鑄造工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化

鑄造工藝設(shè)計(jì)模擬優(yōu)化CASTsoft在核屏蔽箱體鑄鋼件的生產(chǎn)應(yīng)用樂山市沙灣長興鑄鋼有限責(zé)任公司（614900）羅建君北京北方恒利科技發(fā)展有限公司（100089）宋彬摘要：本文介紹北京北方恒利科技有限公司開發(fā)的鑄造工藝設(shè)計(jì)及模擬優(yōu)化CASTsoftCAD/CAE在核屏敝箱體鑄鋼件工藝設(shè)計(jì)及優(yōu)化方面的應(yīng)用，同時介紹了水玻璃七0砂型(石灰石水玻璃砂型)在核屏敝箱體鑄鋼件上的應(yīng)用；證明了用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，合理的鑄造工藝，控制生產(chǎn)關(guān)健環(huán)節(jié)，采用鉻鐵礦砂作坭芯面砂能生產(chǎn)出要求較高的探傷核屏敝鑄鋼件。關(guān)鍵詞：鑄造工藝設(shè)計(jì)CASTsoft鑄造工藝模擬

澆注溫度

工藝優(yōu)化核屏蔽鑄鋼件水玻璃七0砂型漂珠保溫冒口套ThecastingprocesssimulationandoptimizationCASTsoftinthenuclearshieldingboxofsteelcastingproductionapplicationsLeshanCity,SandyBay,ChangxingCastSteelCo.,Ltd.（614900）LuoJianjunBeijingNorthFanghengLiTechnologyDevelopmentCo.,Ltd.(100089)SongBinAbstract：ThisarticledescribesthecastingprocessdesignandsimulationandoptimizationofBeijingNorththeHengliTechnologyCo.,Ltd.developedCASTsoftCAD/CAEinthedesignandoptimizationofthenuclearshieldingboxforSteelCasting,alsointroducedwaterglass70sand(limestonewaterglasssand)onthenuclearshieldingboxsteelcastings;provedthatadvancedscienceandtechnology,castingprocess,productionofkeyaspectsoftheuseofchromitesandCementcoresurfacesandcanproducehigherflawnuclearshieldingsteelcastings.Keywords:CastingProcessDesignCASTsoftCastingprocesssimulationPouringtemperatureProcessoptimizationNuclearshieldingofsteelcastingsFloatingBeadsriser一、前言目前，在川內(nèi)多數(shù)鑄造企業(yè)采用傳統(tǒng)水玻璃七0砂型(石灰石水玻璃砂型)工藝進(jìn)行鑄件生產(chǎn)。傳統(tǒng)的鑄造工藝要生產(chǎn)出技術(shù)要求比較高的探傷產(chǎn)品很不容易，經(jīng)常出現(xiàn)探傷不合格甚至報(bào)廢。在鑄件結(jié)構(gòu)較為簡單和鑄造類似鑄件時，經(jīng)驗(yàn)可能起到一定的作用；在澆鑄大型、復(fù)雜鑄件且無相關(guān)經(jīng)驗(yàn)時，只能通過反復(fù)工藝實(shí)驗(yàn)來確定工藝；只有對模具進(jìn)行改進(jìn)改變傳統(tǒng)的車板及框架結(jié)構(gòu)，把木模做成實(shí)樣模具。