一種艉柱的鑄造方法與流程
2023-09-19 16:01:50 2
本發明屬於鑄造領域，具體涉及一種艉柱的鑄造方法。
背景技術：
艉柱是指船尾端，從船底到艉肋板，連接兩側外板和龍骨的構件，為了保證船體上艉柱的性能要求，對船體艉柱鑄件的化學成分、金相組織、石墨形態、抗拉強度、硬度等均有著較為嚴格的要求。實際生產中由於鑄件中含片狀石墨的強度、塑性、韌性幾乎為零，存在石墨地方就相當於存在孔洞、微裂紋，它不僅破壞了基體的連續性，減少了基體受力有效面積，而且在石墨片尖端處形成應力集中，使材料形成脆性斷裂，石墨片的數量越多，尺寸越粗大，分布越不均勻，鑄鐵的抗拉強度和塑性就越低，其中c型石墨對基體的割裂作用最大，其次是d+e型石墨。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種艉柱的鑄造方法，該種艉柱鑄造方法方法簡單易行，採用上下模具然後通過射砂機得到的造型，更容易達到澆注平均，澆注完成後進行熱處理，改變了艉柱的晶體結構，提高了艉柱的硬度。
為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案來實現的：
一種艉柱的鑄造方法，按照以下幾個步驟：
（1）爐料熔煉：將廢鋼和生鐵按照重量比為2:1置於電爐中熔煉，在溫度為1550-1680℃的條件下熔煉2-3h，得到的鐵液中含硫量小於0.01%，含磷量小於0.03%，含銅量小於0.2%，含碳量為0.20-0.22%，含矽量0.3-0.45%，含錳量0.55-0.65%；
（2）造型：按照鑄件圖紙尺寸要求設計制模，模具包括上模具和下模具，將上模具和下模具組裝到射芯機，通過射芯機將型砂壓滿模型內，型砂在溫度為110-120℃條件下加熱固化成型後，備用；
（3）澆註：將步驟（1）中的鐵液在溫度為1380-1500℃條件下，加入孕育劑，澆注到步驟（2）中的造型中，澆注時間為5-6min，澆注完成後，降溫至500-600℃取出艉柱；
（4）熱處理：將艉柱在500-600℃條件下保溫1-2h，再升溫至820-860℃，保溫2-3h，降溫至320-360℃，保溫1-2h，再回溫至620-640℃，保溫40-60min，快速降溫至500-600℃，保持40-50min，自然冷卻，拋光後得到成品艉柱。
優選地，所述型砂包括以下重量份數的原料製成：矽砂100-200份、硅藻土30-60份、丙烯酸樹脂5-15份、叔胺1-10份、矽烷偶聯劑1-8份和水3-20份。
進一步地，所述型砂包括以下重量份數的原料製成：矽砂120-180份、硅藻土40-50份、丙烯酸樹脂8-12份、叔胺2-8份、矽烷偶聯劑1-5份和水5-15份。
更進一步地，所述型砂包括以下重量份數的原料製成：矽砂150份、硅藻土45份、丙烯酸樹脂10份、叔胺4份、矽烷偶聯劑2份和水10份。
進一步地，所述矽砂中二氧化矽的含量為82-86%。
作為本發明的一種優化方案，所述型砂是通過以下步驟獲得的：將矽砂和水混合均勻後，緩慢加入丙烯酸樹脂和硅藻土，攪拌均勻後加入矽烷偶聯劑，最後加入叔胺，快速攪拌混合3-5min後得到型砂。
進一步地，所述孕育劑的加入量為鐵液重量的0.3-0.6%。
優選地，所述孕育劑為矽鍶孕育劑。
本發明具有如下的有益效果：
（1）本發明的艉柱鑄造工藝簡單，採用上下模具然後通過射砂機得到的造型，更容易達到澆注平均，澆注完成後進行熱處理，改變了艉柱的晶體結構，提高了艉柱的硬度。
