一种中温不透气模壳不锈钢精密铸造方法
阅读：752发布：2023-02-16
专利汇可以提供一种中温不透气模壳不锈钢精密铸造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种中温不透气模壳不锈 钢 精密 铸造 方法，包括以下步骤：制作模壳； 焙烧 模壳，向焙烧后的模壳中浇注 钢 水 ；浇注成型后，冷却得铸件产品。本发明的有益效果为：节省了模壳焙烧的耗能，普通铸造工艺的模壳浇注最低临界 温度 为1050℃，而本发明所述的方法模壳 浇注温度 为600‑800℃，这在很大程度上节省了 能源 且降低了车间的温度，改善了劳动环境，提高了工人的工作热情，进而提高了生产率。采用垂直排列的方式不用考虑模壳的排气问题，而采用水平排列方式时，由于模壳内空气排放不彻底与钢水表面发生 氧 化反应，形成铸件表面小麻点，严重的影响了产品的 质量 ，而采用垂直排列方式时，则可以避免这些问题的发生。，下面是一种中温不透气模壳不锈钢精密铸造方法专利的具体信息内容。
1.一种中温不透气模壳不锈钢精密铸造方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制作模壳，所述模壳的制作包括以下步骤：
①制作铸件凹模和模头凹模，
②向铸件凹模和模头凹模中射蜡分别得铸件蜡模和模头蜡模，
③将所述铸件蜡模焊接在所述模头蜡模上形成蜡样组件，所述模头蜡模上设置有骨架，所述铸件蜡模以所述骨架的中轴线为对称轴对称固定在所述骨架的两侧，对称设置在骨架两侧的所述铸件蜡模之间具有夹角，
④将蜡样组件进行包浆，所述包浆包括以下步骤：将白刚玉和石英砂混合材料粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在蜡样组件上作为面浆，再均匀喷洒一层白刚玉和石英砂混合料砂作为背砂，形成第一层包浆，待第一层包浆干燥后，将莫来砂粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在第一层包浆上，再均匀喷洒一层莫来砂形成第二层包浆，待第二层包浆干燥后，将莫来砂粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在第二层包浆上，再均匀喷洒一层模壳回收再生料砂形成第三层包浆，待第三层包浆干燥后，将莫来砂粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在第三层包浆上，再均匀喷洒一层模壳回收再生料砂形成第四层包浆，待第四层包浆干燥后，将莫来砂粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在第四层包浆上，实现对蜡样组件的包浆，得蜡样组件模，⑤将经过包浆后的蜡样组件模进行脱蜡，得模壳；
(2)焙烧模壳，当焙烧模壳的焙烧炉炉膛温度达到600-800℃时，向模壳中浇注钢水；
(3)步骤(2)中浇注成型后，冷却得铸件不锈钢产品。
2.根据权利要求1所述的中温不透气模壳不锈钢的精密铸造方法，其特征在于：沿所述骨架的长度方向设置有若干组对称设置的所述铸件蜡模。
3.根据权利要求2所述的中温不透气模壳不锈钢的精密铸造方法，其特征在于：所述骨架的数量为若干层，若干所述骨架位于同一竖直面上且由上至下平行设置。
4.根据权利要求3所述的中温不透气模壳不锈钢的精密铸造方法，其特征在于：固定在上层所述骨架的所述铸件蜡模之间的夹角比固定在下层所述骨架的所述铸件蜡模之间的夹角大。
一种中温不透气模壳不锈钢精密铸造方法
技术领域
背景技术
[0003] 目前，不锈钢的铸造工艺中普遍存在一些问题，如：耗能高，不锈钢材料熔炼炉的耗能即熔钢耗能，不锈钢材料要达到1600℃才能熔化为液态。此外，焙烧模壳炉炉膛内温度达到1050℃至1250℃时，才能进行浇注，而在炉膛自然降温后，要从新加热到1050℃才可以浇注，由此看来此耗能是比较大的。
