一种稀土改性水玻璃砂轨道衡计量砝码的铸造工艺方法与流程

本发明涉及一种铸铁件的铸造工艺方法，具体涉及一种应用稀土改性水玻璃砂的轨道衡计量砝码铸造工艺方法。

背景技术：

轨道衡计量砝码是一种在轨衡器计量检测的标准配重部件，规格为一般为1～7吨，由于其体积重量大，对表面质量要求高，所以给铸造生产带来了很大的技术难度。现有技术中，铸铁件的生产主要是使用粘土砂制备型芯，工艺过程复杂，生产周期冗长，劳动强度较大，生产效率不高，特别是型芯存在强度低、易塌箱等工艺问题，而且经过烘干窑烘干后还可能导致产生易酥化、易松散的致命缺陷，严重影响铸铁件的产品质量。近年来，水玻璃砂制备型芯的铸造工艺逐步在铸铁件的生产中得到比较广泛的应用，使铸铁件的铸造质量在一定程度上得到了改善；但是，由于所述轨道衡计量砝码的砂芯中需要预埋铸铁吊梁，如图1和图2所示，砂芯3需预埋吊梁1，砂芯4需预埋吊梁2，为了保障生产中的运移，对砂芯的湿强度提出了更高的要求，同时，由于产品在重量和规格精度、以及表面质量等方面也提出了更为严格的质量标准，因此对浇注后砂芯的溃散性也提出了更高的要求；所以，如何克服现有技术存在的水玻璃砂抗湿性不够、溃散性不良的严重问题，进一步改善铸造生产工艺，已经成为目前提高所述轨道衡计量砝码产品质量的一个关键环节。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对现有技术中轨道衡计量砝码生产中存在的问题，改进铸造工艺，提供一种使用稀土改性水玻璃砂生产轨道衡计量砝码的铸造工艺方法，提高所述轨道衡计量砝码的产品质量。

所述一种稀土改性水玻璃砂轨道衡计量砝码的铸造工艺方法，工艺流程如图2所示，具体包括以下步骤。

步骤（1）、混制稀土改性水玻璃砂：所述稀土改性水玻璃砂是由原砂、以及向所述原砂中添加的适量水玻璃、膨润土、稀土材料和水组成；具体混制方法是，先将原砂、膨润土和水加入混砂碾中混制1～2分钟，然后再加入水玻璃和稀土材料继续混制1～2分钟后出砂备用。

步骤（2）、制作砂型和砂芯：使用混制好的稀土改性水玻璃砂，利用手工砂箱制作砂型，手工操作制作砂芯，采用二氧化碳吹气硬化工艺对砂型和砂芯进行硬化处理，之后完成人工下芯操作，内置生铁，合箱备用。

步骤（3）、铁水熔炼：使用碱性电弧炉熔炼，炉料以适当比例的废旧铸铁、废钢和冶炼用生铁组成；熔炼过程中，以石灰造渣，添加锰铁、硅铁等合金炉料、以及碳化硅粉和碳粉调整铁液成分，熔炼温度为1350～1380℃，出铁前氩气搅拌，并静置2～5分钟。

步骤（4）、铸件浇铸：在1320～1350℃的温度范围内出铁，控制浇注温度在1270～1300℃，最好控制在1290℃左右,出铁水到1/3时，将孕育剂冲入包内液流中，进行孕育处理，15分钟内完成浇铸过程。

步骤（5）、铸件整理：浇注完成24小时后进行落砂处理，随后进行切割冒口、电弧气刨、一次抛丸、表面清理和探伤检查等工序，完成产品的铸造。

进一步，所述轨道衡计量砝码的铸造工艺方法，步骤（1）中所述的稀土改性水玻璃砂，其按重量百分比的成份组成：以生产量原砂为基本组份，水玻璃占原砂的比例为2.0～3.2%，膨润土为≦1.0%，稀土材料为0.3～0.8%，水为≦1.0%。按照上述比例混制的所述稀土改性水玻璃砂，利用了稀土材料优异的改性功能，通过成分组成和组份比例的优化，大幅度减低了水玻璃的使用量，使所制作砂型和砂芯的物理性能都有一定程度的提升，特别是砂型和砂芯的湿强度和溃散性都有明显改善，具体可达指标为：透气率≧200%、湿压强度1.5～3.5mpa、干拉强度≧0.8mpa、水分3.0～4.5%。再进一步，步骤（1）中所述的稀土改性水玻璃砂，其按重量百分比的成份组成比例可进一步优化为：水玻璃占原砂的比例为2.5～2.8%，膨润土为0.2～0.8%，稀土材料为0.5～0.6%，水为≦1.0%；所述稀土材料为稀土氧化物，可选用氧化铈（ceo2）、氧化镧（la2o3）、氧化钕（nd2o3）或者氧化镱（yb2o3）中的一种，使用粒度为200～300目。

