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        详细内容

        铸造技术路线图:铸钢(一)

        日期:2017-08-09 14:39

        第一节 概述

        在机械制造业中,铸钢的应用颇为广泛,其高强度和良好的韧性,适用于制造承受重载荷、冲击以及振动等特殊工况的部件。

        铸钢件的特点之一是设计的灵活性,设计人员对铸件的形状和尺寸有最大的设计选择自由。与目前普遍采用的锻造、焊接成形相比,铸钢件具有短流程、高效、精确成形的优势,非常适合于生产形状复杂、高强度的铸件。随着钢液精炼水平的不断提高,铸钢材料合金化水平的进步,特种铸造方法的日趋成熟,铸钢件的力学性能已达到同材质锻轧材的标准要求。

        其二是铸钢件熔炼制造适应性和可变性最强,可以选择不同化学成分和组织,适应各种不同工程的要求。可以通过不同的铸件热处理工艺在较大的范围内选择力学性能和使用性能,并有良好的焊接性和加工性。

        其三是铸钢材料的各向同性和铸钢件整体结构性较强,因而提高了工程可靠性。另外其减轻重量的设计和交货期短等优势,在价格和经济性方面有竞争优势。

        铸钢件适用范围广,主要有以下几方面:

        (1)电站设备。电站设备中的高压进气缸、高中压排气缸、超高压阀门、高压内缸是高技术产品。

        (2)铁路机车及车辆。机车车辆中的车轮、侧架、摇枕、车钩等关键部件,都是传统铸钢件。辙岔是承受剧烈冲击的部件,目前均采用高锰钢铸造。

        (3)建筑、工程机械及其他车辆。运动系统中的主动轮、承重轮、摇臂、履带板、挖掘机斗齿等。

        (4)矿山设备。破碎机颚板、球磨机锤头及衬板等耐受冲击磨损的零件均为高锰钢铸件,机架则多为碳钢或低合金钢铸件。

        (5)锻压及冶金设备。锻压机械的机座、十字架、横梁、机架和冶金设备的轧钢机架、轴承座等重要零件均为铸钢件。

        (6)航空及航天设备。飞机起落架壳体、发动机支架、制动器支撑板等。

        此外,在高压容器设备、船舶农用机械、油井及化工设备、医疗机械、海洋装备等领域铸钢件的适用性也十分广泛。

        目前我国小型批量铸件已普遍采用造型线生产,并初步具备以典型产品为核心的质量技术体系。但生产线主要设备制造水平偏低,生产线先进程度及技术含量有待提高。

        我国的大型铸钢件生产企业大部分是国有大中型企业,能够生产200t级以上铸钢件的只有少数几个厂家。国内一些企业在大型铸件领域开展了大量压法和探索工作,取得了一批具有国际先进水平且拥有自主知识产权的成果。大型铸钢件金属熔炼中成分的精确控制技术,杂质及有害元素去除技术,真空净化除气技术等对保证大型铸钢件的性能有着重要的作用。大型铸钢件生产中,钢液的熔炼主要以电炉,特别是发展高功率直流电弧炉为主,并积极推广炉外精炼和真空处理技术等进行二次精炼。国内重机行业用于大型铸钢件的造型用砂主要有水玻璃砂(CO2吹气硬化和有机脂硬化)、树脂自硬砂(呋喃及碱酚醛树脂自硬砂)。国内一些主要大型铸件生产企业已逐步完成使用树脂砂工艺的技术改造。对于特大型铸钢件的成形工艺,其技术关键之一是如何保证铸件凝固顺序和铸件的充分补缩;另外数值模拟技术已广泛应用于工艺设计中。

        目前我国铸钢市场产能过剩,市场竞争越来越激烈,许多中小企业面临重新洗牌局面。呈现如下特点:

        (1)低端市场处于劣质低价恶性竞争局面。

        (2)终端市场铸件利润越来越低,质量要求越来越严。

        (3)高端市场虽有较高利润,但缺少自主技术创新的能力和高端人才队伍及核心铸造工艺技术。

        (4)出口产品受技术条件及汇率影响,致使许多企业不敢涉及。

        (5)中小企业缺乏产学研合作的意识,产品铸造技术以拿来引进为主。

        随着劳动力成本和铸造原材料成本的增加,铸件的价格反而越来越低。所以企业的根本出路是提高技术和管理水平,生产高附加值的铸件。

        与工业发达国家相比,主要差距表现为:

        (1)对材料熔炼中化学成分控制,特别是有害微量元素和钢的纯度控制水平不高。

        (2)在材料力学性能控制及铸件质量的稳定性控制等方面均存在差距。

        (3)数值模拟虽然在铸造行业应用多年,但是一些核心算法以及工程参数还不够精细,造成分析结果不能准确指导生产。

        (4)在某些高端铸件熔炼过程中针对有害元素及标准成分的优化问题,工程数据缺乏。未建立起以服役条件为指导的质量及制造体系。

        目前国内铸钢领域的发展趋势包含一下几个方面;

        (1)钢液熔炼,向高纯度钢液技术发展,严格控制熔炼过程,控制S、P和夹杂物含量。采用钢液的精炼提高钢液质量。

        (2)在铸造工艺设计过程中,采用计算机模拟技术,应模拟铸件的浇注,凝固过程,从而优化铸造工艺,提高铸件质量。

        (3)紧跟机械行业装备领域转型发展的需求,积极主动地研发新材料铸件,逐步取代进口,提高中国铸钢件生产整体水平。

        (4)加强产业结构调整与优化,形成合理经济规模。

        (5)加强技术进步,提高技术创新能力,开展高端铸件的材料及制造工艺的研究。

        (6)开展绿色铸造技术,提高清洁化生产水平,提高铸钢件生产过程后处理工序的机械化与智能化操作水平。

        所属类别: 行业新闻

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