專利名稱：水泥窯尾內(nèi)筒耐熱鋼吊掛襯板片真空密封造型工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域?yàn)樗嗍炝闲滦透煞ǜG尾預(yù)熱分解器和真空密封造型，前者是水泥行業(yè)中水泥生產(chǎn)裝備中主要設(shè)備，后者是鑄造行業(yè)中一種物理造型方法。
水泥熟料的生產(chǎn)分濕法和干法兩類，濕法是在水泥原料中加入水磨制成漿料，然后再經(jīng)長(zhǎng)窯煅燒成熟料。干法生產(chǎn)是通過預(yù)熱分解器對(duì)生料進(jìn)行預(yù)分解，然后進(jìn)入窯煅燒成熟料，此工藝是高效節(jié)能型的工藝，目前我國水泥生產(chǎn)總量約70-80％用此工藝生產(chǎn)。此工藝關(guān)鍵在于提高熱交換效率，利用窯尾余熱達(dá)到節(jié)能和提高產(chǎn)量，因此采用預(yù)熱分解技術(shù)煅燒熟料，此工藝是當(dāng)今世界水泥熟料生產(chǎn)的正在發(fā)展的先進(jìn)工藝，如河北冀東水泥廠，大連華能--小野田水泥廠。
水泥熟料干法窯尾預(yù)熱分解器內(nèi)筒襯是預(yù)熱分解器的關(guān)鍵部件，用耐熱不銹鋼制成，有整體式和吊掛襯板片式，根據(jù)其使用情況約每隔1-2年需更換。整體式是用不銹鋼板焊接制成，其缺點(diǎn)(1)更換時(shí)需用等離子切割機(jī)將舊筒割成小塊取出，然后割開預(yù)熱器保溫層才能裝入焊接制成的新筒，維修更換費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)用高；(2)不銹鋼板抗高溫磨料磨損能力比耐熱鋼差；(3)制作時(shí)鋼板消耗大，成本高。吊掛襯板片式是用耐熱鋼鑄件，其優(yōu)點(diǎn)(1)安裝、維修、更換時(shí)省時(shí)省力省錢；(2)壽命長(zhǎng)。但對(duì)鑄件尺寸偏差、表面光潔度、內(nèi)在質(zhì)量要求較高。
吊掛襯板片式耐熱鋼鑄件如果采用樹脂砂、水玻璃砂和粘土砂造型工藝生產(chǎn)，則存在下列缺點(diǎn)采用樹脂砂造型的缺點(diǎn)(1)由于需要用大量樹脂作粘結(jié)劑，所以生產(chǎn)成本高；(2)由于需要成套樹脂砂再生設(shè)備，設(shè)備投資大；(3)澆注時(shí)大量樹脂燃燒，污染環(huán)境；(4)涂料噴劇厚度直接影響鑄件尺寸偏差；(5)鑄件易產(chǎn)生氣孔。采用水玻璃砂造型的缺點(diǎn)(1)由于需要用大量水玻璃作粘結(jié)劑，所以生產(chǎn)成本較高；(2)水玻璃砂再生成本高；(3)涂料噴刷厚度直接影響鑄件尺寸偏差；(4)鑄件易產(chǎn)生熱裂、氣孔缺陷；(5)鑄件清砂困難。采用粘土砂造型的缺點(diǎn)(1)需要鑄型烘干設(shè)備、浪費(fèi)能源、生產(chǎn)率低；(2)鑄型在烘干時(shí)易變形，所以鑄件尺寸偏差大，難以保證鑄件質(zhì)量要求；(3)涂料噴刷厚度直接影響鑄件尺寸偏差；(4)鑄件易產(chǎn)生氣孔。
真空封密造型與傳統(tǒng)的造型方法不同，造型用的砂是無粘結(jié)劑、水分及附加物的干砂子，砂箱的上下面用薄膜密封，靠砂箱中抽真空，使密封在砂箱的干砂子形成鑄型，其優(yōu)點(diǎn)是(1)鑄件尺寸偏差小，輪廓清晰，表面光潔；(2)由于型砂里不含水分及粘結(jié)劑，并且抽真空狀態(tài)，不易產(chǎn)生氣孔等缺陷；(3)涂料噴刷在薄膜與型砂接觸面上，其厚度不會(huì)影響鑄件尺寸偏差；(4)由于省去型砂配砂、混砂、烘干鑄型、振動(dòng)落砂清理，型砂又不需要粘結(jié)劑和附加物，所以節(jié)約動(dòng)力和原材料；(5)設(shè)備簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用較少。