本文拟生产的马氏体不锈钢叶轮材质为ZG1Cr13Ni。该材质浇注温度高，砂型铸造易产生表面粘砂；由于缩性大，极易产生缩松、裂纹和晶粒粗大等铸造缺陷；此外，其冷裂倾向也较严重。图1和图2分别是马氏体不锈钢叶轮毛坯尺寸和三维实体。由图可见，该铸件属于结构复杂件，一方面是壁厚不均匀，厚壁和薄壁之间尺寸相差较大，补缩、收缩应力等问题需在工艺设计时特别关注；另一方面是存在各种曲面，而且曲面处壁厚极不均匀且相对较薄，因此，工艺设计时要充分考虑保证充型的完整性。根据叶轮铸件的结构特点，本文选择了两箱造型法，并将铸造分型面设置在叶轮中间部位，分型面位置见图3。铸件顶端壁厚较厚，应考虑在该位置添加冒口。铸件的凝固时间取决于它的体积V和传热表面积A的比值，其比值称为凝固模数。
2叶轮铸造工艺设计与优化
2.1马氏体不锈钢叶轮铸造工艺模拟分析
采用有限元分析软件对铸造工艺进行模拟，铸件模型选择的材料为马氏体不锈钢，砂箱模型选择的材料为树脂砂，铸件与砂箱之间的换热系数为500W/（m2•K），浇注温度为1560℃，充型速度为42kg/s，浇注时间为27s，热传递方式为空气冷却，设置重力加速度为9.8kg/s2，初始条件为金属液温度1560℃、砂箱温度25℃，运行参数采用默认设置。叶轮充型过程模拟结果见图5。可以看出，金属液充满浇道，整体充型平稳，见图5a。当浇注完成后，铸型内腔全部被充满，不存在浇不足现象，见图5b。模拟结果表明，该铸件的铸造工艺设计方案保证了浇注过程的平稳性，也保证了铸件形状的完整性，说明浇注系统设计合理。图6为铸件浇注265s后透视状态图，可以发现，叶轮下端圆环、分型面中心部位交界处存在缩孔，且个别叶轮侧冒口底端存在封闭的高温区间，该位置也可能出现缩孔。由此可见，该工艺设计方案在保证铸件补缩方面还存在设计不足。因此，原设计方案必须改善冒口设计，或者采取必要的工艺补救方案。
2.2工艺优化
针对初始设计工艺所出现的缺陷问题，对叶轮铸造工艺进行优化。考虑在叶轮底端圆环和叶轮中心位置出现的缩孔，我们分别在叶轮底端加入圆环形冷铁，在叶轮中间部位六个侧冒口之间加设楔形冷铁。改进后叶轮铸造工艺图如图7所示。对改进后的工艺方案进行模拟，工艺改进后的叶轮充型模拟结果。当充型开始14s时，充填部位型腔内金属液完全充满浇道，充型平稳，没有明显飞溅，见图8a，说明浇注系统设计仍能保证充型的平稳性；图8b是充型至27s时（充型完毕）的状态图，可以看出，金属液已完全充满型腔，型腔内不存在浇不足等缺陷。
3结论
（1）不锈钢叶轮铸件选取阶梯式浇注方式和开放式浇注系统，可以保证铸件充型过程中金属液的平稳性及充型后的铸件形状完整性。
（2）不锈钢叶轮铸件直接采用明冒口和暗冒口不能完全防止铸件内产生缩孔与缩松，当冒口与冷铁配合使用时可以消除缩孔与缩松。
关键词：铝带；铝带连铸连轧；铸造缺陷；横裂纹
浩森铝业有限公司是国内首次使用141机械厂生产LDZ1580+275/4铝带连铸连轧机，该连铸机铸坯的尺寸：120mmx25mm（宽x厚），经过四道热轧轧机，铝带的尺寸：120mmx7mm，然后通过双卷简收线成品。
1工艺概述
本连铸连轧生产工艺是：将金属铝液引入一对水内（铜结晶轮）外（钢带）冷却循环式，铸造出25mm厚铝带，再由后部四架连轧机热轧，卷带成材的连铸连轧法，其工艺流程为：“加料（铝锭）熔化精炼连续铸造剪切机四机架连轧双卷收线”七个过程。
铝带连铸连轧设备的特点
LDZ1580+275/4铝带连铸连轧机，是通过连续铸造和连续轧制，生产宽度为120mm的铝带，生产产能：2.8吨/小时，它减少了传统工艺，对铸坯再加热后进行轧制，实现了连续铸造、轧制，提高了产能并降低了生产成本，应用前景十分广阔。
