砂砾泵泵体铸造生产工艺研究

本文主要介绍砂砾泵泵体铸造工艺及优化，砂砾泵主要用于由于颗粒太大以致于一般渣浆泵不能输送的强磨蚀性物料的连续输送。

适用于挖泥、吸砂砾、疏浚河道、采矿及金属冶炼爆渣输送等。

其中泵体是砂砾泵的主要零件，也是最大的耐磨类铸件。

由于输送物料的腐蚀性，所以一般过流部件多采用耐磨钢和抗磨白口铸铁等。

我们公司采用抗磨高铬铸铁材质，由于铸件较厚，形状复杂，容易产生缩孔、缩松、裂纹等铸造缺陷。

所以，合理的铸造工艺尤为重要。

一、泵体铸件结构及材质确定

砂砾泵泵体属于厚大铸件， 本文研究的为出水口12英寸的砂砾泵，铸件尺寸为1800*1800*800， 铸件最大壁厚为80mm， 铸件重量约为2800kg， 由于泵体接触物料， 磨损比较厉害， 需要高硬度的耐磨高铬铸铁材料， 所以材质必须保证高碳和高铬。 确定材料的各种成分如下：

C：(2.6~3.2)%、Si：（0.5~1.0）%、Mn：（1.0~2.0）%、Cr：(26~30)%、Ni：（0.5~1.5） %、PS:＜0.15%。

以上材质与渣浆泵标准高铬材质一致。

二、 铸造工艺设计

由于泵体较大， 模型采用木模， 上下法兰盘与泵体大身中间有一个槽， 所以需要将法兰盘做成个大芯， 详细工艺如图所示：

1、根据泵体结构从泵体水平正中间分型，由于高铬铸铁属于耐磨损高硬度材料，加工比较困难，所以加工量应尽可能小一点，由于铸件收缩率比较大， 一般为2%左右，参考铸件尺寸和机械加工余量（GB/T6414-1999）,去上端加工量为8mm，下端加工量为7mm。

2、浇注系统设计：

由于铸件较大，并且高铬铸铁流动性差，采用开放浇注系统，直浇道、横浇道和内浇口均采用陶瓷成型。横浇道距泵体外沿100mm左右，沿泵体均布约三分之一圆，各浇道截面积按照 F直：F横：F内：=1.0：1.2：1.2。

3、冒口设计：

泵体类铸件为蜗壳结构，上下带法兰盘，泵体大身不适于用采用顶冒口。

根据模数法计算，在出水口上方放置一个顶帽口一个直径Ø200mm，高240mm，冒口颈为Ø100mm，在围绕泵体四周均布四个侧冒口，直径Ø260mm，高450mm，侧冒口采用冒口座，冒口颈为直径Ø120mm。

4、冷铁及激冷砂的放置：

泵体法兰盘与蜗壳中间有一个深60mm的槽，易形成热节，用普通砂子容易粘砂，所以在中间放置铬铁砂。

在泵体隔舌为泵体的热节部位，在此处放置随形冷铁激冷，放置铸件出现缩孔、缩松和缩裂。

其余参数查询铸造手册选取。

5、浇注温度和浇注速度

由于高铬铸铁合金含量高，流动性差，结合铸件结构和生产实际经验，确定铸件浇注温度为1360~1430℃，浇注速度为60~80秒浇注完毕。

其余参数查询铸造手册选取。

三、生产过程

1、造型、制芯

我公司采用呋喃树脂砂造型，连续混砂机自动混砂，树脂加入量为1.2%，保证铸型和砂芯的强度不低于1.2。

造型时要保证1#芯子的活快法兰盘与泵体模型大身押紧，在法兰盘下部使用铬铁矿砂混制的砂子，要保证周围厚度大雨100mm以上，在铸字位置也需要出放置铬铁矿砂。

上箱间隔200mm扎气眼多个。在出水口部位才去溢流孔。要注意芯子的排气问题，采用气绳在大芯骨架上缠绕。

2、涂料和涂刷过程

采用醇基锆英粉涂料刷涂料应均匀平滑，要保证涂层表面光滑，无明显刷痕，棱角清晰、无堆灰漏灰。

涂层厚度要保证0.5～1mm，易粘砂部位应涂刷至少两遍涂料，浇冒口系统应与砂芯其它工作表面一样涂刷好涂料，点火烘干，检查漏刷涂料处并补刷再点火烘干。

然后采用纱布、砂纸打磨后要保证无刷痕、流挂、堆积，不得伤及原涂层刷痕凹处以下的部分。

3、合箱

涂料涂刷完毕后应将1#芯下到砂型中，然后再用树脂砂将1#法兰盘芯子埋起来。

合箱前将下型应放平，最好能放在松砂地面上。

合箱时，应用喷灯表面烘烤5-10分钟，下芯后应检验其位置是否正确。

合箱后应上好紧固卡，浇冒口处用硬纸或铁片盖好。

使用压铁压箱时，压铁应大于抬箱力的2倍，压铁不能盖住砂型的排气通道。

4、熔炼与浇注

（1）熔炼采用5T中频炉，成分采用德国直读OBLF光谱仪测定，控制成分在合理的范围内，控制熔炼出炉温度在1520~1550℃之间；

（2）孕育与脱氧除气，在中频炉路口加入1%的专用精炼变质剂，出炉前将铁水包内加入1%的硅铝钡进行脱氧除气处理；

（3）浇包采用摇包浇注， 浇注前需要烫包；

（4）浇注前测温，确保温度控制在1360~1450℃，采用低温快浇的方法，保证铁水在60~80秒内浇注完毕，浇筑过程中注意引气；

（5）浇注完毕后应立即在冒口 上要覆盖保温剂， 待二十分钟后对冒口进行补浇。
5、铸件压箱由于高铬铸铁热裂倾向比较大， 泵体铸件又较大， 压箱时间确保不低于5天，打箱前保证铸件温度低于200℃。

6、清理

高铬铸铁脆性比较大，清理工序尤为重要，用抛丸机清理干净所沾砂子后， 采用等离子切割机将冒口颈割开一条沟，然后采用大锤敲打冒口，不允许用锤子敲打铸件。在用砂轮磨残留冒口颈， 不能连续磨同一个冒口颈，避免造成铸件开裂。

7、热处理

砂砾泵泵体需要较高的硬度，硬度一般需要大于56HRC,铸态无法保证硬度，需要对铸件进行淬火热处理，加热到960~1050℃，保温10小时出炉空冷即可。

四、总结

我们厂铸造已有20年历史，其中高铬铸铁生产已有十几年的历史了，通过不断引进先进渣浆泵铸造工艺，及对高铬铸铁工艺研究，我公司铸造水平技术均比较成熟。本文通过对泵体的结构和材质需求进行了专门的铸造工艺设计，针对高铬铸铁采用合理的工艺以及熔炼热处理控制。 按照此工艺生产砂砾泵泵体多件，采用磁粉探伤，铸件内部组织致密，无缩孔缩松等缺陷，证明我们的生产工艺是成熟的。