水泥窑尾内筒耐热钢吊挂衬板片真空密封造型工艺 本发明所属技术领域为水泥熟料新型干法窑尾预热分解器和真空密封造型，前者是水泥行业中水泥生产装备中主要设备，后者是铸造行业中一种物理造型方法。
水泥熟料的生产分湿法和干法两类，湿法是在水泥原料中加入水磨制成浆料，然后再经长窑煅烧成熟料。干法生产是通过预热分解器对生料进行预分解，然后进入窑煅烧成熟料，此工艺是高效节能型的工艺，目前我国水泥生产总量约70-80％用此工艺生产。此工艺关键在于提高热交换效率，利用窑尾余热达到节能和提高产量，因此采用预热分解技术煅烧熟料，此工艺是当今世界水泥熟料生产的正在发展的先进工艺，如河北冀东水泥厂，大连华能--小野田水泥厂。
水泥熟料干法窑尾预热分解器内筒衬是预热分解器的关键部件，用耐热不锈钢制成，有整体式和吊挂衬板片式，根据其使用情况约每隔1-2年需更换。整体式是用不锈钢板焊接制成，其缺点：(1)更换时需用等离子切割机将旧筒割成小块取出，然后割开预热器保温层才能装入焊接制成的新筒，维修更换费时费力费用高；(2)不锈钢板抗高温磨料磨损能力比耐热钢差；(3)制作时钢板消耗大，成本高。吊挂衬板片式是用耐热钢铸件，其优点：(1)安装、维修、更换时省时省力省钱；(2)寿命长。但对铸件尺寸偏差、表面光洁度、内在质量要求较高。
吊挂衬板片式耐热钢铸件如果采用树脂砂、水玻璃砂和粘土砂造型工艺生产，则存在下列缺点：采用树脂砂造型的缺点：(1)由于需要用大量树脂作粘结剂，所以生产成本高；(2)由于需要成套树脂砂再生设备，设备投资大；(3)浇注时大量树脂燃烧，污染环境；(4)涂料喷剧厚度直接影响铸件尺寸偏差；(5)铸件易产生气孔。采用水玻璃砂造型的缺点：(1)由于需要用大量水玻璃作粘结剂，所以生产成本较高；(2)水玻璃砂再生成本高；(3)涂料喷刷厚度直接影响铸件尺寸偏差；(4)铸件易产生热裂、气孔缺陷；(5)铸件清砂困难。采用粘土砂造型的缺点：(1)需要铸型烘干设备、浪费能源、生产率低；(2)铸型在烘干时易变形，所以铸件尺寸偏差大，难以保证铸件质量要求；(3)涂料喷刷厚度直接影响铸件尺寸偏差；(4)铸件易产生气孔。
真空封密造型与传统的造型方法不同，造型用的砂是无粘结剂、水分及附加物的干砂子，砂箱的上下面用薄膜密封，靠砂箱中抽真空，使密封在砂箱的干砂子形成铸型，其优点是：(1)铸件尺寸偏差小，轮廓清晰，表面光洁；(2)由于型砂里不含水分及粘结剂，并且抽真空状态，不易产生气孔等缺陷；(3)涂料喷刷在薄膜与型砂接触面上，其厚度不会影响铸件尺寸偏差；(4)由于省去型砂配砂、混砂、烘干铸型、振动落砂清理，型砂又不需要粘结剂和附加物，所以节约动力和原材料；(5)设备简单，投资费用较少。其缺点：(1)由于受目前薄膜延伸性能的限制，生产几何形状比较复杂的铸件时，铸型分型面的选择非常重要；(2)为防止浇注速度太慢，薄膜长时间被金属液烧烤或浇注速度太快，引起金属液喷溅，烧损远处的薄膜，所以对其浇注系统设计的要求较高；(3)由于浇注金属液时薄膜会被烧损，为继续保持铸型一定的真空度，需要涂刷一定种类和厚度的涂料；(4)需要根据真空密封造型的特点，正确进行分型面选择、浇注系统设计、涂料种类、排气孔位置和尺寸，浇注温度等工艺参数的选择。
本发明的目的是用真空密封造型方法，生产适合于日产量300-8000吨系列的水泥熟料干法预热分解器内筒耐热钢吊挂衬板片铸件，制定合理的铸造生产工艺，高质量地生产出系列产品。
本发明图1为上模板俯视图，图中：1--与模板箱定位销孔；2--与模板箱固定孔；3--吊挂衬板片最高位置模样；4--上模底板；5--抽气小孔；6--横浇道；7--直浇道座；8--内浇道；9--下凹模样；10--排气孔座；11--排气通道。图2为上模板的A-A剖视图，图中：12--下凹模样实现底注；13--辅助抽气孔；14--加厚模底板；15--集中抽气孔；16--支撑块；图3为上模板的B-B视图，图中：17--抽气沟槽；18--沟槽与模样边缘距离；19--模样沟槽与模样边缘距离。图4为上模板的C-C视图，图中：20--浇注系统模样抽气沟槽；21--沟槽与模样边缘距离。图5为下模板俯视图，图中：22--形成吊挂衬板片吊挂钩槽芯子模样；23--形成吊挂衬板片吊挂钩芯子模样。图6为下模板的D-D剖视图，图中：24--下模底板；25--中间上凸模样；26--上凸模样；27--大地上凸模样；28--上凸模样实现底注；29--大集中抽气孔；30--集中抽气孔；31--支撑块。