（2）本發明提供的艉柱鑄造材料為特質的型砂，且由於樹脂及硅藻土等成分加強了型砂的熱穩定性，從而解決艉柱鑄造成品中抗拉強度和塑性低的問題。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明的具體實施方式作進一步描述，以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。
實施例1
一種艉柱的鑄造方法，按照以下幾個步驟：
（1）爐料熔煉：將廢鋼和生鐵按照重量比為2:1置於電爐中熔煉，在溫度為1550℃的條件下熔煉2h，得到的鐵液中含硫量小於0.01%，含磷量小於0.03%，含銅量小於0.2%，含碳量為0.20%，含矽量0.3%，含錳量0.55%；
（2）造型：按照鑄件圖紙尺寸要求設計制模，模具包括上模具和下模具，將上模具和下模具組裝到射芯機，通過射芯機將型砂壓滿模型內，型砂在溫度為110℃條件下加熱固化成型後，備用；
所述型砂包括以下原料製成：矽砂100kg、硅藻土30kg、丙烯酸樹脂5kg、叔胺1kg、矽烷偶聯劑1kg和水3kg。
其中，矽砂中二氧化矽的含量為82%；
且上述型砂是通過以下步驟獲得的：將矽砂和水混合均勻後，緩慢加入丙烯酸樹脂和硅藻土，攪拌均勻後加入矽烷偶聯劑，最後加入叔胺，快速攪拌混合3min後得到型砂。
（3）澆註：將步驟（1）中的鐵液在溫度為1380℃條件下，加入矽鍶孕育劑，澆注到步驟（2）中的造型中，澆注時間為5min，澆注完成後，降溫至500℃取出艉柱；
所述孕育劑的加入量為鐵液重量的0.3%。
（4）熱處理：將艉柱在500℃條件下保溫1h，再升溫至820℃，保溫2h，降溫至320℃，保溫1h，再回溫至620℃，保溫40min，快速降溫至500℃，保持40min，自然冷卻，拋光後得到成品艉柱。
實施例2
一種艉柱的鑄造方法，按照以下幾個步驟：
（1）爐料熔煉：將廢鋼和生鐵按照重量比為2:1置於電爐中熔煉，在溫度為1580℃的條件下熔煉2.2h，得到的鐵液中含硫量小於0.01%，含磷量小於0.03%，含銅量小於0.2%，含碳量為0.21%，含矽量0.32%，含錳量0.58%；
（2）造型：按照鑄件圖紙尺寸要求設計制模，模具包括上模具和下模具，將上模具和下模具組裝到射芯機，通過射芯機將型砂壓滿模型內，型砂在溫度為112℃條件下加熱固化成型後，備用；
所述型砂包括以下原料製成：矽砂120kg、硅藻土40kg、丙烯酸樹脂8kg、叔胺2kg、矽烷偶聯劑1kg和水5kg。
其中，矽砂中二氧化矽的含量為83%；
且上述型砂是通過以下步驟獲得的：將矽砂和水混合均勻後，緩慢加入丙烯酸樹脂和硅藻土，攪拌均勻後加入矽烷偶聯劑，最後加入叔胺，快速攪拌混合4min後得到型砂。
（3）澆註：將步驟（1）中的鐵液在溫度為1400℃條件下，加入矽鍶孕育劑，澆注到步驟（2）中的造型中，澆注時間為5min，澆注完成後，降溫至520℃取出艉柱；
所述孕育劑的加入量為鐵液重量的0.4%。
（4）熱處理：將艉柱在520℃條件下保溫1.2h，再升溫至830℃，保溫2.2h，降溫至330℃，保溫1.2h，再回溫至625℃，保溫45min，快速降溫至520℃，保持42min，自然冷卻，拋光後得到成品艉柱。
實施例3
一種艉柱的鑄造方法，按照以下幾個步驟：
（1）爐料熔煉：將廢鋼和生鐵按照重量比為2:1置於電爐中熔煉，在溫度為1600℃的條件下熔煉2.5h，得到的鐵液中含硫量小於0.01%，含磷量小於0.03%，含銅量小於0.2%，含碳量為0.21%，含矽量0.38%，含錳量0.60%；
（2）造型：按照鑄件圖紙尺寸要求設計制模，模具包括上模具和下模具，將上模具和下模具組裝到射芯機，通過射芯機將型砂壓滿模型內，型砂在溫度為115℃條件下加熱固化成型後，備用；
所述型砂包括以下重量份數的原料製成：矽砂150kg、硅藻土45kg、丙烯酸樹脂10kg、叔胺4kg、矽烷偶聯劑2kg和水10kg。
