壓力澆注(pressured teeming)是一種向鋼(鐵)液施加外力，使之充型結晶的特殊澆注工藝。壓力澆注由美國阿姆斯德得公司獲得專利，初始用於輕金屬鑄件。五十年代用於壓注中碳鋼車輪，而後發展到生產各種合金鋼和不鏽鋼大型鋼坯。由於該工藝生產的鋼坯表面光滑，內在質量好，金屬收得率較高，引起了鋼鐵廠家的重視。
基本介紹
- 中文名：壓力澆注
- 外文名：pressured teeming
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 範圍：特殊澆注工藝
- 專利：美國阿姆斯德得公司
簡介,工藝簡述,設備的選定和計算,壓力澆注形式,優點,
簡介
壓力澆注由美國阿姆斯德得公司獲得專利，初始用於輕金屬鑄件。五十年代用於壓注中碳鋼車輪，而後發展到生產各種合金鋼和不鏽鋼大型鋼坯。由於該工藝生產的鋼坯表面光滑，內在質量好，金屬收得率較高，引起了鋼鐵廠家的重視。據文獻資料，到目前已有美、蘇、日、德、比利時、西班牙、瑞典等國採用壓力澆注法澆注大截面鋼坯。
在我國，壓力澆注僅用於生產鑄件，且多為輕金屬鑄件。七十年代太鋼、鞍鋼先後進行了大型板坯和大直徑園鋼的壓力澆注試驗研究，取得了良好的效果。用壓力澆注法生產的小鋼坯，還未見報導。
工藝簡述
壓力澆注工藝設備主要由氣路系統、密封罐、盛鋼桶、鑄錠車組合鋼錠模等組成。饒注工藝過程如下:盛鋼桶吊入罐中;將帶升液管的罐蓋蓋在罐體上，這時升液管插入鋼液中，旋轉卡環，蓋與罐體鎖緊，將罐密封。移鑄錠車至罐旁。用連線管將湯道和升液管連通。向罐內通入壓縮空氣，鋼液即沿升液管上升，直到充滿鋼錠模;保壓一段時間，使鋼液凝固。撤壓，卸下連線管。反向旋轉卡環，吊走罐蓋，吊出盛鋼桶。移走鑄錠車去脫模。鑄錠車是人工移動的，待納入正式生產流程後再用機械牽引。鑄錠車上放有底盤。底盤分三段製造，用螺栓連成一體。錠模沿湯道分兩排放置，共24個。每個錠模有兩個孔腔，可鑄3寸錠二隻。錠模為組合式，由兩個半模組成，外用角鋼做骨架，內銀石墨孔腔，由鎖緊裝置鎖緊。
設備的選定和計算
1、盛鋼桶
為使盛鋼桶充分占用罐的空間，且便於卸鉤，將盛鋼桶設計成橢圓形。其耳軸中心與橢圓短軸重合，其總長度與橢圓長軸相等。盛鋼桶僅是一個容器，且容量小，所以全部採用∅=10mm的鋼板焊接，並在耳軸處加了補強鋼板和腰帶，形成一個密封圈。通過耳軸中心又加了豎帶，這些補強帶都增加了盛鋼桶的強度和剛度。
盛鋼桶的高度1290與直徑1200之比為1. 07，接近於1，符合散熱損失的要求。盛鋼桶的錐度為1. 11，以利於清理罐底。桶壁鋼板上鑽有排氣孔，底部設有翻轉吊環。
2.密封罐
密封罐是受壓容器，由罐體、罐蓋、卡環、卡子等組成。罐體口緣上開有燕尾槽，槽內放∅25mm橡膠圈，它高出罐口平面3 -5mm。卡環放至罐口上，沿園周均布裝有8個卡子。罐蓋開有8個缺口，和卡環上的8個卡子位置相對，以便放於罐體上。卡環下面裝有二個支架，互成180°，它和氣缸活塞桿相連。
氣罐另一端和焊於罐體上的氣缸座相連。在罐蓋上均布焊有8個斜鐵，當氣缸活塞推動卡環轉動時，卡子上的斜鐵和罐蓋上的斜鐵相楔合。力傳到卡子壓緊罐蓋，罐蓋壓緊橡膠圈，從而達到密封。斜鐵的傾斜角5°43' ,摩擦係數f=0. 15,最大摩擦角8°32'，實際摩擦角小於最大摩擦角，可自鎖。
