一體式熄焦車車門鋼合金整體鑄造加工工藝的製作方法
2024-02-05 04:39:15 1
本發明涉及一體式熄焦車車門鋼合金整體鑄造加工工藝，屬焦化生產設備及技術領域。
背景技術：
目前熄焦車所使用的車門往往均是通過普通碳鋼焊接而成的，雖然可以滿足使用的需要，但生產效率低下，生產勞動強度、生產成本均相對較高，並對環境易造成較大的汙染，除此之外，通過焊接而成的熄焦車車門的整體結構強度相對較差，由於熄焦車在運行時，往往需要承受1200℃高溫工作環境和急速降溫工作環境，從而導致熄焦車車門在高溫環境下和急速降溫時易導致焊接接縫位置處發生開裂，同時在進行降溫時，還會產生大量腐蝕性氣體、液體等汙染物，從而進一步加劇了焊接結構受損，除此之外，在熄焦車車門運行時，還需要承受焦炭的衝擊，這也易導致熄焦車車門結構受損，因此在實際的使用中，當前通過焊接方式製備的熄焦車車門在使用半年左右時間後，均會不同程度出現變形、裂紋、燒壞等現象，嚴重時甚至導致熄焦車車門損壞報廢，從而在嚴重影響熄焦車運行穩定的同時，也增加了熄焦車運行維護成本，並造成了較大的資源浪費，因此針對這一問題，迫切需要開發一種全新的熄焦車車門生產工藝，以滿足實際生產和使用的需要。
技術實現要素：
本發明目的就在於克服上述不足，提供一體式熄焦車車門鋼合金整體鑄造加工工藝及其製備工藝。
為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現：
一體式熄焦車車門鋼合金整體鑄造加工工藝，其特徵在於：所述的一體式熄焦車車門鋼合金整體鑄造加工工藝包括以下步驟：
第一步，製備消失模，根據熄焦車車門結構圖紙及生產工藝要求，使用3d列印設備將消失模加工為焦車車門消失模型；
第二步，製備砂模，然後將第一步製備的消失模型嵌入到金屬砂箱中，並使消失模型與金屬砂箱同軸分布，且消失模型與金屬砂箱內表面最小間距為5釐米，且消失模型上表面比金屬砂箱上表面低至少3釐米，然後將經過混合處理的型砂添加到金屬砂箱中，並使型砂將消失模型與金屬砂箱間間隙填充完整並將型砂壓實，並在金屬砂箱內型砂上表面設澆道和冒口，在型砂下表面設至少一個排液口，且澆道和冒口和排液口均與消失模型相互連通，然後對金屬砂箱常溫下靜置1—10小時，然後將金屬砂箱在10—30分鐘內升溫到30℃—50℃，使其在1—5個標準大氣壓環境下保溫1—3小時，然後自然冷卻到常溫即可；
第三步，型殼焙燒，將第二步製備得到金屬砂箱在0.1—0.5個標準大氣壓的低壓環境下，在10—30分鐘內升溫到90℃—150℃，使金屬砂箱內的消失模型熱熔為液態，並從排液口中排出，在消失模完全排出後，將金屬砂箱在自然氣壓環境下靜置，並自然降溫至30℃—60℃，然後由型砂對排液口進行封堵，且封堵後的技術砂箱外表面溫度不低於45℃，然後金屬砂箱自然降溫至常溫後再靜置1—3小時即可得到成品砂模；
第四步，熔煉鋼合金，將用於澆鑄的生產合金在惰性氣體保護條件下加熱至1620℃-1650℃，並保溫10—60分鐘；