本发明的技术方案内容包括：图1至图6模板设计，上下模底板(4)(14)(24)，模底板与模板箱座定位(1)和固定(2)，确定曲面分型面如图2，图6所示，将上下模样分别定位和固定在上下模底板上，在模底板上无模样处或下凹模样处开设抽气小孔(5)，在上凸模样与模底板接触面上开设抽气沟槽(17)(20)，并在模底板上与抽气沟槽相通处开设集中抽气孔(15)(29)(30)，设置底注式开放式或半开放式浇注系统(6)(7)(8)，在吊挂衬板片最高位置(3)和远离浇注系统处设置排气孔(10)(11)，设置芯子形成吊挂衬板片的吊挂钩和槽的内表面(22)(23)，选用0.05-1.5mm厚的热拉伸薄膜，模型覆膜后，喷刷1.1-3mm厚锆英粉快干耐火涂料，造型砂选用砂粒为0.074-0.21mm的干砂，在震动台上边加砂边微震，模底板箱和砂箱抽真空＜0.05MPa成型，再将成型的上下箱进行合箱，继续抽真空成型，设置大浇口杯，浇温为1500-1700℃。
本发明确定的分型面为其通过吊挂衬板片下表面和下端吊挂钩槽上表面的曲面分型面，(图2，图6)使此挂片铸件的两个芯子(22)(23)都方便地放置在下型，铸件体积约80％在下砂箱内形成，上下模型都能完好覆膜造型。
本发明在模底板上无模样处或下凹模样水平面上(9)(12)开设直径为Φ0.5-2mm抽气小孔(5)，在其弯曲处开设抽气小孔的孔间距为5-30mm，其余的孔间距为30-100mm。模底板厚时，从背面先打直径为4-10mm孔(13)，再打小孔。
本发明在与模底板连接面的上凸模样上(3)(25)(26)(27)(28)包括内浇道(8)、横浇道(6)、直浇道座(7)、排气孔座(10)(11)、芯座(22)(23)，开设抽气沟槽(17)(20)，抽气沟槽距模样边缘一般2-10mm(18)(19)(21)，沟槽深1-10mm，沟槽宽10-30mm。在模底板上与沟槽相通处开设直径为Φ3-30mm集中抽气孔(15)(29)(30)，在凸模样与模底板用钉子或螺钉连接固定。
本发明在吊挂衬板片的吊挂钩的最低处开设浇注系统，实现底注(12)。内浇道引入位置，使较多的金属液倾斜上升充型(27)。开设开放式或半开放式的浇注系统，各组元截面积比为：∑F直浇道∶∑F横浇道∶∑F内浇道＝1∶(0.8-1.1)∶(1.2-2)。浇注系统的最小截面积控制浇注时间为5-12秒。
本发明在吊挂衬板挂片最高位置(3)和远离浇注系统处，开设排气孔(10)(11)，排气孔的截面积为浇注系统最小截面积的1/2-1倍。
本发明设置两个芯子形成吊挂衬板片吊挂钩和吊挂钩槽的内表面(22)(23)。芯子设计成自硬树脂砂芯，其配方：干砂100％＋液态酚醛树脂F7001.8％＋对甲苯磺酸酒精溶液(酸∶酒精＝6.5∶3.5)0.4％＋硅烷KH550 0.0036％(除干砂外，其它是占干砂量)。
本发明选用0.005-1.5mm的乙烯醋酸乙烯共聚体热拉伸薄膜(简称为EVA)，加热至100-150℃制成软化薄膜覆盖上、下模样，模底板箱抽真空＜0.05MPa。
本发明在覆模的薄膜和芯子上喷刷锆英粉快干耐火涂料，喷刷厚度为1.1-3mm。
本发明造型时在震动台上边加砂边微震，震动频率为1500-3000次/分，然后再加覆盖薄膜。
本发明造型选用0.074-0.21mm的石英砂、铬铁矿砂、镁砂、70砂、锆砂、橄榄石砂。
本发明浇注温度控制在1500-1700℃，小件取浇注温度的下限，大件取上限。