罐的側面有進氣口和排氣口，分別接進氣管和排氣管。罐蓋上有園孔，安放升液管。
①鋼液上升需要的壓力:
鋼液的比重r= 7. 5kg/cm3,鋼液實際升高h=2666mm(盛鋼桶內最低液面至鋼錠最高液面的距離)。
鋼液上升需要的壓力:P=rh+1. 034=0. 308MPa 。
設計壓力為最大工作壓力的1. 05--1. 1倍，所以:P=0. 39MPa。
②密封罐容積
根據盛鋼桶的尺寸，選定密封罐的內經為∅1400mm，加罐蓋後內部淨高為1525mm。經計算罐的容積為:2. 29m3。
③密封罐的強度
考慮到密封罐在高溫下受壓及蠕變，而且要求罐體具有一定剛度。罐體採用20號鋼板焊接，厚度為20mm。
④卡子
罐蓋受的總壓力:P = 5215. 85MPa
每個卡子承擔P1 = 65.1. 98MPa
卡子的最大拉伸應力為受P1的拉伸應力及由P1產生的彎矩而產生的拉伸應力總和。
3、空壓機
密封罐容積2. 29M3，減去盛鋼桶容積，按2m3計算。將壓力為0. 39MPa，體積為2m3的空氣換算成1標準大氣壓20℃的空氣。
4、氣路系統:
壓鋼液上升和氣動啟閉罐蓋共用一個氣源。壓縮空氣由空壓機供給，經逆止閥和截止閥，然後分為兩路;一路為啟閉罐蓋氣路，經截止閥，分水濾氣器，調壓器，油霧器，二位四通滑閥，進入氣缸。另一路為壓鋼液氣路.經截止閥及調壓閥送入密封罐。
氣動系統操作簡述:
盛鋼桶吊入密封罐中，蓋上罐蓋後，操縱二位四通滑閥，壓縮空氣進入氣缸，活塞推動卡環帶動卡子旋轉，將斜鐵楔緊，使罐蓋壓緊橡膠密封圈，將罐密封。然後開啟閥，壓縮空氣進入罐中壓鋼液上升充滿模錠。經過保壓，鋼液達到凝固狀態，打開放氣閥卸壓。而後操縱二位四通滑閥換向，氣缸活塞回退反向旋轉卡環到原位。此時便可打開罐蓋，吊出盛鋼桶，準備下一個周期澆注。
壓力澆注形式
壓力澆注通常有兩種形式，其一是用壓鑄機依靠活塞將金屬液壓射進模內充型結晶，簡稱壓鑄。此法可生產出尺寸準確、結晶緻密、加工餘量很小、表面光潔、機械性能比一般模鑄件高的各種小型鑄件。適用於有色金屬、碳鋼、低合金鋼、高合金鋼壓鑄件。前蘇聯已用該法生產出重80kg的鋼坯。另一種形式是利用氣體(如壓縮空氣等)，加壓於金屬液面上，使金屬液經升液管進入模內結晶成坯(或鑄件)的鑄造工藝。由於所用壓力較低，所以也稱為低壓鑄造。低壓鑄造的工藝過程是先把盛有鐵(鋼)液的鐵(鋼)水包放在密封的壓力罐內，再把裝有升液管的蓋子扣在壓力罐上，(升液管也可裝在壓力罐下部)壓緊、密封。然後在壓力罐內通入壓縮空氣，快速充壓，使金屬液平穩地經升液管上升進入模腔內。模子一般與水平的夾角為120～400。低壓鑄造主要用於鋁合金、銅合金鑄件。我國大連造船廠的銅合金船用舵，大型銅合金螺旋槳(重可30t)以及大連機車車輛廠的大型柴油機用球墨鑄鐵曲軸和鑄鋼曲拐，都是用低壓鑄造的，質量良好。
優點
壓力澆注與一般模鑄相比有以下優點：
(1)金屬收得率高；
(2)鑄件結晶緻密；
(3)鑄件表面光滑，缺陷少，一般不用修磨；
(4)鑄件尺寸準確，加工量少，節省金屬。
