堿酚醛在大型不銹鋼轉輪鑄鋼件
發(fā)布時間：2017-01-6
摘 要：大型不銹鋼轉輪鑄鋼件國產(chǎn)化進程剛剛開始，將堿性酚醛樹脂砂應用到大型水輪機不銹鋼鑄造生產(chǎn)，其特點：游離甲醛低，氣味小；不含N、P、S等有害元素；減少了表面裂紋傾向；適應性強，硬化速度快，硬透性好，可廣泛應用到水輪機不銹鋼鑄件的生產(chǎn)過程中，討論了北方溫度、新舊砂比、砂回用方式、固化劑種類等因素對砂型強度的影響。
關鍵詞：不銹鋼鑄件；馬氏體不銹鋼；堿酚醛樹脂砂；型砂強度；砂溫
大型水輪機轉輪重量通常可達到幾百噸，如三峽轉輪總重達450噸。水輪機轉輪的制造工藝通常為上冠、下環(huán)、葉片焊接形成。而其主要的三大構件均為鑄造成型，其葉片材質為0Cr13Ni5Mo馬氏體不銹鋼，單件重量高29噸。在開展鑄造三峽葉片等大型水輪機產(chǎn)品國產(chǎn)化過程中，為實際生產(chǎn)作好技術儲備與支持，我們特開展了堿性酚醛樹脂砂在13-5不銹鋼鑄件生產(chǎn)上應用的研究工作。
1 堿性酚醛樹脂的特點。堿性酚醛樹脂為英國Borden公司于20世紀80年代研制開發(fā)，近些年發(fā)展很快，越來越受到國內(nèi)很多鑄造廠家的關注，相對其它樹脂粘結劑，具有五個方面優(yōu)點。
1.1 游離甲醛低，固化劑無氣味，無腐蝕性，利于工人操作。1.2 樹脂及固化劑中不含N、P、S等有害元素，不會在鑄件表面產(chǎn)生滲P、S現(xiàn)象，減少了由其產(chǎn)生的氣孔、裂紋等鑄造缺陷，同時，避免產(chǎn)生有害氣體，減少了環(huán)境污染。1.3 發(fā)氣量較少，且發(fā)氣速度較低。1.4 對原砂要求較低，受原砂酸堿性影響較小，適應性較強。1.5 砂型硬化速度較快，硬透性好，常溫硬化強度較高，抗拉強度可達到0.9MPa。
2 混制設備。在不銹鋼鑄件生產(chǎn)過程中，型砂混制設備選用25噸高性能攪攏式連續(xù)混砂機，日本進口液料泵，配有精確瞬時流量計，攪攏高速旋轉帶動攪拌刀片，其具有液料供給精確可控、混制均勻、幾乎無頭尾砂等特性，非常適合堿性酚醛樹脂砂的混制。
3 混制工藝：原砂40/70、50/100兩種不同格原砂混合使用，全部選用新砂，含水量<0.2%含泥量<0.2%，灼燒減量<0.5%，SiO2含量>97%福建東山石英砂。通常工藝確定為樹脂加入量為1.3~1.8%，固化劑加入量為樹脂的25%~30%，常溫下，可以滿足使用要求。鑄件表面光潔，無氣孔、裂紋，無粘砂、夾砂等現(xiàn)象。
4 幾個實際影響型砂強度的因素及措施。
4.1 環(huán)境溫度的影響。北方冬季氣溫降低，隨溫度的降低，堿酚醛樹脂的粘度增加，由25℃時的100mPa.S加到10℃時的260mPa.S。因此，冬季廠房溫度較低時，需要對樹脂桶進行加熱使樹脂溫度保持在25℃~30℃之間，有利于樹脂與固化劑的反應。使砂型具有較高的強度。4.2 新砂質量及新砂與舊砂混合比例的影響。實驗表明，隨舊砂的加入量的增加，型砂終強度不斷降低，因此，在實際試制過程中，全部選用新砂。新砂顆粒度及粒度、角形系數(shù)對型砂強度影響很大，含水量、含泥量也很大程度影響型砂終了強度。4.3 固化劑種類的影響。不同季節(jié)，溫度不同，快速固化劑與低速固化劑對固化時間及型砂強度均有較大的影響。因此，要選擇適合的固化劑來調(diào)整型砂硬化初強度與最終強度，實際生產(chǎn)可根據(jù)具體溫度變化，不斷調(diào)整固化劑種類來滿足型砂強度要求。
5 操作控制要點。
5.1 嚴格控制模型表面質量，做到平整、光潔。5.2 保證原砂質量，逐項嚴格檢驗粒度、含水量、含泥量。5.3 工人操作時要隨樹脂砂的填充，逐層用力搗緊。5.4 造型時，如有損壞決不能修復，單塊重新制作。5.5 周邊留有足夠的出氣孔，便于排氣，砂箱周遍要留有氣孔。5.6 涂料噴涂要均勻，噴涂后馬上引燃烘烤。5.7 記錄相關數(shù)據(jù)，便于分析總結。通過近六個月的不斷摸索，現(xiàn)已成功制造出多件0Cr13Ni5Mo馬氏體不銹鋼上冠、葉片等鑄件，鑄件表面及內(nèi)部質量很好，達到相應水輪機不銹鋼
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