其缺點(diǎn)(1)由于受目前薄膜延伸性能的限制，生產(chǎn)幾何形狀比較復(fù)雜的鑄件時(shí)，鑄型分型面的選擇非常重要；(2)為防止?jié)沧⑺俣忍∧らL(zhǎng)時(shí)間被金屬液燒烤或澆注速度太快，引起金屬液噴濺，燒損遠(yuǎn)處的薄膜，所以對(duì)其澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求較高；(3)由于澆注金屬液時(shí)薄膜會(huì)被燒損，為繼續(xù)保持鑄型一定的真空度，需要涂刷一定種類和厚度的涂料；(4)需要根據(jù)真空密封造型的特點(diǎn)，正確進(jìn)行分型面選擇、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、涂料種類、排氣孔位置和尺寸，澆注溫度等工藝參數(shù)的選擇。
本發(fā)明的目的是用真空密封造型方法，生產(chǎn)適合于日產(chǎn)量300-8000噸系列的水泥熟料干法預(yù)熱分解器內(nèi)筒耐熱鋼吊掛襯板片鑄件，制定合理的鑄造生產(chǎn)工藝，高質(zhì)量地生產(chǎn)出系列產(chǎn)品。
本發(fā)明圖1為上模板俯視圖，圖中1--與模板箱定位銷孔；2--與模板箱固定孔；3--吊掛襯板片最高位置模樣；4--上模底板；5--抽氣小孔；6--橫澆道；7--直澆道座；8--內(nèi)澆道；9--下凹模樣；10--排氣孔座；11--排氣通道。圖2為上模板的A-A剖視圖，圖中12--下凹模樣實(shí)現(xiàn)底注；13--輔助抽氣孔；14--加厚模底板；15--集中抽氣孔；16--支撐塊；圖3為上模板的B-B視圖，圖中17--抽氣溝槽；18--溝槽與模樣邊緣距離；19--模樣溝槽與模樣邊緣距離。圖4為上模板的C-C視圖，圖中20--澆注系統(tǒng)模樣抽氣溝槽；21--溝槽與模樣邊緣距離。圖5為下模板俯視圖，圖中22--形成吊掛襯板片吊掛鉤槽芯子模樣；23--形成吊掛襯板片吊掛鉤芯子模樣。圖6為下模板的D-D剖視圖，圖中24--下模底板；25--中間上凸模樣；26--上凸模樣；27--大的上凸模樣；28--上凸模樣實(shí)現(xiàn)底注；29--大集中抽氣孔；30--集中抽氣孔；31--支撐塊。
本發(fā)明的技術(shù)方案內(nèi)容包括圖1至圖6模板設(shè)計(jì)，上下模底板(4)(14)(24)，模底板與模板箱座定位(1)和固定(2)，確定曲面分型面如圖2，圖6所示，將上下模樣分別定位和固定在上下模底板上，在模底板上無模樣處或下凹模樣處開設(shè)抽氣小孔(5)，在上凸模樣與模底板接觸面上開設(shè)抽氣溝槽(17)(20)，并在模底板上與抽氣溝槽相通處開設(shè)集中抽氣孔(15)(29)(30)，設(shè)置底注式開放式或半開放式澆注系統(tǒng)(6)(7)(8)，在吊掛襯板片最高位置(3)和遠(yuǎn)離澆注系統(tǒng)處設(shè)置排氣孔(10)(11)，設(shè)置芯子形成吊掛襯板片的吊掛鉤和槽的內(nèi)表面(22)(23)，選用0.05-1.5mm厚的熱拉伸薄膜，模型覆膜后，噴刷1.1-3mm厚鋯英粉快干耐火涂料，造型砂選用砂粒為0.074-0.21mm的干砂，在震動(dòng)臺(tái)上邊加砂邊微震，模底板箱和砂箱抽真空＜0.05MPa成型，再將成型的上下箱進(jìn)行合箱，繼續(xù)抽真空成型，設(shè)置大澆口杯，澆溫為1500-1700℃。
本發(fā)明確定的分型面為其通過吊掛襯板片下表面和下端吊掛鉤槽上表面的曲面分型面，(圖2，圖6)使此掛片鑄件的兩個(gè)芯子(22)(23)都方便地放置在下型，鑄件體積約80％在下砂箱內(nèi)形成，上下模型都能完好覆膜造型。
