树脂砂在3.5吨钢锭冒口内衬上的使用

树脂砂在3.5吨钢锭冒口内衬上的使用

周海鹰

（中钢集团西安重机有限公司铸锻公司）

摘  要：生产3.5吨八角形钢锭时，改用树脂砂作为冒口内衬材料，能降低材料成本。并设计一种高效便捷的打结方法，提高操作效率，最终钢锭质量能满足使用要求。

关键词：树脂砂；钢锭保温冒口；补缩  

浇注镇静钢钢锭时，需要保温冒口。它的作用是延缓头部钢水凝固以补充下部钢水收缩，使缩孔、气体、夹杂物以及严重的偏析都集中到冒口中，从而保证锭身质量。除浮游冒口外，一般保温冒口由冒口座和保温内衬材料组成。

保温冒口内衬材料一般都由导热性差，能耐高温的耐火材料制成，这类材料种类很多，生产厂家也很多，如轻质粘土，石棉，玻璃纤维等。它能减缓冒口中钢水的凝固速度，保证这部分钢水最后凝固，起到补缩锭身作用。高效的保温冒口能提高钢水利用率，减少钢锭使用中切头过大情况。

以上提及的耐火材料都能满足钢锭使用要求，但我公司在生产3.5吨八角形钢锭时，因地制宜，尝试采用生产现场普遍使用的树脂砂作为冒口内衬材料，并设计了一种简单易行的打结工具，取得了很好效果。最终材料成本有一定降低，钢锭利用率有所提高，钢锭在后续锻造及探伤时质量也没有受到影响。

我公司主要生产非标铸钢件，现场造型使用碱酚醛树脂砂。钢锭不是主要产品，80%以上为本厂锻造车间提供毛坯，少部分外销。冒口材料使用省内某厂生产的复合纤维型绝热板，该厂家离我公司约80公里。我公司钢锭规格较杂，从1.6吨到20吨，有10种之多，锭型有正方形，八角形等。对应的冒口内衬也有很多种尺寸规格，如半圆弧型，长方板型等。实际采购时为便于厂家生产，往往每一种都采购较多数量。但由于我公司的钢锭不是连续生产，而且一段时间内经常只生产某一种规格，这样造成绝热板放置过久时容易返潮粉化，形成不必要浪费。

碱酚醛树脂砂保温效果很好，对厚大铸件而言，经常遇到浇注后保温时间已到，但打箱后铸件温度仍然很高。曾经做过检测，某重量为4.3吨的铸件，打箱后测量表面温度，最高处超过500℃，同时查阅资料后也证实了树脂砂具有很好的保温效果。受此启发，如果能将其作为钢锭保温冒口材料使用，不仅能起到与绝热材料同等的保温补缩效果，还能节约外购材料费，同时提高生产组织的灵活性，减少一些环节上的准备时间。

3.5吨钢锭为八角圆形，锭模尺寸：高度×上直径×下直径=1620×￠880×￠910。采用绝热板时，冒口座高度330mm。改用树脂砂后，将尺寸减至250mm。装配图如下：

图一

冒口座下端边缘加工出20mm×20mm倒角，与专用底板相配合。打结内衬用的圆胎采用多层实木拼接而成，上车床加工成如下图形状，与底板相应止口位置配合。底板使用厚度为100mm钢板（或两层钢板拼接均可），加工出两处定位止口，分别与冒口座及木制圆胎配合。详见图二，图三：

图二

图三

打结树脂砂时，为增加砂子与内壁的结合强度，避免脱落，我们在冒口座内壁焊2圈盘圆（下图黄色部分），实际使用效果非常不错。树脂砂不必采用新砂，用旧砂即可，也就是造型中所用的背砂。打结完后刷上水基锆英粉涂料，然后烘干。整个生产过程按钢锭正常生产流程进行，没有大的区别。

图四

在冒口材料上，3.5吨八角型钢锭采用树脂砂打结冒口与采用绝热板做冒口做对比：绝热板一般价格为4.5元／Kg，一支3.5吨钢锭冒口用量约13Kg多，价格约60元；而采用树脂砂后，每支钢锭用在冒口上的价格可降低到30元以下；同时树脂砂冒口为整圆形，不存在披缝等，因此冒口外观质量较好，可大大减少打磨量。此外原设计时冒口高度定在300毫米，采用树脂砂后冒口高度可降低到250毫米，一定程度上降低钢水消耗。如果能形成批量的话，经济效益将非常可观。

采用这种方法生产了10支3.5吨外销钢锭，用户锻造成拉杆轴后探伤，质量均符合要求，没有出现任何问题。

3 结论

（1）由于树脂砂具有良好的保温效果，因此作为钢锭模冒口内衬材料是完全可行的。建议用回用后的旧砂，因为砂粒细小，保温补缩效果会更好。

（2）目前树脂砂冒口仅在八角形钢锭模上使用过，但完全可以在正方形钢锭上使用，做成锭身为方，冒口为圆的形式。但该操作还没有进行过，需要尝试。

（3）虽然设计专用胎具打结砂冒口，但总体上生产效率比不上使用绝热板高。不过从成本角度上考虑，这种办法是可行的。一般使用后冒口材料上成本可降低50%以下，如果形成批量，效果将很明显。