下铸法
钢锭的浇铸方法有哪些
钢锭的浇铸方法有哪些1、普通铸锭法在大气中将钢水浇人钢锭模中使其慢慢凝固的方法,称为普通铸锭法。
它又分为上注法与下注法。
大型钢锭的浇注较为普遍地采用上注法。
德国梯森.亨利希冶金公司采用下注法,成功地浇注了重达435t的钢锭。
2、上注法由于钢液飞溅易产生表面气孔。
与下注法相比,钢锭表面凹凸不平严重。
为防止浇注中钢液的二次氧化,都采用情性气体保护。
真空铸锭法钢包内的钢液,通过中间包浇入置于真空室内的钢锭模的方法,称为真空铸淀法。
除气设备如前所述的滴流除去法-样。
3、在以去氢为目的大型钢锭的生产中,广泛采用这种方法。
与大气浇注的普通铸锭法相比,既避免了钢液的二次氧化,又减少了钢液中的非金属夹杂物。
4、同时可以利用高真空条件下的碳氧反应,进行真空碳脱氧控制,这对于低硅的NiCr-M6、NiCrMoV等钢种或超纯钢的大型钢锭的铸锭有特别重要的作用。
不但减少了钢中的物，提高了钢的纯净度,又显著地改善了钢锭的偏析,极大的提高了钢锭的内部质量。
護院的几何形状和尺寸直接影响钢锭的结晶过程和质量.钢锭模的几何形状和尺寸取决于楼角数、钢锭锥度和高径比。
5、大型钢锭的棱角數有8.16.24和32棱。
多棱的钢锭梭角较钝,偏析形成的少,且角偏桥因棱多而分散。
增加棱角数就是增加了钢锭的曲面数,从而在凝固时可以有更大的缓冲兼地,赋羽了裂纹形成趋势。
因之,特大型钢锭多采用24棱或32棱.至于普通钢锭,各工厂根据晁体的情况确定。
中国第- -重型机械集团公司上注钢锭小于85t 的为8棱,大于85t的大型钢锭采用24棱。
6、通过生产实践,人们已认识到科学.合理的确定钢锭的锥度和高径比,可以使夹杂物易于上浮、气体易于外逸;可以使钢锭充分地实现自下而上的顺序凝固,利于补缩减少疏餐注舞中心致密;可以降低应力,防止钢锭表面产生裂纹。
而科学、合理地确定冒口尺寸，M佛充锭身的收缩,把缩孔和疏松最严重的部分集中到冒口中去,保证锭身的质量。
新以前确定的钢绽外形和几何尺寸是在大量的生产实践与上述认识不断深化的基础上，不断改进的结果。
第2篇第1章 低压铸造
顶铸式低压铸造机
1-电热加热 保温炉
2-机架 3-供气系统
顶铸式低压铸造机特点： 一台炉上只能放一副铸型，结构简单，操作方 便，但生产效率低，生产结构复杂的铸件需要向 下抽芯时，无法设置抽芯机构。
侧铸式低压铸造机
1-电热反射 式保温炉
2-机架 3-供气系统
侧铸式低压铸造机特点： 铸型和保温炉由升液管连接，一台保温炉可供 两副铸型交替作业，也可同时作业，生产效率 高。装料、撇渣和处理金属液都较方便。这类铸 型的结构复杂。
坩埚材料有一定的高温强度、热稳定性及抗铝液 侵蚀的能力，一般采用合金铸铁或中硅球铁。在 某些特殊情况下，如铁质对某种合金有害、影响 极为严重时，可选用石墨坩埚。
3、密封盖 电阻加热炉的密封盖工作条件差，要求严格，
不但起密封作用,且要承受铸型重量及开合机构 的冲击。因此必须有足够的强度和刚度，在受热 和压力下不变形。通常使用球墨铸铁的密封盖。
陶瓷升液管
1.3.2 铸型开合机构
铸型开合机构有 手动 机械传动 气动传动 液压传动
手动铸型开合机构，其结构简单，但开合力 小，适用于小件生产。
机械传动铸型开合机构，开模力中等，只适用 于两半开模的铸型。
气动传动铸型开合机构，开合动作不平稳，有 冲击，适用于简单小件生产。
液压传动铸型开合机构，开合动作平稳，开合 力大，适用于任何铸型。
—
90
砂型低压 345～374
—
18.5～ — 84～100
铸造
48.7
砂型铸造
—
350～360 —
13
—
砂型低压 铸造
金属型低 压铸造
—
390～395 — 21～24 —
—
440～450 — 17～22 —
低压铸造法
低压铸造法1. 低压铸造法的历史低压铸造法的雏形可以追溯到本世纪初。
适用于铝合金是1917年在法国，1924年在德国提出的申请，但并没有形成大规模的工业生产。