本发明的优点：
(1)所生产的吊挂衬板片尺寸精确：耐热钢铸件一般都应喷刷耐火涂料、树脂砂、水玻璃砂、粘土砂等一般铸造方法都将涂料喷刷在铸型内面，涂料的厚度变化直接影响铸件尺寸。真空密封造型的涂料可喷刷在薄膜与型砂面上，无论涂料厚度多厚都不影响铸件尺寸。另外真空密封造型起模时无需振动模型，拨模斜度小，所以铸件尺寸精确。
(2)所生产的吊挂衬板片轮廓清晰，表面光洁：浇注时由于铸型处于真空状态，有利于金属液充型，同时喷刷一定厚度的锆英粉快干耐火涂料，所以铸件轮廓清晰，表面光洁。
(3)所生产的吊挂衬板片没有气孔缺陷：由于型砂里不含有水分、粘结剂，配合自硬树脂砂的芯子，尤其是铸型处于真空状态，克服了一般铸造方法容易在芯子处形成气孔缺陷的问题。
(4)本吊挂衬板片铸件确定的分型面，方便地将芯子放置在下型，铸件体积多数放置在下砂箱内形成，上下模型都能完好覆膜造型。
(5)模型板制造简单、覆膜效果好：模底板和模样的抽气通道设计，使模底板和模样的制造简单，同时在边角处的覆膜效果好。
(6)实现吊挂衬板片快速平稳充型：浇注系统的引入位置实现金属液倾斜底注式充型，使此平板类型的铸件，不用将砂箱斜放，就实现倾斜充型，浇注系统各组元比例选择，最小截面积控制的充型时间，实现了快速平稳充型。
(7)生产的铸件废品率低：由于在吊挂衬板片铸件铸造生产中选择了此曲面分型面、浇注系统引入位置、各组元比例、控制的浇注时间和温度、模型抽气孔设置、排气通道位置和面积、薄膜的选择、喷刷涂料种类和厚度，芯子设计、造型用砂及造型震动，使生产的吊挂衬板片的废品率低。
(8)本吊挂衬板片的成本低：由于造型用砂不用粘结剂、砂处理系统简单、95％以上的型砂可回用、铸件落砂清理简单、废品率低、设备投资省、生产运行费用低，所以生产的吊挂衬板片成本低。
本发明的说明书附图说明：图1为上模板俯视图，图2为上模板的A-A剖视图，图3为上模板的B-B视图，图4为上模板的C-C视图，图5为下模板俯视图，图6为下模板的D-D剖视图。
本发明日产4000吨水泥窑尾内筒耐热钢吊挂衬板片的真空密封造型工艺：
(1)分型面的确定如图2，图6所示曲面分型面。
(2)模底板上无模样处或下凹模样水平面上开设直径为Φ1mm抽气孔；在下凹模样拐弯处孔间距为10mm，其余为50mm。
(3)与模底板连接的凸模样面上，包括内浇道、横浇道、直浇道座和排气孔座，开设抽气沟槽宽15mm，深4mm，沟槽距模样边缘5mm。
(4)在模底板与沟槽相通处开设集中通气孔，为Φ10mm和Φ20mm两种。
(5)浇注系统各组元截面积比∑F直浇道∶∑F横浇道∶∑F内浇道＝1∶0.9∶1.2，横浇道面积控制浇注时间为8-10秒。
(6)排气孔的截面积为横浇道截面积的1/2倍。
(7)喷涂料厚度控制在约2mm。
(8)选用约0.2mm厚的EVA薄膜。
(9)震动器震动频率为1500次/分。
(10)选用0.105-0.21mm的天然石英砂。
(11)浇注温度控制在1530-1580℃。
本发明日产2000吨水泥窑尾内筒耐热钢吊挂衬板片的真空密封造型工艺：
(1)分型面的确定如图2、图6所示曲面分型面。
(2)模底板上无模样处或下凹模样水平面上开设直径为Φ0.8mm抽气孔；在下凹模样拐弯处孔间距为8mm，其余为40mm。
(3)与模底板连接的凸模样面上，包括内浇道、横浇道、直浇道座和排气孔座，开设抽气沟槽宽为12mm，深4mm，沟槽距模样边缘为4mm。
(4)在模底板与沟槽相通处开设直径为15mm集中通气孔。
(5)浇注系统各组元截面积比∑F直浇道∶∑F横浇道∶∑F内浇道＝1∶1.1∶1.4，直浇道面积控制浇注时间为6-8秒。
(6)排气孔的截面积和直浇道截面积相同。
(7)喷涂料厚度控制在约1.5mm。
(8)选用约0.1mm厚的EVA薄膜。
(9)震动器震动频率为3000次/分。
(10)选用0.105-0.21mm的铬铁矿砂。
(11)浇注温度控制在1500-1550℃。