KW静压造型线型砂性能控制
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0. 2~ 0. 4
湿 透 气 性
紧 实 率 %
含 泥 量 w /%
12~ 15
> 100 40 & 5
图 3~ 图 5 为我公司 KW 型砂 2001 年 6 月性能 统计图, 通过水分、 紧实率和湿压强度曲线即可综合分 析型砂的品质, 例如: 紧实率正常 ( 40% ) , 有效膨润土 在合格范围而水分降低 ( w 为 4. 0% 、 3. 9% 、 3. 8% ) , 说明型砂中死膨润土粉尘已降低, 应降低新砂加入量; 型砂 水 分 未 变 ( w 为 4. 5% ) , 湿 压 强 度 降 低 ( 0. 145 M Pa 、 0. 142 MP a、 0. 138 MPa) , 其铸件夹砂和 砂眼缺陷会增加 , 则表示型砂中有效膨润土含量已降 低, 可适当提高膨润土含量。
1 KW 造型线及砂处理系统简介 KW 静压造型主机设计生产能力为整型 90/ h, 选 用国际 90 年代先进水平的气流预紧实加高压多触头 压实的静压造型工艺, 利用高压气流瞬间充入松散型 砂填充的压实腔中, 在压实腔中型砂上部与底部间形 成压力差 , 从而使型砂与铸模接触处初步紧实 , 再经过 高压多触头压实 , 可得到高的砂型硬度 , 且在接近铸模 的地方型砂得到较高的紧实, 硬度分布合理, 见图 1 。 根据静压造型原理 , KW 公司推荐型砂应具备以 下基本性能 : 原砂粒度 AFLeabharlann Baidu 选择范围 50~ 62, 粘土含 量 w 为 8% ~ 12% , 水分 w 为 3. 5% ~ 4. 5% , 煤粉的 加入量 w 为 0. 5% ~ 1. 0% 。 KW 线砂处理系统主要分为旧砂回收、 旧砂处理、 混砂和型砂输送 4 个子系统, 生产能力 80 t / h, 整个系 统通过旧砂和型砂湿度、 温度以及型砂性能检测仪的 在线检测, 自动化 监控, 向 KW 静压造型线提供品质
Control of Mold Sand Property Used for KW Static Pressure Molding Line
CHEN G Yun, SHI Guojian ( K unming Yunnei Power Stock Co. , L td, Kunming 650224)
KW 静压造型线型砂性能控制
陈 , 施郭健
( 昆明云内动力股份有限公司, 云南 昆明 650224, China)
摘要 : K W 静压造型所用原砂和附加物的选用 、 型 砂成分的制订 、 工艺性能的检测和控制 。 关键词 : 原砂 ; 附加物 ; 性能控制
中图分类号 : TG 221. 2 文献标识码 : B 文章编号 : 1000 8365( 2002) 06 0381 02
图 3 紧实率检测图
图4
水分检测图
图5
湿压强度检测图
根据以上分析可以看出 , 应适时适量调整新砂和 膨润土加入量, 同时也要注意含泥量指标。另外也要 与铸件品质和操作中出现的问题联系起来进行综合分 析, 就能订出型砂性能控制范围和找出性能变化的原 因, 以便及时采取相应的措施。
收稿日期 : 2002 01 11; 作者简介 : 陈 ( 1967 修订日期 : 2002 07 16 ) , 女 , 云南红河人 , 工程师 , 学士
度的目的。由于铸造焦块度大、 强度高、 焦炭之间的缝 隙大 , 风容易进到炉子中心, 加强炉子中心的燃烧, 因 此适当加大风口区面积不会加重炉壁效应。 ( 3) 第一排风口的斜度由 10 减小到 5 。焦炭块 度大 , 炉缸内焦炭之间的缝隙也大 , 当炉缸较浅 , 第一 排风口斜度大时 , 从风口进入的风很容易直吹炉底 , 炉 底是铁液流经区域 , 也容易造成铁液氧化。通过进一 步调整, 解决了铁液氧化问题 , 球铁性能得到改善。 4 结论 冲天炉由冶金焦改用铸造焦后, 通过对原熔炼工 艺的不断调整和改进, 在化学成分、 铁液温度、 防止铁 液氧化等方面达到了工艺要求 , 满足了生产需要, 降低 了消耗。
∀ 铸造技术# 6/ 2002
经验交流
! 381 !