为商业的目的而开始生产是在二战以后的1945年，由英国的路易斯先生创立了阿鲁马斯库公司，开始生产雨水管道、啤酒容器等。
在那以后的五十年代里，奥地利和德国开始生产气缸头。
1958年美国的泽讷拉路默它斯在小型汽车的发动机零件上（气缸头、箱体、齿轮箱）大量运用了铝合金铸件，并采用了低压铸造法。
这件事对至今仍广泛采用的低压铸造法而言是不可或缺的推动，特别是在全世界的汽车工业界引起了极大的反响。
低压铸造法被介绍进我国是1957年左右，但真正引起业界的注意，开始进行各种研究、引进设备是从1960年左右开始的。
但是这种打破了以往常识的划时代的工艺方法，几乎没有冒口，与已经作为一种“技术”确立起来的重力金型铸造的技术相比具有完全不同的难度，因此业界的反应比较冷淡。
在这种状况下，1961年的轻型汽车用空冷气缸头的生产成为低压铸造法在我国实用化的开端。
以后的发展非常迅速，在克服了多个技术难题后，利用低压铸造法所具有的材料利用率高、容易实现注汤自动化等优点，以汽车部件为中心，逐步确立了轻合金铸件的主要铸造法的牢固地位。
目前在铝合金铸件的生产量中，低压铸造品已占了大约50%，并以其巨大的生产量和优良的品质而著称于世。
产品扩大到汽车相关部件，如气缸头、气缸体、刹车鼓、离合器罩、轮毂、进气岐管等。
特别是1970年以后大量应用在轮毂上，并且随着近年来的汽车轻量化和提高性能等要求，在以往从未有过的复杂内部品质和机械性质的严格要求下，气缸头、气缸体上的使用也逐渐增加。
下面解释低压铸造法的基本原理以及说明各构成要素、铸造条件的设定、铸造缺陷的对策等。
2.基本原理如图5.1所示，在密闭的保持炉的熔汤表面上施加0.01~0.05Mpa的空气压力或惰性气体压力，熔汤通过浸放在熔汤里的给汤管上升，被顶入充填进连接着的炉子上方的模具内。
各种典型铸造技术的原理和方法
各种典型铸造技术的原理和方法根据铸型特点分类，有一次型铸造(砂型铸造、熔模铸造、石膏型铸造、实型铸造等)、半永久型铸造(陶瓷型铸造、石墨型铸造等)、永久型铸造(金属型铸造、压力铸造、挤压铸造、离心铸造等)；根据浇注时金属液的驱动力及压力状态分类，有重力作用下的铸造和外力作用下的铸造。
金属液在重力驱动下完成浇注称自由浇注或常压浇注。
金属液在外力作用下实现充填和补缩，如压力铸造、挤压铸造、离心铸造和反重力铸造等。
本章介绍的铸造技术有：属于重力充型的有砂型铸造、金属型铸造和熔模铸造；属于外力充型的有压力铸造、离心铸造和挤压铸造；属于反重力铸造的有低压铸造和差压铸造/真空吸铸等。
铸造业中砂型铸造约占80％。
型砂中粘土砂、水玻璃砂和树脂砂等又占了90％的份额。
三种型砂间的比例视各国具体情况而异，平均来看，大致为5：3：2。
以型砂铸造与其它铸造方法相比，其缺点是：劳动条件较差，铸件外观质量欠佳；铸型只能使用一次，生产率低。
优点是：不受零件形状、大小、复杂程度及合金种类的限制；造型材料来源广，生产准备周期短，成本低。
因此，砂型铸造是铸造生产中应用最广泛的一种方法，世界各国用砂型铸造生产的铸件占总产量的80%~90%。
本章的重点在砂型铸造。
而铸造用砂型的种类及制造是重中之重。
第1节砂型铸造一、铸造用砂型的种类及制造（一）概述1．砂型铸造的特征及工艺流程配制型砂—造型—合型—浇注—冷却—落砂—清理—检查—热处理—检验—获得铸件特征：使用型砂构成铸型并进行浇注的方法，通常指在重力作用下的砂型铸造过程。
名词：型砂——将原砂或再生砂+粘结剂+其它附加物等所混制成的混合物；铸型——形成铸件外观轮廓的用型砂制成的空腔称为铸型；砂芯——形成铸件内腔的用芯砂制成的实体(用于制做砂芯的型砂称为芯砂)；造型——制造砂型的工艺过程；制芯——制造砂芯的工艺过程。
造型(芯)方法按机械化程度可分为手工造型(芯)和机器造型(芯)两大类。
选择合适的造型(芯)方法和正确的造型(芯)工艺操作，对提高铸件质量、降低成本、提高生产率有极重要的意义。
钢铁冶炼
钢铁冶炼一、几个概念1.钢铁冶炼（iron and steel smelting）钢、铁冶金工艺的总称。