为了进一步提高稀土改性水玻璃砂砂型和砂芯的表面强度，在步骤（2）中所述的对砂型和砂芯进行二氧化碳吹气硬化工艺对砂型和砂芯进行硬化处理后、下芯合箱之前，针对浇铸过程中将与铁水接触的砂型和砂芯的表面，增加涂刷涂料点燃烘干表面硬化工艺措施，以进一步提高砂型和砂芯的表面强度，进而提高铸造铸件的表面质量；所述涂刷涂料点燃烘干表面硬化工艺方法是：先涂刷一遍锆英粉涂料，再涂刷两遍醇基石墨复合涂料，之后点燃涂料，通过涂料自燃烘干表面。

本发明熔炼铸铁化学成分为：碳3.0～3.2%，硅1.4～1.7%，锰0.8～1.0%，磷﹤0.15%，硫≦0.12%。在步骤（3）所述的铁水熔炼过程中，所述合金炉料的加入量，按照所冶炼铸铁成分下限、包括出铁时孕育剂重量，锰铁按减小0.3%的含量配加，硅铁按减小0.2%的含量配加；同时，碳粉按照每吨铁水3.5～4.0公斤配加。

由于大型砝码铸件大都选用ht150型号的铸铁，为了保证铸件组织成分的均匀性，在步骤（4）中所述的孕育剂的优选加入量为所冶炼铁水重量的0.9～1.3%，同时优选孕育剂颗粒粒径在3～20毫米范围内。

本发明的有益效果是：提供一种轨道衡计量砝码的铸造工艺方法，所述方法使用稀土改性水玻璃砂进行铸铁件生产，通过对水玻璃型砂和芯砂成分组成和组份比例的优化调整，利用稀土材料的改性功能，能够大幅度减低水玻璃的使用量，克服了现有技术水玻璃砂应用中存在的抗湿性不强、溃散性不良等缺陷，同时通过进一步改善铸造生产工艺，使所述轨道衡计量砝码产品的铸造质量有了明显提高，满足了现实生产要求；所述方法可在大型砝码类产品以及与轨道衡计量砝码工艺特性相类似的铸造产品生产中推广使用。

附图说明

图1是轨道衡计量砝码铸造工艺结构主视图。

图2是轨道衡计量砝码铸造工艺结构俯视图。

具体实施方式

下面以具体产品的生产为例，对本发明的技术方案作进一步的描述。

具体实施例一，1t规格的轨道衡计量砝码的铸造材质为ht150，其铸造生产的具体工艺过程如下。

所述轨道衡计量砝码的型砂和芯砂采用相同配比组成的稀土改性水玻璃砂，所述稀土改性水玻璃砂以生产量原砂为基本组份，按重量百分比的成份组成为：水玻璃占原砂的比例2.8%，膨润土0.8%，稀土材料0.5%，水0.8%；其中：所述稀土材料选用粒度为200目的氧化镧（la2o3）。按照上述成分比例混碾制备的所述稀土改性水玻璃砂，其物理性能指标可达到：透气率≧200%、湿压强度1.8～3.2mpa、干拉强度≧0.8mpa、水分3.0～4.5%。

使用混制好的所述稀土改性水玻璃砂手工制作砂型和砂芯,采用二氧化碳吹气硬化工艺对砂型和砂芯进行硬化处理，之后再涂刷一遍锆英粉涂料、一遍醇基石墨复合涂料，点燃烘干，进一步硬化砂型和砂芯表面。

使用碱性电弧炉熔炼铁水，炉料配比优选为：废旧铸铁：废钢：冶炼用生铁=7：1：2；熔炼温度为1350～1380℃，在1320～1350℃的温度范围内出铁，控制浇注温度在1270～1300℃,进行孕育处理后，完成浇铸过程。

本实施例生产的1t规格轨道衡计量砝码铸件表面质量完全达到生产质量要求，具体指标与质量标准的对比见表1。

具体实施例二，7t规格的轨道衡计量砝码的铸造材质为ht150，其铸造生产的具体工艺过程如下。

所述轨道衡计量砝码的型砂和芯砂采用相同配比组成的稀土改性水玻璃砂，所述稀土改性水玻璃砂以生产量原砂为基本组份，按重量百分比的成份组成为：水玻璃占原砂的比例2.6%，膨润土0.6%，稀土材料0.6%，水0.6%；其中：所述稀土材料选用粒度为250目的氧化镱（yb2o3）。按照上述成分比例混碾制备的所述稀土改性水玻璃砂，其物理性能指标可达到：透气率≧160%、湿压强度1.2～3.0mpa、干拉强度≧0.8mpa、水分2.8～4.0%。

使用混制好的所述稀土改性水玻璃砂手工制作砂型和砂芯,采用二氧化碳吹气硬化工艺对砂型和砂芯进行硬化处理，之后再涂刷一遍锆英粉涂料、一遍醇基石墨复合涂料，点燃烘干，进一步硬化砂型和砂芯表面。

使用碱性电弧炉熔炼铁水，炉料配比优选为：废旧铸铁：废钢：冶炼用生铁=5：1：4；熔炼温度为1350～1380℃，在1320～1350℃的温度范围内出铁，控制浇注温度在1270～1300℃,进行孕育处理后，完成浇铸过程。

本实施例生产的7t规格轨道衡计量砝码铸件表面质量完全达到生产质量要求，具体指标与质量标准的对比见表2。