第五步，澆鑄成型，將第二步製備得到金屬砂箱在0.1—0.5個標準大氣壓的低壓環境下，在10—50分鐘內升溫到500℃—1100℃，然後將第四步熔煉好的合金通過澆道澆鑄到金屬砂箱內型砂構成砂模腔體內，並直至所有冒口處均有高溫合金溢出為止，其中澆鑄時間為1—10分鐘，澆鑄後砂模腔體內的合金溫度為1540℃-1560℃,在完成澆鑄作業後，保持低壓環境不變時金屬沙箱外表面溫度自然冷卻至400℃—500℃，使熔融態的合金凝固為固態並得到熄焦車車門毛坯；
第六步，拆模回火，在完成第五步作業後，將溫度冷卻至400℃—500℃的金屬砂箱拆除，並對熄焦車車門毛坯表面上的型砂進行清除，然後將熄焦車車門毛坯進行回火處理，並對回火後的熄焦車車門自然冷卻到常溫；
第七步，精修，對第六步經過回火後的熄焦車車門表面缺陷和型砂進行清理作業，並在表面上噴塗防腐油即可得到成品熄焦車車門。
進一步的，所述的第二步中在製備砂模時，完成型砂填充後，型砂下端面與金屬砂箱下端面平齊，上端面高出金屬砂箱上端面1—5釐米，且型砂上端面為圓弧面結構。
進一步的，所述的第二步中在製備砂模時，其中所述的澆道若干個，各澆道沿著金屬砂箱軸線方向自前向後均布，並以金屬砂箱軸線對稱分布在消失模型兩側表面處，並與消失模型側表面底部連通，所述的冒口和排液口均若干，沿金屬砂箱軸線方向方向自前向後均布並與金屬砂箱軸線垂直相交，且各冒口均位於以金屬砂箱軸線對稱分布在消失模型兩側表面處澆道之間，且所述的澆道數量，分別為冒口和排液口數量的1—10倍。
進一步的，所述的澆道末端低於消失模型側表面底部3—10毫米。
進一步的，所述的第四步中，用於澆鑄的生產合金按質量份數由以下組份構成：c:0.2%-0.25%，si:1.2%-1.8%，mn:0.5%-1.0%，cr：12%-14%，p和s總量≤0.04%，ni：0.6%-1.0%，mo:0.6%-1.0%，餘量為鐵。
進一步的，所述的第五步在進行澆鑄時，金屬砂箱前端高於末端0—50釐米，且澆鑄時從金屬砂箱末端澆道依次向金屬砂箱前端澆道進行澆鑄。
本發明加工工藝相對簡單，一方面可有效提高熄焦車車門加工作業效率和加工精度，降低生產成本和環境汙染，另一方面可有效的提高熄焦車車門的整體結構強度、耐熱性能和抗衝擊能力，從而達到提高熄焦車車門使用穩定性和可靠性的目的，並可實現熄焦車車門使用壽命延長至二年以上，降低使用成本的效果。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1
如圖1所示一體式熄焦車車門鋼合金整體鑄造加工工藝，其特徵在於：所述的一體式熄焦車車門鋼合金整體鑄造成型工藝包括以下步驟：
第一步，製備消失模，根據熄焦車車門結構圖紙及生產工藝要求，使用3d列印設備將消失模加工為焦車車門消失模型；
第二步，製備砂模，然後將第一步製備的消失模型嵌入到金屬砂箱中，並使消失模型與金屬砂箱同軸分布，且消失模型與金屬砂箱內表面間距為5釐米，消失模型上表面比金屬砂箱上表面低3釐米，然後將經過混合處理的型砂添加到金屬砂箱中，並使型砂將消失模型與金屬砂箱間間隙填充完整並將型砂壓實，並在金屬砂箱內型砂上表面設澆道和冒口，在型砂下表面設至少一個排液口，且澆道和冒口和排液口均與消失模型相互連通，然後對金屬砂箱常溫下靜置5小時，然後將金屬砂箱在20分鐘內升溫到40℃，使其在2個標準大氣壓環境下保溫1小時，然後自然冷卻到常溫即可；