[0004] 普遍使用的蜡模组件中，铸件蜡模使用水平而疏散的排列方式，中间开孔的设计，蜡模组件的设计理念是为了受热均衡，方便排放空气，减少钢水的流动距离。但由于传统的排列方式都是采用水平排列，钢水流淌缺乏压力，在铸件蜡模的边角地方，往往由于钢水无法浇注饱满，而形成废品，废品率常常达到11％左右。同时水平排列不利于铸件蜡模内空气的排放，常常造成空气排放不彻底，而模壳的温度又比较高，高温能分解模壳材料的结晶水生成氧气，与钢水的表面发生氧化反应，使铸件表面产生小麻点，严重的产生蜂窝，严重影响产品的质量。
[0005] 此外，在不锈钢生产中，由于模壳对耐火材料的要求比较高，这造成了生产原料的成本高，为了满足模壳焙烧炉炉膛温度高，模壳透气性好的工艺要求，模壳使用的耐火材料要求能耐高温，透气性好，目前通常使用的材料是锆英砂(粉)，但其价格比较昂贵。昂贵的原料大大提高了铸件的成本，降低了商家的利益。
[0006] 而铸造车间室内温度主要受熔炼炉和模壳焙烧炉的共同影响，而模壳焙烧炉炉体大，操作过程中裸露时间长，是车间高温的主要来源，工作车间的温度过高，工人的劳动强度比较大，工作效率低。
发明内容
[0007] 为了避免现有技术中存在的缺点，本发明提供了一种能降低能耗、提高生产率和产品质量，节约模壳耐火材料成本的中温不透气模壳不锈钢精密铸造方法。
[0008] 本发明所采用的技术方案为：
[0009] 一种中温不透气模壳不锈钢精密铸造方法，包括以下步骤：
[0010] (1)制作模壳；
[0011] (2)焙烧模壳，向焙烧后的模壳中浇注钢水；
[0012] (3)步骤(2)中浇注成型后，冷却得铸件不锈钢产品。
[0013] 进一步地，步骤(1)中制作模壳包括以下步骤,
[0014] (1)制作铸件凹模和模头凹模；
[0015] (2)向铸件凹模和模头凹模中射蜡分别得铸件蜡模和模头蜡模；
[0016] (3)将铸件蜡模焊接在模头蜡模上形成蜡样组件；
[0017] (4)将蜡样组件进行包浆，得蜡样组件模；
[0018] (5)将经过包浆后的蜡样组件模进行脱蜡，得模壳。
[0019] 进一步地，步骤(2)中当焙烧模壳的焙烧炉炉膛温度达到600-800℃时，向模壳中浇注钢水。普通工艺焙烧模壳的浇注最低临界温度为1050℃，而本发明所述的方法中使用的浇注温度为600-800℃，当焙烧炉炉膛温度达到600-800℃时，将模壳出炉进行浇注，在这个过程中，焙烧炉炉膛会自动降温，然后将下一批模壳进炉时，再加热到600-800℃即可，这在整体上降低了焙烧模壳的温度，有效的进行了节能，且不影响铸件的质量。
[0020] 进一步地，步骤(3)中将铸件蜡模垂直于模头蜡模进行焊接。普通的铸件蜡模使用水平排列的方式，且由于相邻铸件蜡模模壳之间要留排气间隙，排列比较疏松。本发明所述的方法是模壳壳体不透气的，铸件蜡模模壳之间可以重叠不留排气间隙，采用铸件蜡模垂直的排列方式，使铸件蜡模之间排列紧凑，相对于普通的水平排列方式，同一体积的蜡模组件，可以增加25％的铸件蜡模。即是在模壳焙烧时，同一焙烧炉相同的耗能可以增加25％可供浇注的铸件型仓，大大提高生产效率，节约模壳焙烧能耗25％。在模壳内铸件型仓形成的铸件即为产品，其余的则是模头，铸件产品所用的钢水占整个模壳浇注钢水的总量的百分比，即是产品率，行业内叫出水率。普通的水平排列方式，排列比较疏松，模头所占的比例比较高，降低了产品率。
[0021] 进一步地，步骤(4)中所述包浆包括以下步骤：将白刚玉和石英砂混合材料粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在蜡样组件上作为面浆，再均匀喷洒一层白刚玉和石英砂混合材料砂作为背砂，形成第一层包浆；待第一层包浆干燥后，将莫来砂粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在第一层包浆上，再均匀喷洒一层莫来砂形成第二层包浆；待第二层包浆干燥后，将莫来砂粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在第二层包浆上，再均匀喷洒一层模壳回收再生料砂形成第三层包浆；待第三层包浆干燥后，将莫来砂粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在第三层包浆上，再均匀喷洒一层模壳回收再生料砂形成第四层包浆；待第四层包浆干燥后，将莫来砂粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在第四层包浆上，实现对蜡样组件的包浆。