其中，矽砂中二氧化矽的含量為84%；
且上述型砂是通過以下步驟獲得的：將矽砂和水混合均勻後，緩慢加入丙烯酸樹脂和硅藻土，攪拌均勻後加入矽烷偶聯劑，最後加入叔胺，快速攪拌混合4min後得到型砂。
（3）澆註：將步驟（1）中的鐵液在溫度為1420℃條件下，加入矽鍶孕育劑，澆注到步驟（2）中的造型中，澆注時間為6min，澆注完成後，降溫至550℃取出艉柱；
所述孕育劑的加入量為鐵液重量的0.5%。
（4）熱處理：將艉柱在550℃條件下保溫1.5h，再升溫至840℃，保溫2.5h，降溫至340℃，保溫1.5h，再回溫至630℃，保溫50min，快速降溫至550℃，保持45min，自然冷卻，拋光後得到成品艉柱。
實施例4
一種艉柱的鑄造方法，按照以下幾個步驟：
（1）爐料熔煉：將廢鋼和生鐵按照重量比為2:1置於電爐中熔煉，在溫度為1650℃的條件下熔煉2.8h，得到的鐵液中含硫量小於0.01%，含磷量小於0.03%，含銅量小於0.2%，含碳量為0.20%，含矽量0.42%，含錳量0.62%；
（2）造型：按照鑄件圖紙尺寸要求設計制模，模具包括上模具和下模具，將上模具和下模具組裝到射芯機，通過射芯機將型砂壓滿模型內，型砂在溫度為118℃條件下加熱固化成型後，備用；
所述型砂包括以下原料製成：矽砂180kg、硅藻土50kg、丙烯酸樹脂12kg、叔胺8kg、矽烷偶聯劑5kg和水15kg。
其中，矽砂中二氧化矽的含量為85%；
且上述型砂是通過以下步驟獲得的：將矽砂和水混合均勻後，緩慢加入丙烯酸樹脂和硅藻土，攪拌均勻後加入矽烷偶聯劑，最後加入叔胺，快速攪拌混合5min後得到型砂。
（3）澆註：將步驟（1）中的鐵液在溫度為1480℃條件下，加入矽鍶孕育劑，澆注到步驟（2）中的造型中，澆注時間為5min，澆注完成後，降溫至580℃取出艉柱；
所述孕育劑的加入量為鐵液重量的0.5%。
（4）熱處理：將艉柱在580℃條件下保溫1.8h，再升溫至850℃，保溫2.8h，降溫至350℃，保溫1.8h，再回溫至635℃，保溫55min，快速降溫至580℃，保持48min，自然冷卻，拋光後得到成品艉柱。
實施例5
一種艉柱的鑄造方法，按照以下幾個步驟：
（1）爐料熔煉：將廢鋼和生鐵按照重量比為2:1置於電爐中熔煉，在溫度為1680℃的條件下熔煉3h，得到的鐵液中含硫量小於0.01%，含磷量小於0.03%，含銅量小於0.2%，含碳量為0.22%，含矽量0.45%，含錳量0.65%；
（2）造型：按照鑄件圖紙尺寸要求設計制模，模具包括上模具和下模具，將上模具和下模具組裝到射芯機，通過射芯機將型砂壓滿模型內，型砂在溫度為120℃條件下加熱固化成型後，備用；
所述型砂包括以下原料製成：矽砂200kg、硅藻土60kg、丙烯酸樹脂15kg、叔胺10kg、矽烷偶聯劑8kg和水20kg。
其中，矽砂中二氧化矽的含量為86%；
且上述型砂是通過以下步驟獲得的：將矽砂和水混合均勻後，緩慢加入丙烯酸樹脂和硅藻土，攪拌均勻後加入矽烷偶聯劑，最後加入叔胺，快速攪拌混合5min後得到型砂。
（3）澆註：將步驟（1）中的鐵液在溫度為1500℃條件下，加入矽鍶孕育劑，澆注到步驟（2）中的造型中，澆注時間為6min，澆注完成後，降溫至600℃取出艉柱；
所述孕育劑的加入量為鐵液重量的0.6%。
（4）熱處理：將艉柱在600℃條件下保溫2h，再升溫至860℃，保溫3h，降溫至360℃，保溫2h，再回溫至640℃，保溫60min，快速降溫至600℃，保持50min，自然冷卻，拋光後得到成品艉柱。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。