本發(fā)明在模底板上無模樣處或下凹模樣水平面上(9)(12)開設(shè)直徑為Φ0.5-2mm抽氣小孔(5)，在其彎曲處開設(shè)抽氣小孔的孔間距為5-30mm，其余的孔間距為30-100mm。模底板厚時(shí)，從背面先打直徑為4-10mm孔(13)，再打小孔。
本發(fā)明在與模底板連接面的上凸模樣上(3)(25)(26)(27)(28)包括內(nèi)澆道(8)、橫澆道(6)、直澆道座(7)、排氣孔座(10)(11)、芯座(22)(23)，開設(shè)抽氣溝槽(17)(20)，抽氣溝槽距模樣邊緣一般2-10mm(18)(19)(21)，溝槽深1-10mm，溝槽寬10-30mm。在模底板上與溝槽相通處開設(shè)直徑為Φ3-30mm集中抽氣孔(15)(29)(30)，在凸模樣與模底板用釘子或螺釘連接固定。
本發(fā)明在吊掛襯板片的吊掛鉤的最低處開設(shè)澆注系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)底注(12)。內(nèi)澆道引入位置，使較多的金屬液傾斜上升充型(27)。開設(shè)開放式或半開放式的澆注系統(tǒng)，各組元截面積比為∑F直澆道∶∑F橫澆道∶∑F內(nèi)澆道＝1∶(0.8-1.1)∶(1.2-2)。澆注系統(tǒng)的最小截面積控制澆注時(shí)間為5-12秒。
本發(fā)明在吊掛襯板掛片最高位置(3)和遠(yuǎn)離澆注系統(tǒng)處，開設(shè)排氣孔(10)(11)，排氣孔的截面積為澆注系統(tǒng)最小截面積的1/2-1倍。
本發(fā)明設(shè)置兩個(gè)芯子形成吊掛襯板片吊掛鉤和吊掛鉤槽的內(nèi)表面(22)(23)。芯子設(shè)計(jì)成自硬樹脂砂芯，其配方干砂100％＋液態(tài)酚醛樹脂F(xiàn)7001.8％＋對(duì)甲苯磺酸酒精溶液(酸∶酒精＝6.5∶3.5)0.4％＋硅烷KH550 0.0036％(除干砂外，其它是占干砂量)。
本發(fā)明選用0.005-1.5mm的乙烯醋酸乙烯共聚體熱拉伸薄膜(簡(jiǎn)稱為EVA)，加熱至100-150℃制成軟化薄膜覆蓋上、下模樣，模底板箱抽真空＜0.05MPa。
本發(fā)明在覆模的薄膜和芯子上噴刷鋯英粉快干耐火涂料，噴刷厚度為1.1-3mm。
本發(fā)明造型時(shí)在震動(dòng)臺(tái)上邊加砂邊微震，震動(dòng)頻率為1500-3000次/分，然后再加覆蓋薄膜。
本發(fā)明造型選用0.074-0.21mm的石英砂、鉻鐵礦砂、鎂砂、70砂、鋯砂、橄欖石砂。
本發(fā)明澆注溫度控制在1500-1700℃，小件取澆注溫度的下限，大件取上限。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)所生產(chǎn)的吊掛襯板片尺寸精確耐熱鋼鑄件一般都應(yīng)噴刷耐火涂料、樹脂砂、水玻璃砂、粘土砂等一般鑄造方法都將涂料噴刷在鑄型內(nèi)面，涂料的厚度變化直接影響鑄件尺寸。真空密封造型的涂料可噴刷在薄膜與型砂面上，無論涂料厚度多厚都不影響鑄件尺寸。另外真空密封造型起模時(shí)無需振動(dòng)模型，撥模斜度小，所以鑄件尺寸精確。
(2)所生產(chǎn)的吊掛襯板片輪廓清晰，表面光潔澆注時(shí)由于鑄型處于真空狀態(tài)，有利于金屬液充型，同時(shí)噴刷一定厚度的鋯英粉快干耐火涂料，所以鑄件輪廓清晰，表面光潔。
(3)所生產(chǎn)的吊掛襯板片沒有氣孔缺陷由于型砂里不含有水分、粘結(jié)劑，配合自硬樹脂砂的芯子，尤其是鑄型處于真空狀態(tài)，克服了一般鑄造方法容易在芯子處形成氣孔缺陷的問題。
(4)本吊掛襯板片鑄件確定的分型面，方便地將芯子放置在下型，鑄件體積多數(shù)放置在下砂箱內(nèi)形成，上下模型都能完好覆膜造型。
(5)模型板制造簡(jiǎn)單、覆膜效果好模底板和模樣的抽氣通道設(shè)計(jì)，使模底板和模樣的制造簡(jiǎn)單，同時(shí)在邊角處的覆膜效果好。
