保温冒口技术。下面以浙江某公

4、司为例，简单介绍发热保温冒口技术在衬板、锤头、轧臼壁等铸件上的应用实例；应用于此类铸件上的发热保温冒口型号一般如图1所示。1） 轧臼壁（锥体）铸件使用发热保温冒口：轧臼壁、破碎壁以及各种锥体的铸件重量范围大都在1.03.5吨；根据冒口设计和铸件结构特点，推荐使用FT100-X系列斜颈冒口，斜颈冒口示意图如图2所示；造型以及铸件见图3，图4所示。1） 齿板、衬板等使用发热保温冒口：以齿板为例，铸件重量1500Kg，高锰钢，浇注温度1420-1440；根据冒口设计和铸件结构特点，采用缩颈冒口FT100-S300，缩颈冒口示意图如图5所示；清理后冒口铸件如图6所示；对冒口剖析和测量安全高度，如图7、

5、图8所示；通过计算，冒口补缩效率达到35%以上，而且对铸件进行超生探伤，铸件内部几乎没有缩松等缺陷问题，冒口安全高度大，而且，在去除冒口时无需热切割，可以很方便的锤击去除，降低清理费用，避免热切割时对铸件的不利影响。3） 发热保温冒口在锤头铸件上的应用：锤头也是市场需求量很大的一类耐磨铸件，该铸件种类型号很多，重量从几十公斤到几百公斤不止，该公司最早使用纤维纸浆保温冒口生产，铸件时有缩孔、缩松问题，而且尺寸很大，冒口很难去除。后我们给其重新设计，采用济南圣泉公司生产的FT100系列缩颈冒口，进行生产，有效解决了铸件内部缩松、缩孔缺陷，而且工艺出品率大幅提高，由最初的55%左右提高到工艺出品率普

6、遍在70%以上，而且铸件质量显著提高。下面具体介绍某一型号锤头的使用情况：铸件单重450Kg,浇注重量在630Kg，浇注温度：1425-1435；造型工艺：碱性酚醛树脂；冒口设计：中部放置一个FT100-S250发热保温冒口；冒口示意图如图9所示，各参数如表1所示；铸件实物如图10所示；冒口工艺出品率以及冒口补缩效率计算如表2所示；表1.冒口各参数如下所示：冒口规格发热保温冒口模数(cm)几何模数(cm)冒口容积(cc)冒口尺寸Du(mm)N(mm)Do(mm)do(mm)h(mm)H(mm)FT100-S2505.994.86 12960180126310252120310表2.铸件工艺出品

7、率计算表冒口容重（Kg）铸件净重（Kg）冒口补缩后秤重（Kg）冒口安全高度（mm）工艺出品率%补缩效率%101450651087135.6综上所述，发热保温冒口的补缩效果很好，冒口根部组织致密，铸件出品率也提高明显。该厂自从2008年以来一直使用我们公司的这类产品，单单锤头一类铸件，截止目前为止，共计出口90000多件，取得可观的经济效益。2.在其它合金钢耐磨铸件上的应用耐磨铸钢件中除了常用的高锰钢材质以外，还有应用于其它领域的各类合金钢；这些领域，根据使用环境和供应商对机械性能要求不同，材质设计也多种多样，本文只简单介绍下发热保温冒口在履带板和齿尖等合金钢铸件上的应用。1）发热保温冒口在履带

8、板铸件上的应用：该公司生产的履带板材质为低合金钢，具有高的耐磨性和良好的韧性及强度，生产工艺为V法造型。针对该类铸件生产过程中容易出现冷隔、缩孔、缩松等缺陷,以及铸件壁厚差异大，尤其是在V法造型中，型腔内气体难以排出等问题，对冒口进行特殊设计，以满足发热保温冒口在V法造型工艺的正确使用。冒口套如图11所示 ，铸件实物见图12所示；2） 发热保温冒口在齿尖铸件上的应用： 齿尖单重152Kg，一箱8件，浇注重量1500Kg，生产工艺为碱性酚醛树脂，浇注温度在14301480；浇注系统设计：F直：F横：F内（mm）=90：65/70*60：25*50；设计的发热保温冒口型号为:FT500-A140/