铝带连铸连轧机的设备包括：LDZ1580连铸机、滚剪机、275/4连轧机和卷取机。
熔炼部分的设备配套，加料机由一台卷扬机（负荷500Kg）熔化炉由一台竖式快速熔铝炉组成，它的额定容量12吨，最大熔化速度：3吨/小时；两台精炼保温炉，额定容量为：8吨。它实现了全线的熔化、精炼、铸造、连轧生产线的产能匹配。
2铝带连铸连轧生产线的精炼、铸造工艺的改进措施
1高导电率含硼铝导体的研制，经过近200炉次的实验，在相同条件下制取铝带试样，测试电阻率和力学性能。发现硼元素是降低电阻率最有效元素，La次之。在电工用铝带中含量最多的是铁，它是一个对电阻率影响很小的元素，同时它对铝又有明显的强化作用；铝带中另一个常见元素Si对铝带的导电率有明显的不良影响。因此，在选择电工铝带时，我们的工艺要求是：对Si要加以限制。综上所述，电工用纯带的成分优化可以用“添加硼、限制Si、放宽Fe含量”来概括。
2流槽中铝液的净化工艺。为最大限度的去除铝液所含的气体和夹杂物，我们在流槽中采用净化工艺。除气技术目前采用的是气泡浮游法，依靠吹入氮气体形成微小气泡，在气泡上升时铝液中含的氢（原子状态存在的）不断向气泡中扩散，氢随气泡析出液面而排除。在吹气过程中，铝液温度会下降，故在流槽盖上增加电加热，保持浇包内铝液温度不变。
夹杂物最主要的是铝的氧化物（Al2O3）。在流槽中插入泡沫陶瓷过滤板，板的厚度从20mm。考虑到过滤板在浇铸过程中需要更换，故做成两层过滤砖，用传动机构实现电动升降，确保更换方便、及时。
3通过地浇包中铝液氢含量的测量，合理调节铸造温度，浇包铝液温度控制在：700±5℃，如果氢含量超标，则适当降低铸造温度。同时，根据氢含量，调整精炼炉精炼阶段精炼剂的添加量。
4合理控制铸造冷却水各区域的分布，将铸造冷却水分成五个区域，结晶轮内冷分WⅠ区、WⅡ区、WⅢ区；钢带冷却分BⅠ区、BⅡ区；根据实践经验，WⅠ区、BⅠ区 是最为重要区域，流量一般设定为：35～45升/分，压力一般控制在：0.05MPa，其它区域的压力一般为0.1～0.25MPa。
各个区域水的分布是否合理，必须借助对铸坯断面的低倍组织分析（铸坯断面金属腐蚀试验），具体做法：切取铸坯断面，抛光，然后泡入腐蚀液中腐蚀5～10分钟，取出后用酒精分析醇涂一下，并用电吹风吹干，就可以进行分析了。腐蚀液的配比为：H20：40ml，HN03：：60ml，HCL：80ml，HF：30ml。
由于各个季度水温不同，铸造水的压力和流量也应该适当地变化，故要求每周都要对铸坯的低倍进行制作、分析，确保铸坯各个区域的冷却均匀，减少铸坯各晶粒内应力。
5控制铸坯的出模温度出模温度是指铸坯离开铜结晶轮时的表面温度，合理控制在495～510摄氏温度，温度太低，则可以铸造温度；温度太高，则铸坯容易存在着缩孔现象，则必须降低铸造速度。
6铸造水由原来的自来水改为去离子水，这样，铜结晶轮内圈、两侧便不会产生水圬，确保铸坯冷却均匀。
7提高钢带的温度，保持钢带干燥
钢带在运行过程中，由于要接触到铸机水池的水和水气，故必须烘干。具体做法是在操作钢平台上方，为钢带设计、安装一个烘箱，燃料为天然气，使钢带温度保持在80～100摄氏度左右，并在钢带上、下方安装干燥空气吹扫器，使钢带保持干净、干燥。
为了提高钢带的表面光滑度，使铸坯容易脱模，我们设计、安装了植物油自动喷涂装置，能在钢带外表面均匀地喷涂一层植物油，作为脱模剂。其装置见图1。
8为了减少铸坯内应力，将铜结晶轮的底部车深1.2～1.5mm，内环底部车成R8圆弧过渡，这样，在实际轧制过程中，两侧裂纹消失了，也很难见到“黑斑”现象。
关键词：铸造；铸钢；非硅质砂；冒口