第三步，型殼焙燒，將第二步製備得到金屬砂箱在0.1個標準大氣壓的低壓環境下，在10分鐘內升溫到110℃，使金屬砂箱內的消失模型熱熔為液態，並從排液口中排出，在消失模完全排出後，將金屬砂箱在自然氣壓環境下靜置，並自然降溫至50℃，然後由型砂對排液口進行封堵，且封堵後的技術砂箱外表面溫度為45℃，然後金屬砂箱自然降溫至常溫後再靜置3小時即可得到成品砂模；
第四步，熔煉鋼合金，將用於澆鑄的生產合金在惰性氣體保護條件下加熱至1650℃，並保溫10分鐘；
第五步，澆鑄成型，將第二步製備得到金屬砂箱在0.1個標準大氣壓的低壓環境下，在40分鐘內升溫到800℃，然後將第四步熔煉好的合金通過澆道澆鑄到金屬砂箱內型砂構成砂模腔體內，並直至所有冒口處均有高溫合金溢出為止，其中澆鑄時間為5分鐘，澆鑄後砂模腔體內的合金溫度為1540℃,在完成澆鑄作業後，保持低壓環境不變時金屬沙箱外表面溫度自然冷卻至500℃，使熔融態的合金凝固為固態並得到熄焦車車門毛坯；
第六步，拆模回火，在完成第五步作業後，將溫度冷卻至500℃的金屬砂箱拆除，並對熄焦車車門毛坯表面上的型砂進行清除，然後將熄焦車車門毛坯進行回火處理，並對回火後的熄焦車車門自然冷卻到常溫；
第七步，精修，對第六步經過回火後的熄焦車車門表面缺陷和型砂進行清理作業，並在表面上噴塗防腐油即可得到成品熄焦車車門。
本實施例中，所述的第二步中在製備砂模時，完成型砂填充後，型砂下端面與金屬砂箱下端面平齊，上端面高出金屬砂箱上端面3釐米，且型砂上端面為圓弧面結構。
本實施例中，所述的第二步中在製備砂模時，其中所述的澆道若干個，各澆道沿著金屬砂箱軸線方向自前向後均布，並以金屬砂箱軸線對稱分布在消失模型兩側表面處，並與消失模型側表面底部連通，所述的冒口和排液口均若干，沿金屬砂箱軸線方向方向自前向後均布並與金屬砂箱軸線垂直相交，且各冒口均位於以金屬砂箱軸線對稱分布在消失模型兩側表面處澆道之間，且所述的澆道數量，分別為冒口和排液口數量的5倍。
本實施例中，所述的澆道末端低於消失模型側表面底部8毫米。
本實施例中，所述的第四步中，用於澆鑄的生產合金按質量份數由以下組份構成：c:0.2，si:1.2%，mn:1.0%，cr：14%，p和s總量0.02%，ni：0.6%，mo:1.0%，餘量為鐵。
本實施例中，所述的第五步在進行澆鑄時，金屬砂箱前端高於末端10釐米，且澆鑄時從金屬砂箱末端澆道依次向金屬砂箱前端澆道進行澆鑄。
本發明加工工藝相對簡單，一方面可有效提高熄焦車車門加工作業效率和加工精度，降低生產成本和環境汙染，另一方面可有效的提高熄焦車車門的整體結構強度、耐熱性能和抗衝擊能力，從而達到提高熄焦車車門使用穩定性和可靠性的目的，並可實現熄焦車車門使用壽命延長至二年以上，降低使用成本的效果。
實施例2
如圖1所示，
第一步，製備消失模，根據熄焦車車門結構圖紙及生產工藝要求，使用3d列印設備將消失模加工為焦車車門消失模型；