9、170，其参数如表3所示，结构示意如图13所示；为提高铸件质量，防止铸件内部夹渣等缺陷，配合使用济南圣泉泡沫陶瓷过滤器，其型号为：FCF-1SA:125*125*22(10ppi),过滤器倾斜60放置；计算得知铸件工艺出品率达81%，远远高于原来使用普通保温冒口时出品率。对铸件进行超声波和X射线探伤，内部组织致密，没有出现异常情况。对该铸件的计算机模拟工艺设计如图14所示：表3. FT500-A140/170参数表冒口规格发热保温冒口模数(cm)保温冒口模数(cm)冒口容积(cc)冒口尺寸du(mm)Du(mm)do(mm)Do(mm)h(mm)H(mm)FT500-A140/1703.732

10、.502140140182131173149170三、使用发热保温冒口对铸件生产综合成本的影响分析：1、使用发热保温冒口的生产成本优势： 节约铁水，降低熔炼成本； 减少合金材料损耗及金属液处理成本； 降低冒口切割成本； 提高生产效率； 减少型砂等铸造材料消耗； 提高铸件成品率；通过综合生产成本核算，使用发热保温冒口不但可以提高铸件质量，而且还能够降低综合生产成本，这也是发热保温冒口项目这几年得到大力发展的原动力。2、综合生产成本核算分析下面以合金钢材质的某型号锤头铸件为例（为计算方便，不考虑使用发热保温冒口后对浇注系统的影响）进行成本核算说明：1）冒口设计方法如下：铸件单重450公斤，按照收缩

11、率8计算，需要补缩铁水（铸件重量收缩率收缩量）为450836公斤，即冒口所需要实现的补缩量为36公斤；按照普通保温冒口一般补缩效率为12计算，则需要普通保温冒口的重量（冒口的补缩量补缩效率）即为3612300公斤，最早使用的是300500规格型号的保温冒口；发热保温冒口套按35补缩效率计算，则需要发热保温冒口的容重为3635102公斤。按照发热冒口的容重，选择型号为FT100-S250冒口可以满足要求。2）计算方法：为便于统计，以批量生产1000件（单月生产量）该铸件为例，计算如下（浇注重量等于铸件净重+冒口重量+浇注系统重量；浇注系统重量统一按照单件50公斤计算）：原单件浇注重量：0.45+

12、0.3+0.05=0.8吨；改进后浇注重量0.45+0.1+0.05=0.6吨；单件减少浇注重量：0.2吨；共计减少铁水重量：0.2*1000=200吨减少钢水烧损重量：烧损率按照1.5%计算，共计减少烧损3吨；减少烧损金额：考虑到烧损主要是合金烧损，按照10元/Kg计算，共计减少烧损金额30000元；节约用电量：按照平均熔化每吨钢水需要600度电计算，共计节省200*600=120000度电；节约用电费用：按照平均每度电0.75元计算，共计节省90000元；节约炉衬成本：由于铁水减少，少开炉40多次（按照5吨炉计算），可以节约炉衬等修炉费用12000元左右；节约冒口清理费用：由于冒口体积的减

13、小，可节省清理费（包括人工费用、工具、乙炔气体费用等）等合计5000左右；节约造型材料成本：由于发热保温冒口套高度减小，造型用砂箱体积和吃砂量等可以得到明显减小，造型用砂及粘结剂都可以相应减少，因此而带来的费用节约，折合4000元；成品率提高：显著降低铸件缩松、缩孔倾向，按照铸件成品率提高1计算，由此带来的利润，折合1000*1%*4500=45000元；单件增加冒口采购成本：该型号发热冒口大约95元左右，普通保温冒口大约5元左右，增加90元；共计采购冒口增加：1000*90=90000元左右；统计如下：减少金属烧损节约电费节约修炉费用节约冒口清理费用节约造型材料费用提高成品率共计节约费用30

14、00090000120005000400045000186000节约的费用减去购买发热保温增加的费用：186000-90000=96000元，即为使用发热保温冒口增加的经济效益。3）结论：上述分析表明，使用发热保温冒口不但没有增加成本，而且还可以节省费用。该客户从该项目改进以来受益匪浅，并将发热保温冒口推广到其它产品使用，也都取得良好经济效益。当然，每个企业具体的生产情况不同，计算方法不同，还要通过实际生产条件来确定。结论：发热保温冒口技术在矿山机械高锰钢铸件以及其它领域合金钢耐磨铸件山的成功应用表明，发热保温冒口不但提高铸件品质和市场竞争力还能够有力节约铸造生产成本，具有很大的推广价值，值得其他同类生产厂家借鉴与学习。作者介绍：李金锋 ，男，1971年出生，山东大学工学硕士，毕业后一直从事铸造生产以及新材料、新技术的改进和研究工作；电话：18853170137邮箱：li.jinfeng