(6)實(shí)現(xiàn)吊掛襯板片快速平穩(wěn)充型澆注系統(tǒng)的引入位置實(shí)現(xiàn)金屬液傾斜底注式充型，使此平板類型的鑄件，不用將砂箱斜放，就實(shí)現(xiàn)傾斜充型，澆注系統(tǒng)各組元比例選擇，最小截面積控制的充型時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了快速平穩(wěn)充型。
(7)生產(chǎn)的鑄件廢品率低由于在吊掛襯板片鑄件鑄造生產(chǎn)中選擇了此曲面分型面、澆注系統(tǒng)引入位置、各組元比例、控制的澆注時(shí)間和溫度、模型抽氣孔設(shè)置、排氣通道位置和面積、薄膜的選擇、噴刷涂料種類和厚度，芯子設(shè)計(jì)、造型用砂及造型震動(dòng)，使生產(chǎn)的吊掛襯板片的廢品率低。
(8)本吊掛襯板片的成本低由于造型用砂不用粘結(jié)劑、砂處理系統(tǒng)簡(jiǎn)單、95％以上的型砂可回用、鑄件落砂清理簡(jiǎn)單、廢品率低、設(shè)備投資省、生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用低，所以生產(chǎn)的吊掛襯板片成本低。
本發(fā)明的說明書


圖1為上模板俯視圖，圖2為上模板的A-A剖視圖，圖3為上模板的B-B視圖，圖4為上模板的C-C視圖，圖5為下模板俯視圖，圖6為下模板的D-D剖視圖。
本發(fā)明日產(chǎn)4000噸水泥窯尾內(nèi)筒耐熱鋼吊掛襯板片的真空密封造型工藝(1)分型面的確定如圖2，圖6所示曲面分型面。
(2)模底板上無模樣處或下凹模樣水平面上開設(shè)直徑為Φ1mm抽氣孔；在下凹模樣拐彎處孔間距為10mm，其余為50mm。
(3)與模底板連接的凸模樣面上，包括內(nèi)澆道、橫澆道、直澆道座和排氣孔座，開設(shè)抽氣溝槽寬15mm，深4mm，溝槽距模樣邊緣5mm。
(4)在模底板與溝槽相通處開設(shè)集中通氣孔，為Φ10mm和Φ20mm兩種。
(5)澆注系統(tǒng)各組元截面積比∑F直澆道∶∑F橫澆道∶∑F內(nèi)澆道＝1∶0.9∶1.2，橫澆道面積控制澆注時(shí)間為8-10秒。
(6)排氣孔的截面積為橫澆道截面積的1/2倍。
(7)噴涂料厚度控制在約2mm。
(8)選用約0.2mm厚的EVA薄膜。
(9)震動(dòng)器震動(dòng)頻率為1500次/分。
(10)選用0.105-0.21mm的天然石英砂。
(11)澆注溫度控制在1530-1580℃。
本發(fā)明日產(chǎn)2000噸水泥窯尾內(nèi)筒耐熱鋼吊掛襯板片的真空密封造型工藝(1)分型面的確定如圖2、圖6所示曲面分型面。
(2)模底板上無模樣處或下凹模樣水平面上開設(shè)直徑為Φ0.8mm抽氣孔；在下凹模樣拐彎處孔間距為8mm，其余為40mm。
(3)與模底板連接的凸模樣面上，包括內(nèi)澆道、橫澆道、直澆道座和排氣孔座，開設(shè)抽氣溝槽寬為12mm，深4mm，溝槽距模樣邊緣為4mm。
(4)在模底板與溝槽相通處開設(shè)直徑為15mm集中通氣孔。
(5)澆注系統(tǒng)各組元截面積比∑F直澆道∶∑F橫澆道∶∑F內(nèi)澆道＝1∶1.1∶1.4，直澆道面積控制澆注時(shí)間為6-8秒。
(6)排氣孔的截面積和直澆道截面積相同。
(7)噴涂料厚度控制在約1.5mm。
(8)選用約0.1mm厚的EVA薄膜。
(9)震動(dòng)器震動(dòng)頻率為3000次/分。
(10)選用0.105-0.21mm的鉻鐵礦砂。
(11)澆注溫度控制在1500-1550℃。
權(quán)利要求
