O processo de fundição de peças de ferro fundido de roleta

Tempo de publicação: 07 / 01 2021 Autor: Editor do Site Visita: 14225

Por meio da pesquisa sobre o processo de fundição e material da placa de laminação do leito de resfriamento de placas médias e pesadas, um novo método de fazer fundições de ferro de roleta com várias pilhas de núcleos de areia de resina de metal é estudado. O método possui processo simples, alta produtividade, alto desempenho abrangente de fundição e boa qualidade de superfície.

Situação atual do processo de fundição de peças de ferro fundido de roleta

As peças de ferro fundido da roleta referem-se a um tipo de peças fundidas cujo diâmetro é muito maior do que a altura. Geralmente, os requisitos de processamento do furo do eixo intermediário são relativamente altos, o cubo e o aro são mais grossos e a parede do raio é fina, o que causa facilmente temperatura desigual e grande diferença de temperatura. O cubo e a borda são dois pontos importantes. Se o processo de fundição não for razoável, a fundição está sujeita a cavidade de contração, porosidade de contração e defeitos de rachadura. Atualmente, a maioria dos fabricantes domésticos produz peças fundidas de roleta usando moldagem de areia de argila comum, fundição de peça única, injeção tangencial e alimentação de riser ou métodos de fundição usados em conjunto com ferro resfriado no cubo. Este método ocupa um grande espaço, o rendimento do processo, o rendimento e a eficiência da produção são baixos e a qualidade da superfície da peça fundida é ruim.

Depois de recebermos a tarefa de produção de rolos de leito de resfriamento de ferro fundido tipo roleta (mais de 5700 peças), o primeiro problema a ser resolvido é a pesquisa do processo de fundição. O processo deve ser simples, para que operários não familiarizados com a fundição possam operar. É necessário reduzir a área de moldagem e vazamento e atender às necessidades de produção nas condições de produção existentes. Ao estudar o processo de fundição, encontramos problemas materiais novamente. A placa de rolo feita era muito frágil e não podia ser usada na produção. Por meio da pesquisa sobre o processo de fundição e o material da fundição, um novo tipo de processo de fundição para peças de ferro fundido de roleta foi pesquisado, e rolos qualificados foram produzidos.

Principais conteúdos de pesquisa e tecnologias-chave

1. Pesquisa de materiais

A placa do rolo é um dos principais componentes do equipamento de leito de resfriamento. Requer boa qualidade de superfície e alta resistência ao calor. A resistência ao calor do ferro fundido depende principalmente de sua resistência à oxidação em alta temperatura (ou seja, se o filme de óxido formado na superfície do ferro fundido tem efeito protetor) e do crescimento do ferro fundido (ou seja, a expansão irreversível do tamanho de peças de ferro fundido que trabalham em altas temperaturas). Essas duas propriedades estão intimamente relacionadas à composição química do ferro fundido. A força e a resistência ao impacto das fundições de ferro dependem principalmente do número de elementos de liga, portanto o estudo do material das fundições torna-se uma questão muito importante. Por esse motivo, realizamos pesquisas sobre o material e fizemos uma escolha razoável da composição química, que não só melhora a resistência ao calor da peça fundida, mas também garante as propriedades mecânicas da peça fundida. O material de design original do rolo é RQTSi5 e sua composição química (%) é: wC = 2.30% ~ 2.89%, wSi = 4% ~ 5%, wMn = 5.5% ~ 0.50%, wP = 0.77% ~ 0.06%, wS ＝ 0.09% ～ 0.062%, wCr ＝ 0.089% ～ 0.38%. Suas propriedades mecânicas são as seguintes: resistência à tração 0.49-140MPa, dureza 220-160 HBW. A temperatura máxima de operação é 270 ～ 750 ℃. Devido ao alto teor de silício deste material, a temperatura de transição frágil do ferro fundido é aumentada. Portanto, a fundição é muito frágil e não é adequada para a produção de peças sensíveis a frágeis com espessura de parede irregular. A placa do rolo pertence à fundição desta estrutura. Como resultado, a produção apenas começou. Naquela época, muitos resíduos de produtos eram causados por problemas materiais. Além disso, como o material de RQTSi900 é quebradiço e o rendimento é baixo, a maioria dos fabricantes nacionais não usa mais esse material para fazer rolos. Diante da situação acima, a fim de evitar o sucateamento do lote de chapas de rolo e garantir o início tranquilo do projeto de chapas médias e pesadas, a produção experimental de um material emergente para a produção de chapas de rolo tornou-se uma prioridade. Por meio de muitos experimentos e demonstrações, decidimos usar o novo material que desenvolvemos. Sua composição química é: wC = 5% ～ 3.05%, wSi = 3.51% ～ 2.9%, wMn = 3.5% ～ 0.24%, wP ＝ 0.56% ～ 0.05%, wS = 0.09% ～ 0.010%, wMo = 0.030% ～ 0.29%. Suas propriedades mecânicas são as seguintes: resistência à tração 0.6 ～ 580MPa, alongamento 695% ～ 8%, dureza 18 ～ 210 HBW. A temperatura máxima de operação é 280 ～ 750 ℃. Devido às boas propriedades dos materiais desenvolvidos e à alta taxa de rendimento, foi reconhecido pelos usuários.

