前言

水泥設備中應用較多的鑄鋼件主要有篦冷機篦板、預熱器掛片、磨機輾套、破碎機錘頭等。錘頭和掛片等對外形尺寸公差要求不高，用一般的型砂鑄造或鋼模鑄造即可滿足使用要求，而應用于步進式冷卻機的篦板裝配精度高，表面光潔度要求高，本文針對技術特點，對一種高精度篦板的負壓成型工藝進行介紹。

篦冷機篦板為鑄件，常用材質ZG35Cr26Nil2，其化學成分見表1。該材質具有良好的高溫抗氧化性、耐腐蝕性，很高的高溫韌性和強度。

本文研究的高精度篦板外形總體為長方形，帶有安裝的卡爪和圓形安裝孔，見圖1。從上表面看通風孔為多條細長的長方形孔，不是傳統的圓孔或長圓孔。孔的寬度根據工藝需求，有多種規格，一般為3~6mm。因縫隙較小，傳統的鋼模或者型砂鑄造難以達到精度要求，會產生許多的夾渣，難以清理（見圖2），以及縫隙大小不一致等質量問題。從剖面看，通風隔板為帶喉舌的變形的平行四邊形，有60°的銳角和過渡圓角，見圖3各通風隔板間隔疊加，形成通風風道，滿足高壓氣流附壁作用（Coanda Effect）。篦板上表面要求光滑，滿足科恩達效應要求。高精度篦板的長寬高和垂直度都有高精度的要求。

負壓成型工藝是在負壓狀態下，將與泡沫塑料模型刷涂耐火材料經烘干后埋置于干砂或自硬砂中，振動抽負壓緊實，在負壓狀態下澆注金屬液使泡沫塑料模型熱解氣化“消失”，液態金屬冷卻凝固后形成所需的篦板鑄件。負壓成型工藝的特點：

（1）傳統的篦板型砂造型工藝，需要待篦板模芯壓實成型后再從分型面分上下箱取出，取出過程中模芯還可能碰到型砂，需要再次修補型砂。而泡沫塑料模芯在1000℃高溫金屬溶液下可以消失，不需要再開箱取出模芯，不需要清理。

（2）泡沫塑料模芯在高溫消失過程中，封閉空腔內形成負壓，有助于高溫合金熔液體朝向負壓處流動，從而減少了氣孔、縮孔等瑕疵的形成。在陶粒砂（或稱寶珠砂）急冷左右下，加上負壓作用，金屬溶液成型后內部組織致密，還可提高產品的力學性能。

（3）負壓泡沫塑料模芯，沒有分型面，因而鑄件無飛邊、毛刺，較少，沒有分箱組合引起的尺寸偏差，可取消后續打磨和機械加工工序，機械加工量可減少50%~80%。泡沫模型和實際零件尺寸公差也很小，可以達到CT6-CT9級。

（4）型砂采用陶粒砂（或稱寶珠砂），砂中不含化學粘接劑，塑形效果更好，且型砂還可以多次回收利用，大大節約生產成本。

3.1 模芯制作方案設計

確定好成型工藝后（見圖4），首先要制作模芯。高精度篦板整體外形相對規整，在制作好長方體后，把卡抓粘貼上即可，再挖去端部的安裝螺栓孔。因此整體可分為長方體和卡抓兩個部位。

通風隔板為異型，直接影響到篦板的通風性能和使用效果，為篦板模芯加工制作的難點和要點。因此將長方體分為篦板外框和通風隔板分開制作，篦板外框見圖5。通風隔板需單獨制作小模芯見圖6，隔板作為插片，插入外框中，線性陣列成設計所需尺寸，后期通過粘接劑和外框粘接，就形成了模芯的成品，見圖7，8。通風隔板縫隙可調，可根據不同的物料（如水泥熟料、氧化鋁、鋰輝石、球團等）冷卻工藝需求，通過調節通風隔板間距，配置不同寬度的篦板縫隙。

3.2 無機砂漿噴涂型殼

篦板模芯的外殼成型，不是傳統的刷高溫涂層，而是直接在篦板模芯外噴涂無機砂漿，無機砂漿干燥凝固后在篦板模芯表面形成一層堅固的外殼。模芯外殼具有一定的強度，可以防止陶粒砂塌落，可保護泡沫塑料的型芯。砂漿外殼有一定的氣密性，也有助于負壓環境的形成。采用噴涂工藝，可以保證通風隔板的異形面噴涂無死角，全面噴涂到位，比傳統的刷高溫涂層，覆蓋更為全面。

3.3 裝箱震實

模芯埋入裝滿陶粒砂的箱中，在合適位置預埋好澆口。刮平砂面，固定完畢就放置在調頻氣囊懸浮震實臺，通過PLC調頻控制器，對砂箱進行三維震實，每次震實2min，正反轉各30s。震實后用塑料薄膜覆蓋整個蓋板，形成砂箱的封閉環境，保證澆注時的負壓度。

3.4 負壓澆注成型

澆注成型工藝同傳統的澆注成型，在此不細述。主要是把負壓值控制在0.06MPa左右最佳。

3.5 高精度篦板負壓成型成品

負壓成型與傳統工藝篦板質量對比見表2，可以看出:負壓模芯尺寸精確滿足尺寸要求，篦板尺寸得到保證，加工量明顯減少；篦板成品較傳統成型工藝減輕，在耐熱鋼原料價格飛漲的當下，大大節約了生產成本。

高精度篦板外觀質量良好，篦板成品表面光潔度達到設計要求，無變形、漲形等外觀缺陷。

采用負壓成型工藝生產的篦板，滿足了步進式冷卻機對篦板裝配尺寸的高精度要求，能滿足表面質量要求，同時可以降低成本，適合各種水泥裝備中高精度產品的成型需求。

作者：李程偉1，茹睿哲2

企業：《1合肥水泥研究設計院有限公司；2中北大學材料科學與工程學院》

來源：《水泥工程》

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