工业生产的铁根据含碳量分为生铁（含碳量2％以上）和钢（含碳量低于2％）。
基本生产过程是在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁，再以生铁为原料，用不同方法炼成钢，再铸成钢锭或连铸坯。
2. 铁冶炼在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁。
现代炼铁绝大部分采用高炉炼铁，个别采用直接还原炼铁法和电炉炼铁法。
高炉炼铁是将铁矿石在高炉中还原，熔化炼成生铁，此法操作简便，能耗低，成本低廉，可大量生产。
生铁除部分用于铸件外，大部分用作炼钢原料。
由于适应高炉冶炼的优质焦炭煤日益短缺，相继出现了不用焦炭而用其他能源的非高炉炼铁法。
直接还原炼铁法，是将矿石在固态下用气体或固体还原剂还原，在低于矿石熔化温度下，炼成含有少量杂质元素的固体或半熔融状态的海绵铁、金属化球团或粒铁，作为炼钢原料（也可作高炉炼铁或铸造的原料）。
电炉炼铁法，多采用无炉身的还原电炉，可用强度较差的焦炭（或煤、木炭）作还原剂。
电炉炼铁的电加热代替部分焦炭，并可用低级焦炭，但耗电量大，只能在电力充足、电价低廉的条件下使用。
3.钢冶炼炼钢主要是以高炉炼成的生铁和直接还原炼铁法炼成的海绵铁以及废钢为原料，用不同的方法炼成钢。
主要的炼钢方法有转炉炼钢法、平炉炼钢法、电弧炉炼钢法等3种。
以上3种炼钢工艺可满足一般用户对钢质量的要求。
为了满足更高质量、更多品种的高级钢，便出现了多种钢水炉外处理（又称炉外精炼）的方法。
如吹氩处理、真空脱气、炉外脱硫等，对转炉、平炉、电弧炉炼出的钢水进行附加处理之后，都可以生产高级的钢种。
对某些特殊用途，要求特高质量的钢，用炉外处理仍达不到要求，则要用特殊炼钢法炼制。
如电渣重熔，是把转炉、平炉、电弧炉等冶炼的钢，铸造或锻压成为电极，通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺；真空冶金，即在低于1个大气压直至超高真空条件下进行的冶金过程，包括金属及合金的冶炼、提纯、精炼、成型和处理。
铸造的方法
铸造的方法1. 铸造技术的方法选择铸造是将通过熔炼的金属液体浇注入铸型内，经冷却凝固获得所需形状和性能的零件的制作过程。
铸造是常用的制造方法，优点是：制造成本低，工艺灵活性大，可以获得复杂形状和大型的铸件，在机械制造中占有很大的比重，如机床占60～80%，汽车占25%拖拉机占50～60%。
铸件的质量直接影响着产品的质量，因此，铸造在机械制造业中占有重要的地位。
铸造是一种古老的制造方法，在我国可以追溯到6000年前。
随着工业技术的发展，铸造技术的发展也很迅速，特别是19世纪末和20世纪上半叶，出现了很多的新的铸造方法，如低压铸造、陶瓷铸造、连续铸造等，在20世纪下半叶得到完善和实用化。
由于现今对铸造质量、铸造精度、铸造成本和铸造自动化等要求的提高，铸造技术向着精密化、大型化、高质量、自动化和清洁化的方向发展，例如我国这几年在精密铸造技术、连续铸造技术、特种铸造技术、铸造自动化和铸造成型模拟技术等方面发展迅速。
铸造主要工艺过程包括：金属熔炼、模型制造、浇注凝固和脱模清理等。
铸造用的主要材料是铸钢、铸铁、铸造有色合金(铜、铝、锌、铅等)等。
铸造方法常用的是砂型铸造，其次是特种铸造方法，如：金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造......等。
而砂型铸造又可以分为粘土砂型、有机粘结剂砂型、树脂自硬砂型、消失模等等,如下图：铸造方法选择的原则：1．优先采用砂型铸造据统计，我国或是国际上，在全部铸件产量中，60～70％的铸件是用砂型生产的，而且其中70％左右是用粘土砂型生产的。
主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。