块度大时 , 相对表面积小 , 氧气经过更多的焦块后才能 耗尽 , 结果延长了氧化带。送风强度越大, 氧化带高度 也越大。另外铸造焦与冶金焦相比较反应能力低, 其 燃烧速度和还原速度较低 , 同样可使氧化带增长, 冲天 炉氧化带增长, 即 C+ O2 CO 2 的趋势增大 , 炉内氧化 性气氛增强 , 铁液氧化可能性增大。通过降低铁焦比 可使还原带增长, 从而使 CO2 + C 2CO 反应趋势增 强, 炉子的还原气氛增强 , 在一定程度上可以减少铁液 氧化。但由于降低了铁焦比, 焦炭燃烧时间增长, 炉料 下移速度慢 , 不仅浪费了原材料, 而且降低了熔化率, 工艺上不可行。 3 优化调整措施 防止氧化带过长是解决铁液氧化的关键。 ( 1) 铸 造焦 块 度 由 100 mm ~ 150 mm 减小 到 80 mm~ 120 mm 。 ( 2) 适当扩大风口区面积 ( 直径由 620 mm 改为 680 mm) 。减小送风强度可缩短氧化带, 送风强度是 送风量与风口区截面积的比值, 铸造焦固定碳高不易 减小风量 , 可通过增加风口区面积来达到减小送风强
参考文献
[ 1] [ 2] 陆文华 周继杨 铸造及其熔炼 [ M ] . 北京 : 机械工业出版社, 1983 冲天炉问答 [ M ] . 北京 : 机械工业出版社 , 1995
收稿日期 : 2002 06 10; 作者简介 : 徐加文 ( 1971
修订日期 : 2002 08 02 ) , 山东莱芜人 , 助工 研究方向 : 合金熔炼
稳定的合格的型砂, 其工艺流程, 如图 2 所示。
图1
砂型硬度分布图
图 2 砂处理工艺流程 图
! 382 !
经验交流
∀ 铸造技术# 6/ 2002
型砂性能检测仪 ( Sandcomp) 能自动检测 , 用来控 制型砂的紧实率、 剪切强度和可塑性参数, 自动取型砂 试样并且通过图表和曲线绘制上述测试值数 , 通过对 紧实率的测试能帮助混砂机控制水容器的加水量。 2 KW 型砂成分选择及控制 2 1 原砂的选择 由于高压造型的砂型密度较高, 在浇注时膨胀较 大, 容易起夹砂缺陷。因此, 原砂粒度不宜过分集中, 以使相互接触的不同粗细的砂粒不会同时达到 500 ∃ ~ 600 ∃ 的石英相变温度, 减少加热时型砂的膨胀率。 国内、 国外普遍采用 0. 3 mm ~ 0. 212mm ~ 0. 15mm~ 0. 106mm 相邻四筛粗细的砂 , 相当于 AF S 控制在 50 ~ 62 。为使型砂强度大, 硬度高, 透气性和流动性好, 易于紧实 , 原砂粒形应呈圆形或略多角形。 我公司选用的原砂粒度为 0. 3 mm~ 0. 212 mm~ 0. 15 mm 的 三 筛 砂, 粒 形 为 圆 形 , 且 主 要 集 中 在 0. 212 mm( 占 45% ~ 55% ) , 均匀率 %80% , AFS 为 55 ~ 56。这对于降低型砂的热膨胀、 提高铸件尺寸精度 和表面光洁度是不利的。 2 2 有效膨润土和煤粉的选择 高压造型型 砂有效膨 润土含 量应控 制在 8% ~ 12% 左右, 根据旧砂中有效膨润土含量来决定增加或 降低新膨润土加入量, 保证相对稳定的型砂强度。型 砂中有效膨润土和死膨润土之和相当于含泥量 , 含泥 量应控制在 12% ~ 14% 。型砂的配制对有效膨润土 的充分利用也很关键, 由于高压造型用型砂具有高膨 润土量 , 低水分的特点 , 为确保混砂品质 和提高生产 率, 不宜过分提高混砂时间 , 可将膨润土 预先与水混 合, 作成膨润土浆加入并适当增加旧砂湿度, 配成的型 砂品质更好。 