Depois que o material foi determinado, os ingredientes do material, o processo de esferoidização, o inoculante e o processo de inoculação, o controle de qualidade na frente do forno, etc. foram controlados e bem-sucedidos. As propriedades mecânicas do rolo alcançaram as melhores da história da oficina de ferro fundido. Nível.

2. Lidar com os principais problemas no processo de fundição

Para obter ferro fundido de alta qualidade após a determinação da composição química, é necessário um processo de fundição razoável. Para fundições de ferro dúctil resistentes ao calor, o tratamento de esferoidização é particularmente importante (isto é, a escolha do inoculante e do processo de esferoidização). As propriedades mecânicas das peças fundidas também são boas quando a esferoidização é processada. Selecionamos um inoculante adequado por meio de pesquisas e desenvolvemos um processo de esferoidização razoável, para que o ferro fundido possa ser bem esferoidizado, o que não só melhora a resistência da fundição, mas também aumenta seu alongamento, e o efeito é muito bom.

Seleção do agente de esferoidização A qualidade do agente de esferoidização afeta diretamente o efeito de esferoidização e afeta a qualidade do ferro fundido e fundidos. Por meio de muitos experimentos e demonstrações, finalmente determinamos que o agente esferoidizante adota terra rara leve ReMg5-8, o inoculante adota 75SiFe e o único inoculante de longa ação que pode melhorar significativamente a resistência e o alongamento do ferro fundido.
Esferoidização Para obter peças fundidas de alta qualidade, a seleção de inoculantes e processos de esferoidização também é muito importante. Ao lidar com os principais problemas, selecionamos um inoculante adequado e formulamos um processo de esferoidização razoável, que não apenas aumentou a resistência da fundição, mas também aumentou seu alongamento, e o efeito foi muito bom.

O processo de esferoidização utiliza um saco de água, que deve ser bem seco. Várias ligas devem ser pré-aquecidas. As ligas adicionadas ao dam bag de baixo para cima são: liga leve de terras raras 1.8% → inoculante 0.8% → placa de ferro de cobertura ou pó de ferro (de acordo com a temperatura do ferro fundido) → superfície alcalina 0.5%. 2/3 do ferro é extraído e, após a conclusão da reação, o ferro é extraído novamente para a quantidade necessária e 0.6% de ferromolibdênio, 0.6% de inoculante são adicionados junto com o fluxo e a escória é removida.

3. Lidar com os principais problemas no processo de fundição

A fim de criar um projeto de alta qualidade, nossa empresa apresentou requisitos mais elevados do que o padrão nacional para a qualidade da superfície, tolerâncias dimensionais e volume de processamento dos rolos. No entanto, os rolos têm lotes grandes e programações apertadas. Para cumprir o cronograma, o workshop teve que usar algumas técnicas de casting. Trabalhadores temporários desconhecidos produzem discos de rolo, o que impõe requisitos extremamente elevados no processo de discos de rolo. Fizemos pesquisas sobre o processo de fundição.