通过对蜡样组件的包浆，要求模壳要达到一定的强度和承载力，制作出蜡样组件模。普通工艺在进行蜡样组件包浆时，对包浆材料的要求比较高，需要包浆材料能耐高温且透气性好，第一层的面浆和背砂分别采用的是锆英砂粉和锆英砂，而锆英(粉)砂的价格比较昂贵。而本发明所述的方法，第一层的面浆和背砂分别采用的是白刚玉和石英砂混合材料粉和白刚玉和石英砂混合材料砂，白刚玉和石英砂混合材料的价格远远低于锆英(粉)砂的价格，白刚玉和石英砂混合材料的耐火温度虽没有锆英(粉)砂的耐火温度高，但是在本发明所述的方法，其模壳焙烧温度已经降低，所以不影响其使用效果。同时本发明模壳是不透气的，白刚玉和石英砂混合材料正好能达到要求。直接将莫来砂粉浆淋涂在第四层包浆上，不再喷背砂，这样做可以将最后层的背砂粘结在一起，防止其掉砂。作为比较优选的方案，白刚玉和石英砂的比例是80：20～60：40。
[0022] 浇注成型后的铸件模壳自然冷却后，使用机械振碎铸件模壳，分离出不锈钢铸件和模壳废料，然后再将铸件产品和铸件模头分开，而铸件模头和不合格的铸件产品则重新回炉，模壳的废料回收加工用作第三、第四层包浆的背砂，既节约成本又环保。
[0023] 进一步地，所述模头蜡模上设置有骨架，所述铸件蜡模以骨架的中轴线为对称轴对称固定在骨架的两侧，对称设置在骨架两侧的所述铸件蜡模之间具有夹角。
[0024] 进一步地，沿所述骨架的长度方向设置有若干组对称设置的所述铸件蜡模，若干组对称设置在骨架两侧的所述铸件蜡模之间的夹角均相同。
[0025] 进一步地，所述骨架的数量为若干层，若干所述骨架位于同一竖直面上，且由上至下平行设置。
[0026] 进一步地，固定在上层所述骨架的所述铸件蜡模之间的夹角比固定在下层所述骨架的所述铸件蜡模之间的夹角大。即在下层骨架上的所述铸件蜡模嵌入固定在其上层骨架上的所述铸件蜡模内。
[0027] 进一步地，所述铸件蜡模的顶端与模头骨架连接，所述铸件蜡模的顶端设置有浇注口，浇注时钢水自上而下。普通工艺的水平排列方式的铸件蜡模的浇注口设置在铸件蜡模的中间，这样钢水的流淌缺乏压力，以至于钢水在边角地方或者比较尖锐的地方，都无法浇注饱满，而将浇注口设置在铸件蜡模的顶端，铸件蜡模又是垂直排列，这样由于重力作用，增加了钢水的流淌压力，有利于将模壳内的空气排彻底，防止其由于模壳内的空气排放不彻底与钢水表面发生氧化反应，形成铸件表面小麻点，甚至产生蜂窝，影响产品的质量。同时垂直排列有利于钢水快速注满铸件型仓各位部位，有助于铸件产品的合格率的提高。
[0028] 本发明的有益效果为：节省了模壳焙烧的耗能，普通铸造工艺的模壳浇注最低临界温度为1050℃，而本发明所述的方法模壳浇注温度为600-800℃，这在很大程度上节省了能源。
[0029] 本发明工艺蜡模组件中的铸件蜡模采用紧凑垂直排列的方式，普通工艺蜡模组件中的铸件蜡模采用疏松水平排列方式。普通工艺需要考虑模壳壳体的排气，铸件蜡模模壳之间要留有排气的间隙，因此其排列方式比较松疏。而本发明工艺不用考虑模壳的排气，铸件蜡模之间排列更加紧凑，同一体积的蜡模组件中可以多排列25％的铸件蜡模，也就是说同一焙烧炉同样的耗能可以增加25％的铸件型仓。有效地节约了模壳焙烧的能量，提高生产效率。同时由于普通的疏松排列造成模头所占比例较大。本发明工艺的紧凑排列模头占比例降低，产品率提高了7％。这样生产效率提高显著，节能效果明显，大大降低了生产成本。
[0030] 此外普通工艺的水平排列和浇注口中间开口方式，在浇注时钢水流动缺乏压力，在边角地方、比较尖锐的地方往往由于钢水无法浇注饱满而形成废品，这在很大程度上降低了产品的合格率，提高了产品的成本。采用垂直排列的方式不用考虑模壳壳体的排气问题，钢水由于重力作用快速注满型仓，使型仓内空气直接从浇注口排出的同时，钢水能快速到达铸件型仓的各个部位，产品合格率提高明显。同时普通工艺采用水平排列方式时，由于模壳内空气排放不彻底，与钢水表面发生氧化反应，形成铸件表面小麻点，严重的会在铸件表面产生蜂窝，影响了产品的质量。而本发明采用垂直排列方式时，则可以避免这些问题的发生，铸件产品密度高，光洁度好，产品质量优，客户满意度高。