第二步，製備砂模，然後將第一步製備的消失模型嵌入到金屬砂箱中，並使消失模型與金屬砂箱同軸分布，且消失模型與金屬砂箱內表面間距為10釐米，且消失模型上表面比金屬砂箱上表面4釐米，然後將經過混合處理的型砂添加到金屬砂箱中，並使型砂將消失模型與金屬砂箱間間隙填充完整並將型砂壓實，並在金屬砂箱內型砂上表面設澆道和冒口，在型砂下表面設至少一個排液口，且澆道和冒口和排液口均與消失模型相互連通，然後對金屬砂箱常溫下靜置5小時，然後將金屬砂箱在10分鐘內升溫到40℃，使其在5個標準大氣壓環境下保溫1小時，然後自然冷卻到常溫即可；
第三步，型殼焙燒，將第二步製備得到金屬砂箱在0.3個標準大氣壓的低壓環境下，在15分鐘內升溫到120℃，使金屬砂箱內的消失模型熱熔為液態，並從排液口中排出，在消失模完全排出後，將金屬砂箱在自然氣壓環境下靜置，並自然降溫至60℃，然後由型砂對排液口進行封堵，且封堵後的技術砂箱外表面溫度為50℃，然後金屬砂箱自然降溫至常溫後再靜置3小時即可得到成品砂模；
第四步，熔煉鋼合金，將用於澆鑄的生產合金在惰性氣體保護條件下加熱至1620℃，並保溫50分鐘；
第五步，澆鑄成型，將第二步製備得到金屬砂箱在5個標準大氣壓的低壓環境下，在50分鐘內升溫到1000℃，然後將第四步熔煉好的合金通過澆道澆鑄到金屬砂箱內型砂構成砂模腔體內，並直至所有冒口處均有高溫合金溢出為止，其中澆鑄時間為8分鐘，澆鑄後砂模腔體內的合金溫度為1540℃,在完成澆鑄作業後，保持低壓環境不變時金屬沙箱外表面溫度自然冷卻至450℃，使熔融態的合金凝固為固態並得到熄焦車車門毛坯；
第六步，拆模回火，在完成第五步作業後，將溫度冷卻至450℃的金屬砂箱拆除，並對熄焦車車門毛坯表面上的型砂進行清除，然後將熄焦車車門毛坯進行回火處理，並對回火後的熄焦車車門自然冷卻到常溫；
第七步，精修，對第六步經過回火後的熄焦車車門表面缺陷和型砂進行清理作業，並在表面上噴塗防腐油即可得到成品熄焦車車門。
本實施例中，所述的第二步中在製備砂模時，完成型砂填充後，型砂下端面與金屬砂箱下端面平齊，上端面高出金屬砂箱上端面5釐米，且型砂上端面為圓弧面結構。
本實施例中，所述的第二步中在製備砂模時，其中所述的澆道若干個，各澆道沿著金屬砂箱軸線方向自前向後均布，並以金屬砂箱軸線對稱分布在消失模型兩側表面處，並與消失模型側表面底部連通，所述的冒口和排液口均若干，沿金屬砂箱軸線方向方向自前向後均布並與金屬砂箱軸線垂直相交，且各冒口均位於以金屬砂箱軸線對稱分布在消失模型兩側表面處澆道之間，且所述的澆道數量，分別為冒口和排液口數量的3倍。
本實施例中，所述的澆道末端低於消失模型側表面底部7毫米。
本實施例中，所述的第四步中，用於澆鑄的生產合金按質量份數由以下組份構成：c:2.5%，si:1.5%，mn:0.8%，cr：14%，p和s總量為0.04%，ni：1.0%，mo:1.0%，餘量為鐵。
本實施例中，所述的第五步在進行澆鑄時，金屬砂箱前端高於末端15釐米，且澆鑄時從金屬砂箱末端澆道依次向金屬砂箱前端澆道進行澆鑄。
本發明加工工藝相對簡單，一方面可有效提高熄焦車車門加工作業效率和加工精度，降低生產成本和環境汙染，另一方面可有效的提高熄焦車車門的整體結構強度、耐熱性能和抗衝擊能力，從而達到提高熄焦車車門使用穩定性和可靠性的目的，並可實現熄焦車車門使用壽命延長至二年以上，降低使用成本的效果。
以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。