1.水泥窯尾內(nèi)筒耐熱鋼吊掛襯板片真空密封造型工藝，其特征在于吊掛襯板片的分型面確定為其通過吊掛襯板片下表面和下端吊掛鉤槽上表面的曲面分型面，按其分型面分割吊掛襯板片分別制做上、下模樣，將其分別固定在上、下模底板上；將上、下模底板與模底板箱定位固定，在模底板的無模樣處或下凹模樣水平面上，開設(shè)抽氣小孔直徑0.5-2mm，在上凸模樣與模底板接觸面開設(shè)抽氣溝槽，溝槽距模樣邊緣為2-10mm，在模底板上與抽氣溝槽相連通處，再開設(shè)集中抽氣孔，直徑為3-30mm，設(shè)置底注式開放或半開放式澆注系統(tǒng)。選用厚度0.05-1.5mm的熱拉伸薄膜，加熱至100-150℃制成軟化薄膜覆蓋上、下模樣，在其薄膜表面上噴刷1.1-3mm厚的耐火涂料層，向砂箱內(nèi)充填干砂粒度為0.21-0.074mm，震動(dòng)和分別模底板箱和砂箱抽真空＜0.05MPa成型，將形成吊掛鉤和吊掛鉤槽的芯子放置于下型位置，再將成型的上下砂箱進(jìn)行合箱，設(shè)置大澆口杯，繼續(xù)抽真空成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空密封造型工藝，其特征在于模底板上無模樣處開設(shè)抽氣孔，其孔間距在彎曲處開設(shè)的抽氣孔小孔為5-30mm，其它部分為30-100mm；上凸模樣與模底板接觸面上，包括內(nèi)澆道、橫澆道，直澆道座，排氣孔座上凸模樣，開設(shè)抽氣溝槽，距模樣邊緣為2-10mm，溝槽深1-10mm，溝槽寬10-30mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的真空密封造型工藝，其特征在于吊掛襯板片最高位置和遠(yuǎn)離澆注系統(tǒng)處，開設(shè)排氣孔，排氣孔截面積為澆注系統(tǒng)最小截面積的1/2～1倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述真空密封造型工藝，其特征在于吊掛襯板片的吊掛鉤的最低處開設(shè)澆注系統(tǒng)，直澆道，橫澆道和內(nèi)澆道的截面比為1∶(0.8～1.1)∶(1.2～2)，澆注系統(tǒng)的最小截面積為控制澆注溫度在1500-1700℃時(shí)，澆注時(shí)間為5～12秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空密封造型工藝，其特征在于選用0.05～1.5mm厚的乙烯醋酸乙烯共聚體熱拉伸薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空密封造型工藝，其特征在于模型覆膜后噴刷1.1-3mm的鋯英粉快干耐火涂料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述真空密封造型工藝，其特征在于成型的震動(dòng)頻率1500-3000次/分。
全文摘要
本工藝是用真空密封造型生產(chǎn)水泥熟料窯尾預(yù)熱分解器內(nèi)一種鑄件。解決其他鑄造方法生產(chǎn)此鑄件尺寸精度低、表面不光潔、成本高問題，克服鑄造工藝設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)、覆膜不好、充型時(shí)塌型問題。本發(fā)明特征用真空密封造型方法，確定其分型面、模板抽氣通道、澆注系統(tǒng)等整套生產(chǎn)工藝，高質(zhì)量地生產(chǎn)出適合于日產(chǎn)300-8000噸系列水泥熟料生產(chǎn)的此類鑄件。
文檔編號(hào)F27D1/10GK1160841SQ96103310
公開日1997年10月1日 申請(qǐng)日期1996年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月29日
發(fā)明者李坤巖, 吳春京, 程濤, 沈定釗 申請(qǐng)人:中國建筑材料工業(yè)建設(shè)邯鄲建材機(jī)械廠, 北京科技大學(xué)