通过测定型砂的发气量来控制煤粉含量, 一般控制 在( 15~ 25) mL/ g 。煤粉的挥 发分 25% ~ 30% , 灰分 10% ~ 14% ( 质量分数 ) 。 2 3 水分控制 影响型砂品质的最重要因素是型砂水分。 KW 静 压线的砂处理系统水分加入量的控制是混砂机自动加 水装置( MIXCOMP) 。根据旧砂的湿度和温度曲线来自 动控制。通过型砂性能在线检测仪( SANDCOMP ) 检测 的数据传输到 MIXCOMP 精确调整加水量。从而提高 型砂的合格率。混砂机加水系统分为预加水、 粗加水和 精加水 3 个控制环节, 预加水和粗加水使水分接近规定 值, 通过精加水的调整使水分达到规定范围。 3 工艺配比及检测结果综合分析 3 1 3 2 工艺配比和性能的制定 检测结果综合分析
3 2 1 型砂水分、 湿压强度、 紧实率等统计图 3 2 2 统计分析
表 1 型砂配比和性能 表 型砂成分 w / % 旧 新 砂 砂
95 5
型 砂性能 水 分
3. 5~ 4. 5
膨 润 土
2. 0~ 4. 0
煤 粉
0. 7~ 0. 9
湿压 强度 M Pa
0. 10~ 0. 18
湿剪 强度 MPa
湿 透 气 性
紧 实 率 %
含 泥 量 w /%
12~ 15
> 100 40 & 5
图 3~ 图 5 为我公司 KW 型砂 2001 年 6 月性能 统计图, 通过水分、 紧实率和湿压强度曲线即可综合分 析型砂的品质, 例如: 紧实率正常 ( 40% ) , 有效膨润土 在合格范围而水分降低 ( w 为 4. 0% 、 3. 9% 、 3. 8% ) , 说明型砂中死膨润土粉尘已降低, 应降低新砂加入量; 型砂 水 分 未 变 ( w 为 4. 5% ) , 湿 压 强 度 降 低 ( 0. 145 M Pa 、 0. 142 MP a、 0. 138 MPa) , 其铸件夹砂和 砂眼缺陷会增加 , 则表示型砂中有效膨润土含量已降 低, 可适当提高膨润土含量。
1 KW 造型线及砂处理系统简介 KW 静压造型主机设计生产能力为整型 90/ h, 选 用国际 90 年代先进水平的气流预紧实加高压多触头 压实的静压造型工艺, 利用高压气流瞬间充入松散型 砂填充的压实腔中, 在压实腔中型砂上部与底部间形 成压力差 , 从而使型砂与铸模接触处初步紧实 , 再经过 高压多触头压实 , 可得到高的砂型硬度 , 且在接近铸模 的地方型砂得到较高的紧实, 硬度分布合理, 见图 1 。 根据静压造型原理 , KW 公司推荐型砂应具备以 下基本性能 : 原砂粒度 AFLeabharlann Baidu 选择范围 50~ 62, 粘土含 量 w 为 8% ~ 12% , 水分 w 为 3. 5% ~ 4. 5% , 煤粉的 加入量 w 为 0. 5% ~ 1. 0% 。 KW 线砂处理系统主要分为旧砂回收、 旧砂处理、 混砂和型砂输送 4 个子系统, 生产能力 80 t / h, 整个系 统通过旧砂和型砂湿度、 温度以及型砂性能检测仪的 在线检测, 自动化 监控, 向 KW 静压造型线提供品质
Control of Mold Sand Property Used for KW Static Pressure Molding Line
CHEN G Yun, SHI Guojian ( K unming Yunnei Power Stock Co. , L td, Kunming 650224)