型腔表面必須用風(fēng)槍打緊使砂型致密緊實(shí)，采用鉻鐵礦砂作坭芯面砂改善水玻璃砂型的縮沉和砂型膨脹，提高鑄件質(zhì)量，滿足實(shí)際鑄件生產(chǎn)需要。在2010年10月份我公司受用戶要求生產(chǎn)一批核屏敝箱體鑄鋼件，在生產(chǎn)過程中運(yùn)用了先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)及鑄造工藝模擬和鑄造過程的嚴(yán)格控制，生產(chǎn)一次性成功，鑄件表面光潔度和內(nèi)部質(zhì)量達(dá)到用戶要求。二、技術(shù)要求此產(chǎn)品技術(shù)要求比較高,產(chǎn)品用于放射性核屏蔽。1、鑄鋼件在澆注前要通知用戶進(jìn)行現(xiàn)場見證；每件鑄鋼件應(yīng)自帶本體試塊，鑄鋼件應(yīng)退火處理。2、按熔煉爐次分別提供化學(xué)成份分析報(bào)告，每爐鑄鋼件至少進(jìn)行一次機(jī)械性能(密度檢測、拉力、沖擊等)試驗(yàn)和密度檢測,并提供力學(xué)性能和密度檢測報(bào)告。報(bào)告內(nèi)容除應(yīng)滿足相關(guān)要求外,還應(yīng)注明爐批號所對應(yīng)的零件圖號、名稱和數(shù)量。3、鑄鋼件的比重檢測要保證鑄鋼件的最薄弱區(qū)域密度比重不低于7.5g/cm3。4、鑄件加工后，鑄件的內(nèi)部缺陷和近表面應(yīng)按GB/T7233進(jìn)行超聲波探傷進(jìn)行缺陷檢查,II級合格,并出具超聲波探傷報(bào)告。鑄件加工后，業(yè)主對產(chǎn)品進(jìn)行射線探傷檢測。三、箱體工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)準(zhǔn)備1、生產(chǎn)前準(zhǔn)備：木模實(shí)樣，坭芯實(shí)樣,中箱抽芯實(shí)樣，六個補(bǔ)貼實(shí)樣配套，澆注系統(tǒng)全用耐火管磚，直澆道為Φ120耐火管，橫澆道為Φ80耐火管，內(nèi)澆道為Φ60耐火管四道從四個冒口下的補(bǔ)貼處引入。中箱坭芯表面鉻礦砂,坭芯大平面用30厚的鉻鐵礦砂；帶本體試塊和密度試塊尺寸厚110x110x210制作。2、收縮：2.0%。3、毛坯重：12000kg，澆冒口重：10500kg。4、分體造型，澆注1530℃5、壓鐵38噸，保溫：80小時，熱割保溫。采用北京北方恒利科技發(fā)展有限公司開發(fā)的鑄造工藝設(shè)計(jì)及工藝模擬CAStsoftCAD/CAE技術(shù)對鑄件毛坯模數(shù)、工藝熱節(jié)計(jì)算、澆冒系統(tǒng)計(jì)算、澆注過程計(jì)算、凝固過程計(jì)算、保溫時間（開箱時間），對鑄件毛坯進(jìn)行工藝缺陷的進(jìn)行分析，依據(jù)分析結(jié)果對工藝進(jìn)行改進(jìn)。通過七0砂型重力鑄造12噸箱體鑄鋼件，材質(zhì)為ZG275-485H的箱體，七0砂型鑄件工藝進(jìn)行模擬后；在原工藝的下方兩直角邊共加四排覆砂冷鐵,原工藝圖的保溫冒口套大小及高度不變,采用樂山市市中區(qū)建茂保溫材料經(jīng)營部的漂珠保溫冒口套，確保冒口的保溫性能。（鑄造工藝設(shè)計(jì)模擬及優(yōu)化情況，如圖1--圖6）圖1鑄造工藝裝配圖圖2鑄造工藝剖分效果圖（1000萬網(wǎng)格）圖3鑄件毛坯凝固過程狀態(tài)圖圖4鑄件毛坯凝固過程溫度狀態(tài)圖圖5鑄件缺陷位置CT圖圖6鑄件缺陷位置解剖圖四、箱體生產(chǎn)質(zhì)量重點(diǎn)工序控制1、型砂配置：七0砂100%、白泥1.5-2%、白渣1.2-1.5%、水玻璃8-10%。2、木模制作：模型按鑄造工藝、木模制作規(guī)程制作，模型要求結(jié)構(gòu)合理、尺寸準(zhǔn)確、外表光滑。