中图分类号：TG255 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）6-0093-02
1 造型方法的选择
铸造按砂型的紧实成型方式分为手工造型和机器造型。手工造型灵活，适应性强，适于单件小批生产。但其生产效率低、劳动强度大，质量不易稳定。机器造型砂型紧实度高，强度大，精度较高。但噪音较大。选择震击式机器造型，是借机器震击使型砂具有动能和惯性，从而紧实成型，造型上松下紧，达到较好的紧实度和强度。
2 浇注位置和分型面的选择
铸件的浇注位要根据零件的结构特点、技术要求、车间条件等因素综合考虑。因此设计方案的选择要满足放砂芯较容易，整个砂芯作为一个整体，不易产生偏芯；砂芯的定位和支撑较稳固；因错型而造成的尺寸偏差较小；起模方便；分型面选在最大截面处，铸件的毛刺，飞翅易于清除；下箱的铸件主要工作面质量较好，浇注位置选择中注式，能满足零件的质量要求。
3 铸件工艺参数的选择
3.1 铸造收缩率
铸件在凝固和冷却过程中，体积要发生收缩，固态下的收缩量以模样和铸件的长度差除以模样长度的百分数表示，即：K=■×100%，我们确定铸钢的收缩率为1.70%。
3.2 铸件尺寸公差
铸件尺寸公差等级的选定，综合考虑铸件的生产批量和生产方式、铸件的设计要求、造型和制芯材料等因素。确定尺寸公差等级为CT12。根据毛坯铸件的各部分的尺寸查表确定公差等级CT12的数值。毛坯铸件基本尺寸约为380 mm的CT12数值为9.0 mm；毛坯铸件基本尺寸约为450 mm的CT12数值为10.0 mm；毛坯铸件基本尺寸约为820 mm的CT12数值为11.0 mm。
3.3 铸件重量公差
铸件重量公差等级根据铸件的生产方式，铸造金属种类和铸造工艺方法选取。铸件重量公差等级根据铸件尺寸公差等级对应选取。铸件重量上偏差和下偏差相同。确定重量公差等级为MT12。查表得MT12铸件重量公差数值为12 kg。
3.4 机械加工余量
机械加工余量使用于整个毛坯铸造，加工余量的代号用MA表示。根据铸造合金种类、造型方法、尺寸公差等级、铸件的最大轮廓尺寸来确定机械加工余量等级。根据铸件的各部分的尺寸确定机械加工余量为E级的数值。
3.5 起模斜度
起模斜度的大小根据模样的高度、模样的尺寸和表面粗糙度以及造型方法来确定。选用起模斜度：木模样外起模斜度为0 ？觷40 '；内起模斜度为0 ？觷55 '。
3.6 最小铸出孔和槽
机械零件上有许多孔、槽和台阶等，一般应尽可能在铸造时铸出，最小铸出孔或槽的尺寸根据铸件的生产产量、合金种类、铸件大小、孔或槽处铸件的壁厚、孔的长度和直径来确定。孔的尺寸≤Φ80 mm，槽的尺寸h>d1；d1=（1+20%）d；L>3 d1 h，不予铸出，燕尾槽上部的槽不铸出，在零件图上尺寸较小的孔（Φ50）不铸出；同时零件下部的燕尾槽为方便起模，燕尾槽不铸出。
4 砂箱中铸件数量及吃砂量的确定
砂箱中的铸件数量根据工艺要求和生产条件来确定，在工艺设计中根据各种条件综合考虑，以确定砂箱中铸件数量。吃砂量按铸件重量来确定。吃砂量太小，砂型紧实困难，易引起胀砂、包砂、掉砂、跑火等缺陷。吃砂量太大，又不经济合理。综合以上根据铸件尺寸大小、考虑到浇注系统的布置和一定的吃砂量、生产工艺要求、生产批量、造型方法等确定吃砂量为60 mm。
5 铸件相关计算
5.1 铸件体积的计算
我们采用铸件总体积分割成几个体积之和的近似计算。
铸件的体积
V=422×356×222.5-68×68×3.14×422+68×422×831+280.5×68×831=39 835 922.918-7 965 834.324+
73 745 617.768+20 410 463.35=12 572 169.71 mm3