[0031] 由于焙烧模壳在高温条件下进行，对模壳耐火材料的要求比较高，模壳使用的耐火材料要求能耐高温、透气性好，所以通常使用的蜡样组件包浆材料，第一层包浆分别采用锆英砂粉和锆英砂，而其价格均比较昂贵，当然也增加了生产成本。因本发明所述的方法中将模壳焙烧温度由普通的1050℃降到600-800℃，在进行蜡样组件包浆时，第一层分别使用的是白刚玉和石英砂混合材料粉和白刚玉和石英砂混合材料砂，白刚玉和石英砂混合材料的价格仅是锆英砂材料价格的一半。其第三、第四层包浆的背砂则使用回收模壳废料加工的再生料。所使用的材料能满足模壳的耐高温要求，达到模壳所具备的强度和支撑力。同时也符合本发明模壳不透气的目的。这样降低了生产的成本，提高了商家的利益。
[0032] 此外，铸件产品车间的温度主要受熔炼炉和模壳焙烧炉的共同影响，而模壳焙烧炉的炉体比较大，操作过程中裸露时间长，这是造成车间高温的主要热源，而车间温度高增加工人们的劳动强度，降低了劳动的生产率。而本发明所述的方法，焙烧炉的温度从1050℃降到600-800℃，有效降低了车间的温度，改善了劳动环境，提高了工人的工作热情，进而提高了劳动生产率。附图说明
[0033] 图1是本发明所述的铸造不锈钢的模头蜡模的结构示意图；
[0034] 图2是本发明所述的铸造不锈钢的蜡样组件的测视图；
[0035] 图3是本发明所述的铸造不锈钢蜡样组件的结构示意图。
[0036] 图中：1、模头蜡模；2、骨架；3、铸件蜡模；4、浇注口。
具体实施方式
[0037] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0038] 一种中温不透气模壳不锈钢精密铸造方法，包括以下步骤：
[0039] 根据铸件样本制作铸件凹模和模头凹模，将加温溶解后的石蜡注进铸件凹模和模头凹模中，也就是行业内所说的射蜡，分别得到铸件蜡模3和模头蜡模1，使用加热焊接的方法把铸件蜡模3和模头蜡模1焊接在一起，这个过程在行业内叫做组模，连接好后形成蜡样组件。
[0040] 将铸件蜡模3焊接在模头蜡模1上时，采用的是垂直排列的方式，即将铸件蜡模3垂直于模头蜡模1的骨架2进行焊接。普通的铸件蜡模3使用水平排列的方式，排列比较疏松。本发明工艺采用铸件蜡模3垂直的排列方式，使铸件蜡模3之间排列紧凑，相对于普通的水平排列方式，同一体积的蜡模组件，可以增加25％的铸件蜡模3。即是在模壳焙烧时，同一焙烧炉相同的耗能可以增加25％可供浇注的铸件型仓，大大节约模壳焙烧能耗，提高生产效率。在模壳内铸件型仓形成的铸件即为产品，其余的则是模头，铸件产品所用的钢水占整个模壳浇注钢水的总量的百分比，即是产品率，行业内叫出水率。普通的水平排列方式，排列比较疏松，模头所占的比例比较高，降低了产品率。本发明铸件蜡模3之间排列紧凑，模头相对减少，有助于产品率的提高。
[0041] 如图2和图3所示：铸件蜡模3和模头蜡模1的具体固定方式为：在所述模头蜡模1上设置有骨架2，所述铸件蜡模3以骨架2为对称轴对称固定在骨架2两侧，对称设置在骨架2两侧的所述铸件蜡模3之间具有夹角。因铸件蜡模3的形状呈弧形，所以对称设置在骨架2两侧的所述铸件蜡模3之间会形成夹角。沿所述骨架2的长度方向设置有若干组对称设置的所述铸件蜡模3，若干组对称设置在骨架2两侧的所述铸件蜡模3之间的夹角均相同。
[0042] 如图1所示，作为比较优选的实施方式，所述骨架2的数量为四层。四层所述骨架2位于同一竖直面上，由上至下平行设置。固定在上层所述骨架2的所述铸件蜡模3之间的夹角大于固定在下层所述骨架2的所述铸件蜡模3之间的夹角。固定在下层骨架2上的所述铸件蜡模3嵌入固定在其上层骨架2上的所述铸件蜡模3内。
