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[摘要]：详细介绍了大型高压球铁缸体铸件的铸造过程，以及工艺设计及生产中采取的各项措施等。
[关键词]： 大型 高压 球铁缸体 缩松
中图分类号：TP338.4 文献标识码：TP 文章编号：1009-914X（2012）32- 0330-01
6M型往复压缩机为七级压缩，有两个缸体是串接在一起的，如将两个串接缸体设计为一个整体，用户安装和拆卸将相当方便，但却为铸造增加了难度，不仅单件重量增大，而且径向长度增加、承受压力增高。我公司生产的JB6M氮氢气压缩机缸体铸件（以下简称JB6M缸体）。材质为QT450-10，壁厚40～60mm，对铸件的尺寸精度、外观质量均要求很高，水压试验要求严格：水腔0.6 MPa，气腔7.7MPa，历时30min不得渗漏。
1、铸件难点分析
造型困难，铸件径向尺寸较高（缸体高2007mm），铸件毛坯重量7.6吨，多腔结构，为了下芯方便、易于检查测量及开设浇注系统等原因，分六箱造型，容易造成尺寸偏差；芯撑易导致渗漏，压缩机缸体铸件结构复杂，壁厚不均，合箱过程中需要使用芯撑支撑砂芯，而芯撑部位如果包熔不好水压试验时极易在芯撑部位渗漏，以前生产的压缩机球铁缸体最大铸件重量不超过5吨，工作压力为3.6Mpa，渗漏缺陷时有发生；缩松缺陷易渗漏，铸件主要壁厚40～60mm，而且大小方门、进排气口、筋板较多，纵横交错形成结构热节，极易产生局部缩孔缩松，影响组织均匀性和致密性，从而导致打压渗漏。
2、工艺方案设计
2.1 创新铸造工艺以杜绝因芯撑包熔问题产生的渗漏
由于压缩机缸体的复杂结构，几乎都需要用芯撑来固定砂芯，特别是水腔、气腔的上下两端都需要用芯撑来支撑砂芯，但由于芯撑质量、清洁度、浇注温度等因素若与基体熔和不良，打压时水腔气腔芯撑部位容易发生渗漏。为此，我们决定调整这个缸体的生产工艺，大胆取消铸铁芯撑，15个芯子全部用芯头来固定解决。（工艺结构如图1）
2.2 分析影响缩松的因素及采取措施
碳当量：提高碳量，增大了石墨化膨胀，可减少缩孔缩松。此外，提高碳当量还可提高球铁的流动性，有利于补缩，但不应使铸件产生石墨漂浮等其他缺陷，碳当CE=C%+1/3（Si%+P%）控制在3.9%-4.3%；磷：铁液中含磷量偏高，使凝固范围扩大，同时低熔点磷共晶在最后凝固时得不到补给，以及使铸件外壳变弱，因此有增大缩孔、缩松产生的倾向，控制含磷量小于0.08%；稀土和镁：稀土残余量过高会恶化石墨形状，降低球化率，因此稀土含量不宜太高，而镁又是一个强烈稳定碳化物的元素，阻碍石墨化，由此可见，残余镁量及残余稀土量会增加球铁的白口倾向，使石墨膨胀减小，故当它们的含量较高时，亦会增加缩孔、缩松倾向。控制稀土含量小于0.025-0.04%，镁含量小于0.035～0.055%；壁厚：当铸件表面形成硬壳以后，内部的金属液温度越高，液态收缩就越大，则缩孔、缩松的容积不仅绝对值增加，其相对值也增加，另外，若壁厚变化太突然，孤立的厚断面得不到补缩，使产生缩孔缩松倾向增大；为尽量消减由于“丁”字形结构而产生的热节，在中间的炮弹芯过渡处和每个气阀口处放置外冷铁，加速冷却，使之趋于同时凝固；温度：浇注温度高，有利于补缩，但太高会增加液态收缩量，对消除缩孔、缩松不利，所以选择浇注温度为1300～1350℃；砂型的紧实度：砂型的紧实度太低或不均匀，以致浇注后在金属静压力或膨胀力的作用下，产生型腔扩大的现象，致使原来的金属不够补缩而导致铸件产生缩孔缩松，采用树脂砂造型， 提高砂型的紧实度，舂砂均匀，保证铸型有足够的刚度，防止石墨化膨胀变形，提高自补缩效率，树脂砂型、芯抗拉强度>1.5Mpa。