所以象汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件都是用粘土湿型砂工艺生产的。
当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。
粘土湿型砂铸造的铸件重量可从几公斤直到几十公斤，而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。
一般来讲，对于中、大型铸件，铸铁件可以用树脂自硬砂型、铸钢件可以用水玻璃砂型来生产，可以获得尺寸精确、表面光洁的铸件，但成本较高。
特种铸造方法总结
特种铸造方法总结特种铸造方法是指在常规铸造工艺无法实现特殊铸件的生产要求时，采用各种高技术、高要求、特殊工艺和设备、材料，以及特殊措施，使铸件达到特殊要求的一种铸造方法。
目前，特种铸造方法已经广泛应用于各个领域，包括航空、航天、船舶、能源、化工、电子、交通、军事等许多行业。
本文将对目前常用的特种铸造方法进行总结。
一、精密铸造法精密铸造法是指精密铸造到准确尺寸和表面光洁度达到精密要求的铸造方法。
其特点是制造精度高、表面质量好、形状复杂、壁薄缺陷少。
常见的精密铸造法包括失重铸造、低压铸造、高压铸造、注射成型等。
其中，失重铸造通常用于生产小型、精密铸件，利用金属液的表面张力和重力相互平衡，保证铸件表面光洁度和准确度；低压铸造是在金属液受到压力的情况下进行的铸造方法，提高铸件的密实性和机械性能；高压铸造是增压铸造的改进版，在浇注过程中增加金属液的压力，从而获得更高的密实性和机械性能；注射成型是将金属液通过高压喷嘴喷射到模腔中，然后在模具中成型，适用于生产具有复杂形状的小型铸件。
二、定向凝固法定向凝固法是指在铸造过程中通过对结晶方向和晶粒排列方向的控制，使铸件具有均匀细小的晶粒和方向性，提高铸件的机械性能、抗疲劳性和耐热性能。
常见的定向凝固法包括单晶法、等温织构法和渐进凝固法。
其中，单晶法是将金属液在超过其熔点的温度下缓慢冷却，使晶粒在直线方向上从上到下生长，最终生长为单晶体。
等温织构法是在固态结构形成的同时，在特定的相角度内控制晶粒生长方向，形成纤维状或晶粒状的组织结构，提高材料的拉伸强度和疲劳寿命。
而渐进凝固法是通过让晶粒从一个晶粒到另一个晶粒逐渐转化，形成多晶组织结构，提高铸件的强度、韧性和耐热性能。
三、真空铸造法真空铸造法是在高真空条件下进行的铸造方法，可以消除气体对金属液的影响，从而得到高质量的铸件。
真空铸造法主要包括真空剥离铸造法、真空气压铸造法、真空压力浇注备料法等。
其中，真空剥离铸造法是在真空下加热金属材料，获得高度纯净的金属液，然后进行浇注，以确保铸件的高质量；真空气压铸造法则利用气体压力将金属液注入模腔中，使铸件获得更高的密实性和机械强度。
最新《低压铸造法的指导手册 》
低压铸造法的指导手册1、低压铸造用合金1）铝合金铸造合金（JIS H 5202）参照后附表格2）不纯物的影响、机械性质①硅：硅可以使铝合金流动良好，并能减少缩孔改善耐压性。
另外可以改善焊接性，减小热膨胀系数，大量添加虽能提高耐磨性，但切削性会变差。
②铜：铜可以改善铝合金的机械性质和切削性，但是耐腐蚀性和熔汤流动性变差，引起热间断裂。
③铁：少量的铁可以减少铝合金的缩孔、使结晶细微化，但是机械性质普遍降低。
特别是合金中硅的含量超过5%以上时会产生三元化合物，组织变粗变脆。
④锰：锰对铝合金的结晶细微化和防止缩孔都有效果，但其添加量要根据合金中铁的含量来变化，否则会产生粗大的初晶、机械性能显著下降。
⑤镁：镁可以改善铝合金的机械性质和切削性，但是熔汤流动性和耐压性变差，热间断裂也显著增加。
对于含硅的合金而言，随着Mg2Si 的析出硬化可以改善机械性质。
另外含镁8%以上的合金热处理后可以改善机械性质。
⑥镍：镍可以改善铝合金高温中的机械性质。
但是添加量超过5%以上时铝合金容易产生缩孔。
⑦钛：添加少量的钛可以使铝合金的结晶细微化、改善机械性质。