5.2 铸件质量的计算
铸件的质量
G=V×？籽=12 572 169.71×7.85=98.691532.22 kg≈99 kg
考虑铸件出品率及各种工艺参数，确定出品率为50%，所以浇入铸型内钢液的总质（重）量为99×（1+50%）=145 kg。
6 砂芯设计
①砂芯的固定及定位：砂芯在砂型中的位置一般用芯头固定。根据零件图、浇注位置及分型面的选择，所设计的砂芯为垂直加水平放置的砂芯，芯头的固定形式为垂直加水平固定。砂芯的定位要准确，根据砂芯在砂型中放置的位置，为防止沿垂直方向移动和限制绕水平轴旋转，我们选用垂直加水平芯头定位的形式。
②芯头的尺寸和间隙：芯头横截面的尺寸与采用的铸造工艺有关，一般决定于铸件相应部位孔、槽的尺寸。根据砂芯在型腔中安放时的稳定程度及用木模制造时是否易于变形、放置时的吃砂量。
③砂芯的排气：浇注时，砂芯在高温金属液体作用下由于有机物的挥发，分解和燃烧，以及水分蒸发，浇注后短时间内会产生大量的气体。由于本铸件所用的砂芯直径不大，所以采用通气针进行排气。
7 浇注系统类型的选择及引入位置的确定
本铸件采用封闭开放式的浇注系统—阻流浇口。此系统有利于挡渣又使冲型平稳。浇注系统的引入位置影响到浇注系统结构类型的确定。应有利于铸件清理、铸件凝固补缩、改善铸件铸态组织、提高铸件外观质量、金属液平稳充满铸型、减少铸件收缩应力和防止裂纹等。
【关键词】大型铸钢件；操作侧机架；铸造工艺
在大型钢宽厚板设备中最主要的配件即是操作侧机架。产品由于长、重、内部要求的质量较高，所以在进行生产过程中要承受非常大的工作负荷，其间不能有裂纹、砂眼、缝隙等各种缺陷。为了保证铸件的质量，经过无数次技术的实际论证，改善铸件的生产工艺，以求达到更高的质量标准和要求，第一，对大型件外冷铁以及冒口使大型铸件有顺序凝固；第二，利用实样模型，以及树脂砂所制作成的芯、型等来保障铸件的精准度，减少铸件的砂眼以及缝隙和气孔等缺陷现象；第三，利用电弧炉等一些精炼炉综合到一起浇注，提高操作侧机架的冶炼标准，杜绝浇注不均匀而发生的缺陷；第四，加长改造操作侧机架，达到操作侧机架进行生产过程中的各种要求，保障了操作侧机架铸造技术的稳固性以及科学合理性。
1.技术条件
1.1铸件材质及性能要求
操作侧机架除了要保证铸件表面光滑的质量标准外，还要保证铸件有非常精确的尺寸精准度以及良好的力学性能和严格的生产条件要求。依据机械生产行业的要求规范标准，操作侧机架Z1451自身材质是ZG270-500，包含的化学成份以及力学性能如表1
ZG270-500化学成分和力学性能表1
1.2无损探伤检查要求
在铸件内窗口的下面孔位置四周80mm，操作侧机架壁的厚度是3等分中间于100mm距离内，依据机械生产行业的执行标准（JB/T5000.14-2007）利用超声方式进行探测损伤位置，发生损坏的位置小于三级；在操作侧机架的四个圆形的内窗口和轧制中心线300mm距离内按标准（JB/T5000.14-2007）进行磁粉探伤检查，损伤等级小于三级。[2]
2.操作侧机架铸造工艺可行性研究
2.1操作侧机架技术条件要求
操作侧机架的内部结构很简单，不过在进行生产过程中要承受较大的承受力，其使用的材质是ZG20SiMn。这无疑就提升了对铸件的质量以及强度，来达到较生产力的负荷。利用超声进行损伤的检验可以适用于力学所要求的程度能力和冲击力。
2.2操作侧机架的可行性研究
企业现有的起重以及熔炼和保温的设备生产作业时的能力有限。想要保温和熔炼115T的钢水时，传统的冶炼技术，现有设备不能满足115T钢水的熔炼和保温。经过研究，采用40T电弧炉熔炼3炉钢水，将共计为80T的钢水进行循环式保温，第3炉钢水40T出来之后和之前两炉钢水一起进行灌注。需要联合作业，严格控制出炉的时间、温度，使浇注的钢水保持一致性，确保操作侧机架毛坯件的质量要求。[2]