2.3 浇注系统
为充型平稳，增加压力头，采用底注式、下雨淋浇注系统，由直浇道一个（φ90）、横浇道1个（84+100）*104/2、内浇道18个（φ30）組成。上面采用环形冒口补缩，并且抽一道水口提高补缩效果。
3、生产实践验证
生产班组由多名技师组成的团队，由经验丰富、技术熟练的工人精心操作。由于结构的原因分型面较多，所以分型面需要清扫干净，防止增高。从表1可以看出JB6M缸体各项机械性能均符合往复活塞式压缩机用球墨铸铁件的机械性能指标。
4、结论及推广
随着石化行业氢气压缩机的增加，煤化工及化肥工业氮氢气压缩机的增多，承受高压的球墨铸铁缸体将是客户的首选；这种双缸连铸满足客户拆装方便会是一个很好的尝试，满足了客户的需求就是赢得了市场。在如今市场化理念融入血液的潮流中，用户就是上帝、质量就是市场、创新就是竞争力的今天，工艺的不断创新和持续改进将成为我们的不懈追求！
参考文献：
[1] 中国机械工程学会铸造分会，铸造手册（铸铁部分）[M]. 机械工业出版社，2003年3月
作者简介：
（1）李红，1978.1，女，辽宁省沈阳市，大学本科，工程师，从事铸钢工艺研究与设计工作
（2）白丽梅，1970.1，女，辽宁省沈阳市，大学本科，高级工程师，从事铸铁工艺研究与设计工作
（3）范寿悦，1977.12，男，辽宁省沈阳市，大学本科，助理工程师，从事铸钢工艺研究与设计工作
[关键词]： 大型 高压 球铁缸体 缩松
中图分类号：TP338.4 文献标识码：TP 文章编号：1009-914X（2012）32- 0330-01
6M型往复压缩机为七级压缩，有两个缸体是串接在一起的，如将两个串接缸体设计为一个整体，用户安装和拆卸将相当方便，但却为铸造增加了难度，不仅单件重量增大，而且径向长度增加、承受压力增高。我公司生产的JB6M氮氢气压缩机缸体铸件（以下简称JB6M缸体）。材质为QT450-10，壁厚40～60mm，对铸件的尺寸精度、外观质量均要求很高，水压试验要求严格：水腔0.6 MPa，气腔7.7MPa，历时30min不得渗漏。
1、铸件难点分析
造型困难，铸件径向尺寸较高（缸体高2007mm），铸件毛坯重量7.6吨，多腔结构，为了下芯方便、易于检查测量及开设浇注系统等原因，分六箱造型，容易造成尺寸偏差；芯撑易导致渗漏，压缩机缸体铸件结构复杂，壁厚不均，合箱过程中需要使用芯撑支撑砂芯，而芯撑部位如果包熔不好水压试验时极易在芯撑部位渗漏，以前生产的压缩机球铁缸体最大铸件重量不超过5吨，工作压力为3.6Mpa，渗漏缺陷时有发生；缩松缺陷易渗漏，铸件主要壁厚40～60mm，而且大小方门、进排气口、筋板较多，纵横交错形成结构热节，极易产生局部缩孔缩松，影响组织均匀性和致密性，从而导致打压渗漏。
2、工艺方案设计
2.1 创新铸造工艺以杜绝因芯撑包熔问题产生的渗漏