KW 静压造型线型砂性能控制
陈 , 施郭健
( 昆明云内动力股份有限公司, 云南 昆明 650224, China)
摘要 : K W 静压造型所用原砂和附加物的选用 、 型 砂成分的制订 、 工艺性能的检测和控制 。 关键词 : 原砂 ; 附加物 ; 性能控制
中图分类号 : TG 221. 2 文献标识码 : B 文章编号 : 1000 8365( 2002) 06 0381 02
图 3 紧实率检测图
图4
水分检测图
图5
湿压强度检测图
根据以上分析可以看出 , 应适时适量调整新砂和 膨润土加入量, 同时也要注意含泥量指标。另外也要 与铸件品质和操作中出现的问题联系起来进行综合分 析, 就能订出型砂性能控制范围和找出性能变化的原 因, 以便及时采取相应的措施。
收稿日期 : 2002 01 11; 作者简介 : 陈 ( 1967 修订日期 : 2002 07 16 ) , 女 , 云南红河人 , 工程师 , 学士
度的目的。由于铸造焦块度大、 强度高、 焦炭之间的缝 隙大 , 风容易进到炉子中心, 加强炉子中心的燃烧, 因 此适当加大风口区面积不会加重炉壁效应。 ( 3) 第一排风口的斜度由 10 减小到 5 。焦炭块 度大 , 炉缸内焦炭之间的缝隙也大 , 当炉缸较浅 , 第一 排风口斜度大时 , 从风口进入的风很容易直吹炉底 , 炉 底是铁液流经区域 , 也容易造成铁液氧化。通过进一 步调整, 解决了铁液氧化问题 , 球铁性能得到改善。 4 结论 冲天炉由冶金焦改用铸造焦后, 通过对原熔炼工 艺的不断调整和改进, 在化学成分、 铁液温度、 防止铁 液氧化等方面达到了工艺要求 , 满足了生产需要, 降低 了消耗。
∀ 铸造技术# 6/ 2002
经验交流
! 381 !
块度大时 , 相对表面积小 , 氧气经过更多的焦块后才能 耗尽 , 结果延长了氧化带。送风强度越大, 氧化带高度 也越大。另外铸造焦与冶金焦相比较反应能力低, 其 燃烧速度和还原速度较低 , 同样可使氧化带增长, 冲天 炉氧化带增长, 即 C+ O2 CO 2 的趋势增大 , 炉内氧化 性气氛增强 , 铁液氧化可能性增大。通过降低铁焦比 可使还原带增长, 从而使 CO2 + C 2CO 反应趋势增 强, 炉子的还原气氛增强 , 在一定程度上可以减少铁液 氧化。但由于降低了铁焦比, 焦炭燃烧时间增长, 炉料 下移速度慢 , 不仅浪费了原材料, 而且降低了熔化率, 工艺上不可行。 3 优化调整措施 防止氧化带过长是解决铁液氧化的关键。 ( 1) 铸 造焦 块 度 由 100 mm ~ 150 mm 减小 到 80 mm~ 120 mm 。 ( 2) 适当扩大风口区面积 ( 直径由 620 mm 改为 680 mm) 。减小送风强度可缩短氧化带, 送风强度是 送风量与风口区截面积的比值, 铸造焦固定碳高不易 减小风量 , 可通过增加风口区面积来达到减小送风强
参考文献
[ 1] [ 2] 陆文华 周继杨 铸造及其熔炼 [ M ] . 北京 : 机械工业出版社, 1983 冲天炉问答 [ M ] . 北京 : 机械工业出版社 , 1995
收稿日期 : 2002 06 10; 作者简介 : 徐加文 ( 1971
修订日期 : 2002 08 02 ) , 山东莱芜人 , 助工 研究方向 : 合金熔炼
稳定的合格的型砂, 其工艺流程, 如图 2 所示。
图1
砂型硬度分布图
图 2 砂处理工艺流程 图
! 382 !