当时企业的起重设备也不能满足115T铸件的吊起功能，因此无法进行铸件的搬运工作。为了可以有效地解决这一问题，进行反复的操作尝试，最后利用2台起重机同时进行配合将为75T/2=150T的铸件进行吊起，最终操作成功。
3.操作侧机架铸造工艺
在进行操作侧机架的铸造过程中，生产工艺可以可以分成：确立适合的生产方案；其次是模型确立，制作大型钢的造型确立，造芯确立；然后确定冒口的大小、数量以及尺寸；采用最佳适合的浇注实施方案。
选择最佳工艺及方法：
3.1最佳铸造工艺方案的选择
尺寸为9520 mm/3500 mm/1100mm的操作侧机架最大散热面积所处于的调度是330mm。将机架的最大面积的平面处作为分型面，把机架在330mm高度时放在下箱处，利用一侧进行浇注。这样浇注的钢水即平正，又稳定，助于铸件有顺序的凝固处理。
3.2制定模样、造型、造芯的方法
采用实样的木型作为操作侧机架的实样。在木型表层进行钢、木以及土结合一起的制作方法，达到机架内芯盒的形成，达到模样的质量要求，节省了木材及时间。铸造的过程中型砂以及芯砂的制作材料非常重要。为了使机架的质量符合要求，利用树脂作为型、芯砂。即可以保证砂型以及砂芯的质量要求，又可以使生产率得以提高。
3.3冒口的确定
结合操作侧机架的结构，利用明冒口，为了是达到更高的补缩效果。在铸件的冒口表层添加了外冷铁，这也是为了使铸件的凝固顺序得以实现进行设计的，更好地保障了铸件的质量要求。
3.4确立浇注系统
依据的设计原则是在型内使液态金属可以稳定上升。树脂砂避免高温烘烤，迅速的浇注。浇注时的流量要适时的加大。
3.5理论证明生产工艺的制造
利用计算机建立的模型试验，所得出的结论是：冒口下出现小量的缩松，表明了温度的控制出现了问题。这时需将冒口的两边添加凸台，然后再进行模拟实验，这时就没有在铸件内发现缺陷问题。
（1）冒口的计算
M===15.9cm （1）
M'件1=1.3×15.9=20.68cm （2）
（1）冒口的选择：冒口颈是800mm/1250mm；冒口的尺寸是900mm/1350mm/1000mm.
（2）冒口的计算
M===10.5cm （3）
M'件2=1.3×10.5=13.65cm （4）
（2）冒口的选择：冒口颈700mm/1100mm；冒口尺寸800mm/1200mm/1000mm.
（2）冒口的选择：冒口直径是400mm，相同于前面的冒口高。
3.6铸件热处理的工艺
企业进行热处理的窑总长为8500mm，[3]但是铸造出来的铸件总长确有了9700mm，需要将热处理窑加长到时1500mm。铸件的热处理技术工艺要利用正火加上回火的热处理工艺，使铸件整体的内部达到力学性能的要求标准。
4.结束语
作为最大重量的Z1451铸件，所使用的生产工艺为全部产品的准时交货，打下了坚实的基础。Z1451操作侧机架不仅具备了生产大型钢件的生产能力，也为今后的生产过程攒下了宝贵的经验。 [科]
【参考文献】
[1]林琳，贺峰，解晓康，杨进军，周银宝。轧钢机机架大型铸钢件铸造工艺研究[J].铸造技术，2011，03：300-302.
目前国家经济形势最新3篇10-23
集成技术【优秀5篇】10-23
控制科学与工程【优秀5篇】10-23
标底编制（精选5篇）10-23
北京垃圾分类意见【精选8篇】10-23
大雪节气文案精彩10篇12-08
水仙花养殖的方法与注意事项优秀3篇12-08
教师提高教学质量的具体措施和方法【优秀4篇12-08
朝花夕拾读书笔记【优秀6篇】12-08
临时大病救助申请范文最新10篇12-08