由于压缩机缸体的复杂结构，几乎都需要用芯撑来固定砂芯，特别是水腔、气腔的上下两端都需要用芯撑来支撑砂芯，但由于芯撑质量、清洁度、浇注温度等因素若与基体熔和不良，打压时水腔气腔芯撑部位容易发生渗漏。为此，我们决定调整这个缸体的生产工艺，大胆取消铸铁芯撑，15个芯子全部用芯头来固定解决。（工艺结构如图1）
2.2 分析影响缩松的因素及采取措施
碳当量：提高碳量，增大了石墨化膨胀，可减少缩孔缩松。此外，提高碳当量还可提高球铁的流动性，有利于补缩，但不应使铸件产生石墨漂浮等其他缺陷，碳当CE=C%+1/3（Si%+P%）控制在3.9%-4.3%；磷：铁液中含磷量偏高，使凝固范围扩大，同时低熔点磷共晶在最后凝固时得不到补给，以及使铸件外壳变弱，因此有增大缩孔、缩松产生的倾向，控制含磷量小于0.08%；稀土和镁：稀土残余量过高会恶化石墨形状，降低球化率，因此稀土含量不宜太高，而镁又是一个强烈稳定碳化物的元素，阻碍石墨化，由此可见，残余镁量及残余稀土量会增加球铁的白口倾向，使石墨膨胀减小，故当它们的含量较高时，亦会增加缩孔、缩松倾向。控制稀土含量小于0.025-0.04%，镁含量小于0.035～0.055%；壁厚：当铸件表面形成硬壳以后，内部的金属液温度越高，液态收缩就越大，则缩孔、缩松的容积不仅绝对值增加，其相对值也增加，另外，若壁厚变化太突然，孤立的厚断面得不到补缩，使产生缩孔缩松倾向增大；为尽量消减由于“丁”字形结构而产生的热节，在中间的炮弹芯过渡处和每个气阀口处放置外冷铁，加速冷却，使之趋于同时凝固；温度：浇注温度高，有利于补缩，但太高会增加液态收缩量，对消除缩孔、缩松不利，所以选择浇注温度为1300～1350℃；砂型的紧实度：砂型的紧实度太低或不均匀，以致浇注后在金属静压力或膨胀力的作用下，产生型腔扩大的现象，致使原来的金属不够补缩而导致铸件产生缩孔缩松，采用树脂砂造型， 提高砂型的紧实度，舂砂均匀，保证铸型有足够的刚度，防止石墨化膨胀变形，提高自补缩效率，树脂砂型、芯抗拉强度>1.5Mpa。
2.3 浇注系统
为充型平稳，增加压力头，采用底注式、下雨淋浇注系统，由直浇道一个（φ90）、横浇道1个（84+100）*104/2、内浇道18个（φ30）組成。上面采用环形冒口补缩，并且抽一道水口提高补缩效果。
3、生产实践验证
生产班组由多名技师组成的团队，由经验丰富、技术熟练的工人精心操作。由于结构的原因分型面较多，所以分型面需要清扫干净，防止增高。从表1可以看出JB6M缸体各项机械性能均符合往复活塞式压缩机用球墨铸铁件的机械性能指标。
4、结论及推广
随着石化行业氢气压缩机的增加，煤化工及化肥工业氮氢气压缩机的增多，承受高压的球墨铸铁缸体将是客户的首选；这种双缸连铸满足客户拆装方便会是一个很好的尝试，满足了客户的需求就是赢得了市场。在如今市场化理念融入血液的潮流中，用户就是上帝、质量就是市场、创新就是竞争力的今天，工艺的不断创新和持续改进将成为我们的不懈追求！
参考文献：
[1] 中国机械工程学会铸造分会，铸造手册（铸铁部分）[M]. 机械工业出版社，2003年3月
作者简介：
（1）李红，1978.1，女，辽宁省沈阳市，大学本科，工程师，从事铸钢工艺研究与设计工作
（2）白丽梅，1970.1，女，辽宁省沈阳市，大学本科，高级工程师，从事铸铁工艺研究与设计工作
（3）范寿悦，1977.12，男，辽宁省沈阳市，大学本科，助理工程师，从事铸钢工艺研究与设计工作