[0043] 为了增加钢水的流淌压力，所述铸件蜡模3的顶端设置有浇注口4。水平排列方式的铸件蜡模3的浇注口4设置在铸件蜡模3的中间，这样钢水的流淌缺乏压力，以至于钢水在边角地方或者比较尖锐的地方，都无法浇注饱满，而将浇注口4设置在铸件蜡模3的顶端，铸件蜡模3又是垂直排列，这样增加了钢水的流淌压力，有利于将模壳型仓内的空气排彻底，防止其由于模壳型仓内的空气排放不彻底与钢水表面发生氧化反应，形成铸件表面小麻点，甚至产生蜂窝，影响产品的质量。
[0044] 蜡样组件完成之后，需要对蜡样组件进行包浆，本发明所述的方法使用白刚玉和石英砂混合材料粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在蜡样组件上作为面浆，再均匀喷洒一层白刚玉和石英砂混合材料砂作为背砂，形成第一层包浆；待第一层包浆干燥后，将莫来砂粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在第一层包浆上，再均匀喷洒一层莫来砂形成第二层包浆；待第二层包浆干燥后，将莫来砂粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在第二层包浆上，再均匀喷洒一层模壳回收再生料砂形成第三层包浆；待第三层包浆干燥后，将莫来砂粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在第三层包浆上，再均匀喷洒一层模壳回收再生料砂形成第四层包浆；待第四层包浆干燥后，将莫来砂粉加硅溶胶调成浆均匀淋涂在第四层包浆上，通过对蜡样组件的包浆，使模壳要达到一定的强度和承载力，制作出蜡样组件模。因模壳要达到一定的强度和承载力，所以对蜡样组件进行包浆时，对包浆材料的要求比较高，普通的需要包浆材料能耐高温且透气性好，第一层蜡样组件的包浆采用的分别是锆英砂粉浆和锆英砂，而锆英(粉)砂的价格比较昂贵，而本发明所述的方法，第一层包浆采用的分别是白刚玉和石英砂混合材料粉浆和砂，白刚玉和石英砂混合材料的价格远远低于锆英(粉)砂的价格，白刚玉和石英砂混合材料的耐火温度虽没有锆英(粉)砂的耐火温度高，但是在本发明所述的方法，其模壳焙烧温度已经降低，所以不影响其使用效果。而且也适合本发明模壳不透气的工艺要求。在进行第三、第四层包浆时，其背砂则使用回收模壳废料加工的再生料。直接将莫来砂粉浆淋涂在第四层包浆上，不再喷背砂，这样做可以将第四层喷洒的背砂粘结在一起，防止其掉砂。
[0045] 蜡样组件包浆所有过程都是在25℃恒温干燥的，在蜡样组件模干燥后，通过加温加压的方法，将蜡样组件模中的石蜡溶解排除蜡样组件模外，行业内叫做脱蜡，脱蜡后得到模壳。
[0046] 将模壳放进模壳焙烧炉炉膛内，放入的时候模壳要整齐排列，间隔适度以方便操作。模壳放好后，加温焙烧，当焙烧炉炉膛温度达到600-800℃时，将模壳出炉进行浇注钢水，在这个过程中，焙烧炉炉膛会自动降温，然后将下一批模壳进炉时，再加热到600-800℃即可，相较于现有技术中焙烧炉炉膛温度的需要达到1050℃以上，本发明在整体上降低了焙烧模壳温度，有效节约了能源，且不影响铸件的质量。此外，铸件产品车间的温度主要受熔炼炉和模壳焙烧炉的共同影响，而模壳焙烧炉的炉体比较大，操作过程中裸露时间长，这是造成车间高温的主要热源，而车间温度高增加工人们的劳动强度，降低了劳动的生产率。而本发明所述的方法，焙烧炉的温度从1050℃降到600-800℃，这样将下一批模壳放到焙烧炉炉膛进行加热时，焙烧炉炉膛的温度升高到600-800℃就可以，而普通的需要升高到1050℃，这样有效降低了车间的温度，改善了劳动环境，提高了工人的工作热情，进而提高了生产率。
[0047] 浇注成型后的铸件模壳自然冷却后，使用机械振碎铸件模壳，分离出不锈钢铸件和模壳废料，然后再将铸件产品和铸件模头分开，而铸件模头和不合格的铸件产品则重新回炉，而模壳废料回收加工后，循环使用于蜡件组件包浆的第三、第四层的背砂，即环保又节省了原材料。
[0048] 本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其细节上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
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