⑧锌：锌和镁一起添加可以改善铝合金的机械性质，但是耐腐蚀性下降，而且添加量过多的话容易产生缩孔。
⑨铍：铍会先氧化，在熔汤表面生成稳定的保护皮膜，因此可以防止Al-Mg系列合金熔解时的氧化，阻止生成沉淀物，改善机械性质和熔汤流动性。
2、地金配合1）添加元素的母合金①铝-铜母合金：铝和铜的比率是50∶50或67∶33。
②铝-硅母合金：JIS H 2211的C3A以及铝和硅的比率是80∶20或74∶26。
③铝-锰母合金：铝和锰的比率是90∶10。
④铝-镍母合金：铝和镍的比率是90∶10或80∶20。
⑤铝-镁或铝-镁-铍母合金：铝和铍的比率是95∶5或铝、镁和铍的比率是90∶5∶5。
⑥铝-钛母合金：铝和钛的比率是98∶2。
2）配合计算：a = （WA ×Χ+WB×Y）/（WA+ WB）a：目标成分（%）W A ：熔汤重量（kg）Χ：熔汤重量的成分（%）：添加地金重量（kg）WBY：添加地金的成分（%）3、熔解作业1）熔解方法熔解时最需要注意的是气体吸收和氧化。
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4、在充型初期,因为形成漩涡，锥型浇口杯和直浇道中心位置没有充满,反而将空气卷入液态金属；
5、锥型浇口杯容积较小，难以保证其始终保持充满状态；
6、因浇注工相对于浇口杯中轴浇注位置的不同，导致充型方式不相同,这也难以保证铸件质量可重复性；
7、这种类型的浇口杯最容易形成漩涡，因为任何轻微偏离中轴方向的浇注都会造成浇口杯内液态金属的旋 转。
当液态金属下落到最低端的时候，液态金属流速远远大于临界速度，这就有了产生表面氧化膜紊乱的危险。
中注管与横浇道连接处
中-横浇道完全圆滑过度的弯道，这种设计不仅能将液态金属紧紧 地聚集在一起，不给紊乱提供任何空间，而且能有效地降低液态金属 流速，减速作用大约在20%-25%之间。
中注管、横浇道连接形式示意图
3、如果将阻流堰顶部和与直浇道连接处做成圆滑过度,可以使液态金属流动更平稳。
中注管
中注管的作用是引导浇口杯中液态金属进入横浇道，建立起足够的压力头将液态金属在重力作用下克服流 动阻力,及时充满型腔和防止铸件产生侵入性或卷入性气体。 要想避免液态金属不产生危险，有两种方法：一是防止液态金属流速大于临界充型速度；二是在超出临界速 度的情况下将液态金属聚集在尽可能狭窄的流道内使其无法飞溅。
三内浇口横浇道设计充型效果示意图
度，当液态金属与钢锭模的远端相碰撞时,外部氧化膜破裂从而卷
入液态金属当中，以杂质形式存在，严重影响铸件质量；
横浇道末端设置集渣槽
总所周知，最先进入浇道的液态金属温度低、杂质含量高,在浇注系统设计时一定要避免这部分液态金 属流入钢锭模内,所以在浇注系统设计时在横浇道末端加一个集渣槽。
底铸结构分析
汇报时间：2016年5月30 号
浇口杯
浇口杯大致上有锥型浇口杯和偏心浇口杯两种：
锥形浇口杯
偏心浇口杯
锥形浇口杯缺点： 1、液态金属从浇口杯流入直浇道速度不可知，从而使浇注系统流量设计判断困难； 2、液态金属入流速度高、难以控制，增加了自由表面紊乱危险的可能性； 3、一些污染物,如炉渣随液态金属一起直接流入直浇道；
横浇道末端集渣槽
偏心浇口杯
种带有阻流堰的偏心式浇口杯具有以下特点：
1、浇口杯的偏心封闭端可以使液态金属的下降速度有一个停顿同样也以避免进来的液态金属直接进入直浇
道,如锥型浇口液态金属流速未加抑制，带入一些有害的杂质；
2、阻流堰可以有效地减小流过直浇道顶端的液态金属水平流速,防止允型不合理，对于小型铸件，阻流堰高
几毫米即可，对于重达几吨或十几吨的大型铸件阻流堰高在十几到二十毫米之间；
横浇道
1、 在很多情况下，一个内浇口往往满足不了充型的要求，就
需要在横浇道上分布两个或者多个内浇口。 2、减小进入钢锭模的速度；
3、喇叭口呈锥形分布，使液态金属达到稳定状态，减少喷射和
溅散情况发果只设计一个内浇口而且内浇口距离铸件两端距离较大，
那么液态金属在钢锭模内流动时，因水平方向的速度大于临界速