張玉磊，孟少鋒，張 純，張 龔

（1.晉西裝備制造有限責(zé)任公司，山西 太原 030000；2.晉西車軸股份有限公司，山西 太原 030027；3.山西朔州供電分公司，山西 朔州 036000）

側(cè)面爐排片是垃圾焚燒爐的關(guān)鍵零部件，易損耗，爐排片的產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)于保證垃圾焚燒爐高效、穩(wěn)定運(yùn)行起著決定性作用。本文中所涉及的側(cè)面爐排片材質(zhì)為SCH2，鑄件結(jié)構(gòu)為平板類，最大輪廓尺寸865 mm×241 mm×67 mm，鑄件表面粗糙度Ra3.2，鑄件有平面度要求的面不可出現(xiàn)因澆冒口、冷鐵等痕跡導(dǎo)致的凹凸不平。

1 側(cè)面爐排片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

側(cè)面爐排片為平板類結(jié)構(gòu)，易變形，壁厚不均勻，工作面不允許存在鑄造缺陷。

側(cè)面爐排片的側(cè)立面與底平面的壁厚相差較大，壁厚不均勻，最大壁厚47 mm，最小壁厚12 mm，在冷卻過(guò)程中會(huì)形成較大的內(nèi)應(yīng)力，在熱節(jié)處容易產(chǎn)生縮松、縮孔、熱裂紋等鑄造缺陷；由于存在較大的平面結(jié)構(gòu)，鑄件在冷卻過(guò)程中由于各部位冷卻速度的不同而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，會(huì)引起鑄件產(chǎn)生翹曲變形。

側(cè)面爐排片是在高溫氧化性氣氛為主、高溫磨料磨損且負(fù)載條件下長(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)行，要求鑄件具有優(yōu)良的耐熱性能、良好的抗高溫磨粒磨損性能。

2 鑄造工藝方案設(shè)計(jì)

2.1 造型、制芯方法的選擇

根據(jù)側(cè)面爐排片的尺寸精度、表面粗糙度、批量大小等因素，選擇樹(shù)脂自硬砂型。

2.2 澆注位置的確定

側(cè)面爐排片的底平面為重要的工作面，側(cè)立面為重要的加工面，因此，選擇底平面朝下為澆注位置，在側(cè)面爐排片的側(cè)立面設(shè)置內(nèi)澆道。

2.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鑄鋼的熔點(diǎn)高，流動(dòng)性差，收縮大，易氧化，夾雜物對(duì)鑄件力學(xué)性能影響嚴(yán)重，充型要快而平穩(wěn)。采用保溫性能好、阻渣能力強(qiáng)的底注開(kāi)放式澆注系統(tǒng)，如圖1 所示，澆注系統(tǒng)各組元的截面積比例為：∑A直∶∑A橫∶∑A內(nèi)=1∶1.3∶2.

圖1 澆注系統(tǒng)示意圖

2.4 工藝參數(shù)

鑄件的收縮率確定為1.8%，拔模斜度1°，側(cè)面爐排片兩側(cè)立加工面加工余量確定為0.5 mm，底平面確定反變形量1 mm.

2.5 激冷工藝設(shè)計(jì)

在側(cè)面爐排片的熱節(jié)處放置鉻礦砂，防止熱節(jié)處產(chǎn)生收縮缺陷，如圖2 所示。

圖2 鉻礦砂放置位置示意圖

2.6 熔煉工藝

采用中頻感應(yīng)爐熔煉合金，廢鋼、返還鋼等爐料應(yīng)清潔，按大、中、小料合理搭配，保證爐料密實(shí)；爐料熔化90%后，扒渣，先后加入鎳板、硅鐵、錳鐵，熔清后，進(jìn)行取樣分析，合格后方可出鋼，出鋼溫度控制在1 540 ℃～1 570 ℃.

3 產(chǎn)品試制及工藝改進(jìn)

3.1 工藝試制

依據(jù)設(shè)計(jì)的鑄造工藝方案共試制10 件側(cè)面爐排片，其中有4 件在一側(cè)圓角處發(fā)現(xiàn)收縮缺陷，如圖3 所示。

圖3 鑄件收縮缺陷

3.2 工藝改進(jìn)

通過(guò)分析取消熱節(jié)處的鉻礦砂，改為放置冷鐵，如圖4 所示，根據(jù)改進(jìn)后的鑄造工藝試制10件，未發(fā)現(xiàn)收縮缺陷，在后續(xù)的批產(chǎn)過(guò)程中也未發(fā)現(xiàn)此類缺陷，合格鑄件如圖5 所示。

圖4 改進(jìn)工藝示意圖

圖5 合格鑄件

對(duì)首件鑄件進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，鑄件的化學(xué)成分、力學(xué)性能、形狀尺寸、表面粗糙度、表面質(zhì)量等均符合《垃圾焚燒爐用爐排鑄件技術(shù)條件》，側(cè)面爐排片的開(kāi)發(fā)試制取得成功。

4 結(jié)束語(yǔ)

大平板類鑄件容易產(chǎn)生翹曲變形，鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)反變形，抵消鑄件的翹曲變形；鑄件不均勻的兩壁相交處易產(chǎn)生收縮缺陷，應(yīng)放置激冷材料或冒口，以防止熱節(jié)處產(chǎn)生收縮缺陷；底注式、多個(gè)內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng)的充型效果較好，可優(yōu)先選擇。