Pesquisa do processo de modelagem Pela estrutura da peça, percebe-se que o cubo é mais grosso e os raios mais finos. Atualmente, a maioria dos fabricantes nacionais produz fundidos com esta estrutura usando fundição de peça única do tipo areia comum, com risers no cubo e portas tangenciais. Com esse processo, a taxa de rendimento do processo, a taxa de produtos acabados são baixas e a eficiência da produção também é baixa. Se o molde de areia comum for usado para fundição de peça única, a produção de 5,700 rolos deve ser concluída dentro do tempo necessário, 144 rolos precisam ser produzidos todos os dias, 288 caixas de areia, 16 moldes de metal e área de moldagem e vazamento suficiente são necessário, e o complexo de artesanato, incapaz de operar para trabalhadores que não estão familiarizados com fundição e não podem atender aos requisitos de produção. Para tanto, optou-se pelo processo de empilhamento de núcleo de areia de resina metálica por comparação, ou seja, a areia de resina de caixa de núcleo de metal é usada para fazer o núcleo e, em seguida, o núcleo de areia é solto junto e colocado no anel de caixa para vazamento. Apenas 8 conjuntos de caixas de núcleo de metal são necessários para atender às necessidades de produção, adotando este processo. Cada jito é derramado com 3 pilhas, cada pilha é derramado com 8 peças e uma placa de fundo é derramado com 48 peças ao mesmo tempo. Devido ao uso do sistema de gating comum, a taxa de fundição é alta e a qualidade da superfície das fundições de moldagem em areia de resina é boa.
Projeto e produção de ferramentas Depois que o processo é determinado, projetamos e produzimos as ferramentas necessárias
A dosagem, mistura e produção de areia de núcleo. O processo de preparação da areia do núcleo é a chave para o processo de empilhamento do núcleo da montagem da areia de resina. No início da produção, devido à proporção inadequada de resina e agente de cura, o núcleo de areia era difícil de remover do molde de metal e a qualidade da superfície do núcleo de areia era muito pobre. A produção experimental da proporção finalmente determinou a proporção de resina, agente de cura e areia bruta e produziu núcleos de areia qualificados. Proporção: 0.45 ～ 0.224 mm (malha 40/70) de areia de esfrega 100%, resina é 1.8% -2% de o peso da areia bruta e o agente de cura são 30% ～ -50% da resina. Mistura: O misturador de areia S2512C é usado para misturar areia de resina. Adicione a areia bruta pesada ao misturador de areia e, em seguida, adicione o agente de cura, comece a misturar por 8 a 10 minutos, em seguida, adicione a resina, misture e triture por 8 a 10 minutos e, em seguida, retire a areia. Produção de núcleo de areia: limpe Limpe a superfície interna da caixa do núcleo antes da produção, aplique um agente de desmoldagem, bata a areia uniformemente ao fazer o núcleo e certifique-se de que o tamanho é preciso ao reparar o núcleo. Os núcleos preparados são numerados em sequência e utiliza-se grafite à base de álcool. Pincele a tinta duas vezes. Após a ignição da tinta, use um pano seco para polir a superfície do núcleo de areia suavemente.
A escolha do sistema de vazamento O tamanho do sistema de vazamento afeta diretamente a qualidade das peças fundidas. Se a área do sistema de vazamento for muito pequena, defeitos como vazamento insuficiente e barreiras contra o frio são facilmente formados. Se for muito grande, é difícil limpá-lo das fundições. A fundição é feita de ferro dúctil. Quando começamos a produção, instalamos 4 corredores internos na cabeça do eixo. Como resultado, o disco de roletes era frequentemente descartado devido à limpeza da comporta. Posteriormente, selecionamos um sistema de portas razoável por meio de experimentos baseados na forma e no peso das peças fundidas, e produzimos peças fundidas qualificadas. Aproveitamos todas as vantagens de sua expansão de grafitização e características de autoalimentação e adotamos um método de fundição de alimentação sem riser. Apenas dois portões planos de 80 mm x 40 mm são abertos na cabeça de cada rolo. Este sistema de vazamento não só economiza ferro fundido, mas também reduz as horas de trabalho para limpar o tubo de vazamento, e a qualidade da superfície da peça fundida também é boa.
Determinação do número de rolos de empilhamento Usando a tecnologia de empilhamento, o número de peças fundidas derramadas a cada vez afeta diretamente a qualidade das peças fundidas. Muitos fundidos estão sujeitos a furos de contração devido à alimentação inadequada. Muito poucas peças fundidas, a produtividade do trabalho e o rendimento do processo são muito baixos. Para garantir a qualidade quando a equipe de pesquisa iniciou a produção experimental, apenas 6 peças por pilha foram vertidas. Com o acúmulo contínuo de experiência de produção, de acordo com nosso cálculo cuidadoso, agora estamos despejando 8 peças por pilha e um jito por 3 pilhas. Como resultado, não só garante a qualidade das peças fundidas, mas também melhora a produtividade do trabalho.
Seleção da temperatura de vazamento. Fundidos com alta temperatura de vazamento estão sujeitos a defeitos como porosidade e encolhimento, enquanto a temperatura de vazamento é muito baixa para causar defeitos como vazamento insuficiente e grãos de ferro na superfície. Definimos uma temperatura de vazamento razoável de 1280 ～ 1300 por meio de experimentos. ℃, produz peças fundidas qualificadas.
Controle do tempo de boxe. As peças fundidas são fáceis de deformar se o encaixotamento ocorrer muito cedo e isso afetará o derramamento posterior. De acordo com o tamanho e a quantidade das peças fundidas, estipulamos que o tempo de execução é de 6h.

