摘要：生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)很多鑄鋼件的內(nèi)、外在質(zhì)量與澆注入水位置的選擇有密切的關(guān)系，甚至某些傳統(tǒng)的澆注系統(tǒng)設(shè)計思路不利于鑄件質(zhì)量的提高，本文作者通過幾則實例加以分析，說明澆注系統(tǒng)入水位置選擇的重要性，總結(jié)出一套入水位置選擇的經(jīng)驗與大家分享。
關(guān)鍵詞：澆注系統(tǒng)、入水位置、鑄鋼件
1 前言
鑄鋼件的澆注系統(tǒng)不像鑄鐵件那樣要充分考慮集渣、孕育等方面的功能，因而工藝人員對于鑄鋼件澆注系統(tǒng)的設(shè)計細節(jié)往往不太講究，特別是對于入水位置的選擇往往比較隨意。因此而造成了一系列的產(chǎn)品質(zhì)量問題，甚至于面對這些質(zhì)量問題工藝人員往往習(xí)慣性從鋼水質(zhì)量、工藝補縮和操作方面去查找原因，耽誤質(zhì)量問題的解決。韶鑄鑄鋼分廠在澆注系統(tǒng)設(shè)計方面走過不少彎路，也積累了不少解決該類問題的經(jīng)驗。
2 改進澆注系統(tǒng)入水位置的幾則實例
2.1 錨唇產(chǎn)品表面嚴重水紋的解決
錨唇產(chǎn)品是典型薄壁產(chǎn)品，壁厚一般為20~30mm，最大輪廓尺寸3500~4500mm，材質(zhì)GS-45。10年前我們的工藝在控制尺寸和產(chǎn)品壁厚方面很成功，但是澆口從內(nèi)圓冒口下切入（如圖1.中Ⅰ示），產(chǎn)品澆注出來后發(fā)現(xiàn)表面水紋特別嚴重，一道道的溝槽，砂孔也很多。
后來澆口改為從產(chǎn)品最低外入水，正對入水位置安置一個小冒口（如圖1.中Ⅱ示），鑄件的表面質(zhì)量改善取得意想不到的效果，水紋問題根本上解決了，砂孔也極少出現(xiàn)，產(chǎn)品幾乎不需要焊修處理。按照同樣的工藝思路我們后來生產(chǎn)過多種型號的錨唇產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量一直很穩(wěn)定。
2.2 葉輪產(chǎn)品澆注不足問題的解決
葉輪為高水頭水輪發(fā)電機上的產(chǎn)品，葉片為水斗形狀，葉片壁厚很薄，而且不均勻，最薄處僅3~5mm，葉片位的質(zhì)量控制非常主要。材質(zhì)為ZG20Mn。
最初的澆注工藝是從內(nèi)輪轂底入水（如圖2.中Ⅰ示），發(fā)現(xiàn)鑄件的很多葉片走水不良，留下大小不等的孔穴和缺口。后來改為從內(nèi)輪轂和外法蘭位一齊入水（如圖2.中Ⅰ、Ⅱ示），并提高了澆注注溫度，葉片位的澆不足現(xiàn)象仍然存在，而且多個葉片位出現(xiàn)夾砂現(xiàn)象。由于葉片位太薄而且在幾個方向呈曲面過渡，葉片位出現(xiàn)質(zhì)量問題基本上都難以焊修處理，連續(xù)幾件產(chǎn)品都報報了，損失較大。
改進后的澆注工藝：鑄型的下部設(shè)置一個環(huán)形的澆注通道（相當(dāng)于橫澆口），從每個葉片的下部設(shè)置縫隙澆口與環(huán)形通道相連。用該工藝澆注的葉輪產(chǎn)品，個個葉片均飽滿，而且砂孔各裂紋都少，產(chǎn)品的整體質(zhì)量獲得很大提高。用戶對我們生產(chǎn)的葉輪產(chǎn)品質(zhì)量非常信賴。
2.3 渣罐吊耳座皮下裂紋的解決
