鑄鐵平板生產過程中鑄造缺陷防止與解決方案 上
2019年09月11日
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鑄鐵平板在生產過程中經常會發生各種不同的鑄造缺陷，如何預防這些缺陷；一直是鑄鐵平板生產廠家關注的問題。本文正創主要介紹了這方面的一些認識和實踐經驗。
車(che)間主要(yao)采用傳統濕型砂(sha)鑄(zhu)造工藝生產鑄(zhu)鐵(tie)平板鑄(zhu)件，在(zai)長期(qi)的生產中，發現鑄(zhu)鋼件主要(yao)出(chu)現以下鑄(zhu)造缺陷(xian)，砂(sha)眼，粘砂(sha)，氣孔(kong)，孔(kong)，夾砂(sha)結ba，脹砂(sha)等等。
1.砂(sha)(sha)眼：砂(sha)(sha)眼缺陷處內部或(huo)表面(mian)有充塞著型(xing)(xing)(xing)(xing)（芯）砂(sha)(sha)的小孔，砂(sha)(sha)眼是一種常見(jian)的鑄(zhu)造(zao)缺陷，往(wang)往(wang)導致鑄(zhu)鐵平板鑄(zhu)件(jian)報廢(fei)。砂(sha)(sha)眼是由于金屬液從砂(sha)(sha)型(xing)(xing)(xing)(xing)型(xing)(xing)(xing)(xing)腔表面(mian)沖下來的砂(sha)(sha)粒（塊(kuai)），或(huo)者在造(zao)型(xing)(xing)(xing)(xing)，合箱操作(zuo)中(zhong)落人型(xing)(xing)(xing)(xing)腔中(zhong)的砂(sha)(sha)粒（塊(kuai)）來不(bu)及(ji)浮入澆冒系統，留在鑄(zhu)件(jian)內部或(huo)表面(mian)而造(zao)成的。
砂眼的預(yu)防措施：
（1）嚴(yan)格(ge)控制(zhi)型砂性(xing)能，提高砂型芯的表面強度和(he)緊實度，減少(shao)毛刺(ci)和(he)銳角，減少(shao)沖砂。
（2）合箱前把型腔和砂(sha)芯表面(mian)的(de)浮砂(sha)處理干(gan)凈，平(ping)穩合箱，如果是明冒口或貫通出(chu)氣眼，應避免散砂(sha)從中掉人型腔，合箱后要盡快(kuai)澆注。
（3）設置正確合理的澆冒系統，避免金屬液(ye)對型壁和砂芯的沖(chong)刷力(li)過(guo)大。
（4）澆口杯表面要光滑，不能(neng)有浮砂(sha)。
2.粘砂(sha)：在鑄鐵平板鑄件(jian)表面(mian)上，全部或部分覆蓋著一(yi)(yi)層金(jin)(jin)屬(shu)(或金(jin)(jin)屬(shu)氧化物(wu))與砂(sha)（或涂(tu)料(liao)）的混（化）合物(wu)或一(yi)(yi)層燒結構的型砂(sha)，致(zhi)使鑄件(jian)表面(mian)粗糙，難于清理。
粘砂(sha)多發生在(zai)型、芯(xin)表面受熱(re)作用強烈(lie)的(de)(de)部位，分機(ji)械(xie)粘砂(sha)和化學粘砂(sha)兩種(zhong)。機(ji)械(xie)粘砂(sha)是(shi)由金屬液滲(shen)入(ru)鑄(zhu)(zhu)型表面的(de)(de)微孔中形(xing)(xing)成的(de)(de)，當滲(shen)入(ru)shendu小于砂(sha)粒(li)半徑時，鑄(zhu)(zhu)鐵平(ping)板鑄(zhu)(zhu)件不形(xing)(xing)成粘砂(sha)，只是(shi)表面粗糙，當滲(shen)入(ru)shendu大于砂(sha)粒(li)半徑時， 形(xing)(xing)成機(ji)械(xie)粘砂(sha)，化學粘砂(sha)是(shi)金屬氧化物和造(zao)型材料相(xiang)互進(jin)行化學作用的(de)(de)產物，與鑄(zhu)(zhu)件牢(lao)固地結合在(zai)一(yi)起(qi)而形(xing)(xing)成的(de)(de)。
粘砂的預防措施(shi)：
（1）選用耐火(huo)(huo)度高的砂，以提(ti)高型砂，芯砂的耐火(huo)(huo)度，原砂的SiO2含量(liang)在96（質量(liang)分數）以上(shang)，而且砂粒(li)應對粗(cu)些。鑄(zhu)鐵平板鑄(zhu)件的澆注溫度越高，壁厚越厚，對原砂中(zhong)SiO2含量(liang)的要求越高。
（2）適(shi)當降低澆注溫度和提高澆注速度，減輕金屬液(ye)對砂(sha)型的熱力(li)學和物理化學作用。
（3）砂型(xing)緊實(shi)度要(yao)高（通常(chang)大于85）且均勻，減少砂粒間隙；型(xing)、芯修補到(dao)位(wei)，不能有局部(bu)疏松。
（4）采用在高溫下不開裂、不燒(shao)結成熔洞的(de)涂料。