Inspeção de qualidade

Para garantir a qualidade dos rolos produzidos, estabelecemos um sistema de inspeção rigoroso: cada rolo deve ser acoplado a um bloco de teste para o ensaio de fundição, e as propriedades mecânicas, estrutura metalográfica e composição química do bloco de teste são 100% testadas . Os não qualificados não sairão da fábrica.

Efeito de Produção

O disco de rolo desenvolvido pelo processo de empilhamento de vários grupos de montagem de núcleo de areia de resina de metal tem alta resistência e boa qualidade de superfície. Suas várias propriedades excedem em muito o material de design original e atendem às necessidades dos usuários.
Depois de adotar esse processo, a proporção de areia para ferro é de apenas 1.5: 1, que é muito menor do que o nível de tecnologia avançada doméstica (3 ～ 4.5): 1, economizando muita areia de resina.
O processo é simples de operar e a qualidade é garantida. A oficina de ferro fundido também produziu rolos de alta qualidade usando um grande número de operadores não qualificados.
A produtividade é aumentada em mais de duas vezes, o que não só economiza horas de trabalho, mas também muitos custos de caixa de areia.
Uma vez que vários conjuntos de vários rolos usam um sistema de vazamento comum e nenhum riser é necessário, a taxa de rendimento de fundição é de até 95%, que é muito maior do que a taxa de rendimento de processo de 70% dos métodos de processo comuns. Devido à pequena área da seção transversal do sistema de comportas, ele pode ser limpo apenas com um martelo leve, o que reduz significativamente as horas de trabalho para o corte de peças fundidas e despejando risers.

Desde que a placa de rolo produzida por nossa empresa foi colocada em produção na planta de placas médias e pesadas, ela tem funcionado bem, funcionando normalmente e sem riscos de cama fria, batidas na placa de aço ou desvio do placa de aço devido à qualidade da placa do rolo. A eficiência garante o funcionamento normal da produção de nossa fábrica e cria bons benefícios econômicos.

Conclusão

Por meio da pesquisa do material e do processo de fundição da placa de rolo, concluímos a tarefa de fundição da placa de rolo no prazo, em qualidade e quantidade, lançando as bases para o início tranquilo do projeto de placa média e pesada de nossa empresa. Devido à alta eficiência desse processo e à boa qualidade da superfície das peças fundidas, com base na conclusão de nossos rolos leitos de resfriamento, realizamos mais de 20,000 tarefas de produção de rolos de Lingang, Xianggang e outros fabricantes. As perspectivas de promoção e inscrição são amplas e econômicas. Os benefícios são muito significativos.

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