韶鑄98年進行工藝開發(fā)的一個渣罐產(chǎn)品，毛重21T，材質(zhì)ZG230/450。由于產(chǎn)品外表的筋板很多，當(dāng)時選擇的澆注方向是大口向上。澆注主要采用側(cè)底返入水，考慮到產(chǎn)品較高，鋼水上升到渣罐端面處設(shè)置了一層澆口，鋼水上升到接近該高度時打開上層澆口，接力澆注。最初上層澆口入水位置選擇在大冒口下的補貼處（如圖3.中Ⅰ示）。鑄件澆注后沒發(fā)現(xiàn)異常，吊耳座位（圖中標(biāo)▽）MT、UT合格,但吊耳座位加工后采用斜探頭UT檢查，發(fā)現(xiàn)淺表較多的線性缺陷，長度5~50mm不等，連續(xù)生產(chǎn)的多件產(chǎn)品均有此問題。
分廠組織了技術(shù)力量進行了數(shù)次的工藝改進試驗，包括吊耳座位冒口加大，增設(shè)外冷鐵，外側(cè)上部增設(shè)補貼等等措施，但皮下的線性缺陷依然存在，當(dāng)時工藝人員把這種現(xiàn)象稱為“鬼紋”，無法解釋產(chǎn)生的緣由。
后來我們從溫度分布的平衡方面受到一點啟發(fā)，上層澆口的入水位置避開大冒口下熱集中區(qū)（如圖3.中Ⅱ示），吊耳座處皮下裂紋現(xiàn)象迎刃而解，該產(chǎn)品韶鑄后來生產(chǎn)了約150個，質(zhì)量都很穩(wěn)定。
2.4 關(guān)于階梯形澆口的應(yīng)用實踐
對于階梯形澆口韶鑄在九十年代中期之前應(yīng)用比較普遍，像中空軸、油缸等有一定高度的產(chǎn)品都采用過。在生產(chǎn)實踐中我們發(fā)現(xiàn)階梯式澆口對產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量有不良影響，UT檢驗或產(chǎn)品深加工時往往暴露問題較多，夾砂、夾渣現(xiàn)象較普遍?，F(xiàn)場觀測澆注過程發(fā)現(xiàn)上層澆口總是提早入水，造成型壁上掛冷鋼及鋼水上表面漂浮的臟物卷入鋼水中，當(dāng)鋼水上升到接近上層澆口位時，上層澆口往往因前期流過的鋼水不連續(xù)而封死起不到平衡溫度的作用。因此，我們逐步減少階梯形澆口的使用，因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)需要實在要用分層澆口時也盡可能接力澆注，即便使用階梯澆口也要縮短上下距離。
一次偶然機會與一位來自美國的鑄鋼專家交流，一提起階梯形澆口專家表現(xiàn)出深惡痛絕之感，甚至對冒口上付澆口的設(shè)置也不認同，他認為純凈的鑄鋼件只能通過完完全全的底返澆注來獲得。
通過改進澆注系統(tǒng)引入位置來提高鑄鋼件產(chǎn)品質(zhì)量的實例還有很多，如導(dǎo)輪、齒輪、鉸座、剎車轉(zhuǎn)盤、機身、齒條等等，在此不再一一列舉，薄壁轉(zhuǎn)盤和齒條產(chǎn)品的澆注工藝優(yōu)化在作者以前的文章中也有詳細的介紹。
3 小結(jié)
澆注系統(tǒng)引入位置的選擇對鑄鋼件內(nèi)外質(zhì)量的影響很大，韶鑄在生產(chǎn)實踐中通過改變引入位置而提高鑄鋼件質(zhì)量的案例很多，在引入位置的選擇方面積累了一套經(jīng)驗，概括起來有以下幾點：
(1) 盡量從鑄型最低處入水，以便鋼水平穩(wěn)上升，浮砂、夾渣充分上??；
(2) 從鑄件的薄處入水,避免薄位澆不足,以及減輕因鑄件壁厚差異懸殊而造成的應(yīng)力；
(3) 少用或不用階梯形澆口；
(4) 變徑內(nèi)澆口、縫隙式澆口、內(nèi)澆口切向入水等措施對提高澆注質(zhì)量有效果的；
(5) 要避免鋼水在型砂中推進的最前端部份（往往是最臟的鋼水）在產(chǎn)品的關(guān)鍵區(qū)域聚集；
(6) 盡快充型。
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