3、造型：造型按鑄造工藝及造型技術(shù)操作規(guī)程制作，造型前檢查模型，在模型上劃出澆口、試樣、鑄號等的位置：鉻礦砂的厚度一般不超過30毫米厚度過厚造成浪費(fèi),表面貼砂操作困難只有用實(shí)樣模具才好貼砂沖緊,要注意緊實(shí)度。要求砂型具有足夠的緊實(shí)度；排氣要保持暢通，澆注時所有引氣處引明火；合箱前后要及時清除內(nèi)腔及水口中的浮砂等雜物，澆注前采用天然氣對型腔進(jìn)行烘干，出鋼前鋼包烤紅將鋼包內(nèi)渣子打干凈才能出鋼。4、冶煉：按冶煉操作規(guī)程進(jìn)行冶煉，材質(zhì)：ZG275-485H，化學(xué)成分C≤0.25%、Si≤0.50%、Mn≤1.20%、S、P≤0.04%，殘余元素總和≤0.8%，工頻爐冶煉；鋼水分析法：爐前樣分析，成品樣分析合格才能出鋼。5、澆注：按鑄造工藝及操作規(guī)程進(jìn)行澆注，澆注溫度1510℃按照鑄造模擬軟件CASTsoftCAE模擬優(yōu)化后工藝進(jìn)行生產(chǎn)，通過化學(xué)成分，機(jī)械性能，超聲波探傷，射線探傷，屏蔽檢測，密度測試，氣密性測試。箱體鑄件符合質(zhì)量要求，表面光潔，進(jìn)行實(shí)際裝配，性能優(yōu)異。圖8鑄件毛坯外觀圖圖9箱體鑄件機(jī)加及裝配外觀圖結(jié)語：通過七0砂型重力鑄造12噸核屏敝箱體鑄鋼件總結(jié)出以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)①采用鑄造工藝設(shè)計(jì)及模擬優(yōu)化CASTsoftCAD/CAE進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)直觀且速度快，有利于新產(chǎn)品工藝開發(fā)和工藝優(yōu)化。②水玻璃七0砂型要生產(chǎn)探傷鑄鋼件,要用實(shí)樣木模,型腔表面砂型必須用風(fēng)槍打緊致密緊實(shí),砂型要有足夠的抗沖刷能力和承受鋼水靜壓力，浸潤能力及強(qiáng)度，減少砂型膨脹。③采用漂珠保溫冒口套可節(jié)省鋼水，減小冒口尺寸，提高冒口的補(bǔ)縮較果。④水玻璃七0砂型重力鑄造工藝適合鑄鋼件生產(chǎn)，鑄件應(yīng)力小，表面比較光滑，也能生產(chǎn)出技術(shù)要求比較高的鑄鋼件。⑤應(yīng)用合理熱處理工藝,使組織轉(zhuǎn)變,晶粒細(xì)化提高鑄鋼件的性能。⑥使用合理化鑄造工藝也能生產(chǎn)出技術(shù)要求比較高的鑄鋼件。這次共生產(chǎn)30套核屏蔽箱體鑄鋼件得到用戶好評。作者：1、羅建君：出生于1973年，畢業(yè)于重慶大學(xué)鑄造?？?，鑄造工程師，現(xiàn)在樂山市沙灣長興鑄鋼有限責(zé)任公司工作，從事鑄鋼件工藝設(shè)計(jì)和鑄造技術(shù)開發(fā)相關(guān)工作，任技術(shù)部部長。電話：131183915980833-3683350；通訊地址:中國·四川省·樂山市沙灣長興鑄鋼有限責(zé)任公司羅建君郵編:614900E-mail:563968371@。2、宋彬：出生于1978年7月，材料成型及控制鑄造專業(yè)，工程師，現(xiàn)在北京北方恒利科技發(fā)展有限公司工作，從事鑄造數(shù)值化模擬技術(shù)相關(guān)工作。電話010-88820213-8009，E-mail:sb1486@126.com,hlbj@。參考文獻(xiàn)[1]宋彬鑄造工藝模擬CASTsoftCAD/CAE技術(shù)在鑄造工藝設(shè)計(jì)及優(yōu)化中應(yīng)用鑄造技術(shù)２０１１年３2卷第１０期（第1403頁），刊號：ＩＳＳＮ１００0－8365—CN61-1134/TG[2]李魁盛鑄造工藝及原理機(jī)械工業(yè)出版社1988年[3]范英俊鑄造手