经验交流
∀ 铸造技术# 6/ 2002
型砂性能检测仪 ( Sandcomp) 能自动检测 , 用来控 制型砂的紧实率、 剪切强度和可塑性参数, 自动取型砂 试样并且通过图表和曲线绘制上述测试值数 , 通过对 紧实率的测试能帮助混砂机控制水容器的加水量。 2 KW 型砂成分选择及控制 2 1 原砂的选择 由于高压造型的砂型密度较高, 在浇注时膨胀较 大, 容易起夹砂缺陷。因此, 原砂粒度不宜过分集中, 以使相互接触的不同粗细的砂粒不会同时达到 500 ∃ ~ 600 ∃ 的石英相变温度, 减少加热时型砂的膨胀率。 国内、 国外普遍采用 0. 3 mm ~ 0. 212mm ~ 0. 15mm~ 0. 106mm 相邻四筛粗细的砂 , 相当于 AF S 控制在 50 ~ 62 。为使型砂强度大, 硬度高, 透气性和流动性好, 易于紧实 , 原砂粒形应呈圆形或略多角形。 我公司选用的原砂粒度为 0. 3 mm~ 0. 212 mm~ 0. 15 mm 的 三 筛 砂, 粒 形 为 圆 形 , 且 主 要 集 中 在 0. 212 mm( 占 45% ~ 55% ) , 均匀率 %80% , AFS 为 55 ~ 56。这对于降低型砂的热膨胀、 提高铸件尺寸精度 和表面光洁度是不利的。 2 2 有效膨润土和煤粉的选择 高压造型型 砂有效膨 润土含 量应控 制在 8% ~ 12% 左右, 根据旧砂中有效膨润土含量来决定增加或 降低新膨润土加入量, 保证相对稳定的型砂强度。型 砂中有效膨润土和死膨润土之和相当于含泥量 , 含泥 量应控制在 12% ~ 14% 。型砂的配制对有效膨润土 的充分利用也很关键, 由于高压造型用型砂具有高膨 润土量 , 低水分的特点 , 为确保混砂品质 和提高生产 率, 不宜过分提高混砂时间 , 可将膨润土 预先与水混 合, 作成膨润土浆加入并适当增加旧砂湿度, 配成的型 砂品质更好。 通过测定型砂的发气量来控制煤粉含量, 一般控制 在( 15~ 25) mL/ g 。煤粉的挥 发分 25% ~ 30% , 灰分 10% ~ 14% ( 质量分数 ) 。 2 3 水分控制 影响型砂品质的最重要因素是型砂水分。 KW 静 压线的砂处理系统水分加入量的控制是混砂机自动加 水装置( MIXCOMP) 。根据旧砂的湿度和温度曲线来自 动控制。通过型砂性能在线检测仪( SANDCOMP ) 检测 的数据传输到 MIXCOMP 精确调整加水量。从而提高 型砂的合格率。混砂机加水系统分为预加水、 粗加水和 精加水 3 个控制环节, 预加水和粗加水使水分接近规定 值, 通过精加水的调整使水分达到规定范围。 3 工艺配比及检测结果综合分析 3 1 3 2 工艺配比和性能的制定 检测结果综合分析
3 2 1 型砂水分、 湿压强度、 紧实率等统计图 3 2 2 统计分析
表 1 型砂配比和性能 表 型砂成分 w / % 旧 新 砂 砂
95 5
型 砂性能 水 分
3. 5~ 4. 5
膨 润 土
2. 0~ 4. 0
煤 粉
0. 7~ 0. 9
湿压 强度 M Pa
0. 10~ 0. 18
湿剪 强度 MPa