3.氣(qi)孔(kong)(kong)(kong)：在鑄件(jian)內部(bu)，表(biao)(biao)面或(huo)近于(yu)表(biao)(biao)面處，有(you)大小(xiao)不(bu)(bu)等的光(guang)滑(hua)孔(kong)(kong)(kong)眼，形(xing)(xing)狀有(you)圓的，長的及不(bu)(bu)規則的，有(you)單(dan)個的，也(ye)有(you)聚集成片的。顏色(se)有(you)白色(se)的或(huo)帶一(yi)層暗色(se)，有(you)時覆有(you)一(yi)層氧化皮。由于(yu)氣(qi)體的來源和形(xing)(xing)成原因不(bu)(bu)同，氣(qi)孔(kong)(kong)(kong)的表(biao)(biao)現形(xing)(xing)式也(ye)各不(bu)(bu)相(xiang)同，有(you)侵入性氣(qi)孔(kong)(kong)(kong)、析出性氣(qi)孔(kong)(kong)(kong)和反應性氣(qi)孔(kong)(kong)(kong)。
侵(qin)入性氣孔(kong)體積較大，形(xing)狀近(jin)(jin)似梨形(xing)，常(chang)出(chu)現在(zai)鑄(zhu)鐵平(ping)板鑄(zhu)件上部(bu)靠近(jin)(jin)型芯壁或澆注位(wei)置處(chu)，主要(yao)是由(you)于砂(sha)型芯中產生的氣體侵(qin)入金屬中未能逸出(chu)造成的，梨形(xing)氣孔(kong)小端位(wei)置表明氣體由(you)該處(chu)進入鑄(zhu)人件。
析出(chu)性氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)多(duo)而分散(san)，一般位于鑄件表面(mian)，往往同一爐鑄件幾(ji)乎都會出(chu)現(xian)，主要(yao)是由于金屬在熔(rong)煉過(guo)程(cheng)中吸收(shou)的(de)氣(qi)(qi)體在凝固前未能全部析出(chu)， 在鑄件中形成許多(duo)分散(san)的(de)小(xiao)氣(qi)(qi)孔(kong)(kong)。
反應(ying)性氣(qi)孔(kong)是由于金屬一鑄型(xing)界面(mian)發生(sheng)化(hua)學反應(ying)而產(chan)生(sheng)的氣(qi)孔(kong)，因其分布均勻且往往在鑄件(jian)表皮以(yi)下(xia)1-3mm處（有時在一層氧化(hua)皮下(xia)面(mian)）出現，所以(yi)又(you)稱為(wei)皮下(xia)氣(qi)孔(kong)。又(you)由于這種氣(qi)孔(kong)多呈細長(chang)形針(zhen)孔(kong)狀，其長(chang)軸與鑄件(jian)表面(mian)垂(chui)直，又(you)可(ke)將其稱為(wei)針(zhen)孔(kong)。
氣孔的預防措施：
（1）采(cai)用(yong)潔凈干(gan)燥(zao)的(de)爐(lu)料(liao)(liao)，限制含氣(qi)(qi)量較多的(de)爐(lu)料(liao)(liao)的(de)使(shi)用(yong)，降低(di)熔煉時金屬的(de)吸氣(qi)(qi)量；澆包(bao)要(yao)烘干(gan)燙包(bao)；可(ke)以(yi)適(shi)當(dang)提高澆注(zhu)溫(wen)度以(yi)利于(yu)氣(qi)(qi)體擴散。
（2）澆注鑄鐵平(ping)(ping)板時控(kong)制(zhi)好壓頭(tou)和速度，保證鋼水(shui)平(ping)(ping)穩充填(tian)砂型(xing)型(xing)腔，避(bi)免產生紊(wen)流，防止卷入氣體。
（3）減少發氣量，控制型(xing)（芯）砂(sha)水分及(ji)發氣原料的(de)含量，減少砂(sha)型(xing)在(zai)澆注過程中的(de)發氣量，不(bu)使(shi)用受潮，生銹或有(you)油污的(de)冷鐵和芯撐等(deng)。
（4）gaishan砂(sha)型(xing)(xing)(xing)的(de)透(tou)氣性(xing)，選(xuan)擇(ze)合(he)適的(de)砂(sha)型(xing)(xing)(xing)緊實度(du)，提高砂(sha)型(xing)(xing)(xing)和型(xing)(xing)(xing)芯的(de)透(tou)氣性(xing)；合(he)理安排(pai)出(chu)氣眼，使型(xing)(xing)(xing)（芯）內(nei)氣體能(neng)順利排(pai)出(chu)。
（5）提高氣體進入(ru)金屬(shu)液(ye)的(de)阻力.合理設計(ji)澆(jiao)注系統,避免澆(jiao)注時(shi)卷入(ru)氣體,在(zai)型（芯）表面涂刷涂料以減少(shao)少(shao)金屬(shu)一鑄型的(de)界面作用(yong)。
4.縮(suo)孔、縮(suo)松
縮孔、縮松的預防(fang)措施：
（1）盡量降低注溫度和澆注速(su)度,澆注后期的(de)補澆要充分(fen)(fen)到(dao)位(wei)(wei)。（2）合理設計(ji)澆冒系統,壁厚小且均勻(yun)的(de)鑄(zhu)(zhu)件(jian)要采用(yong)同時(shi)凝固,壁厚大(da)且不(bu)均勻(yun)的(de)鑄(zhu)(zhu)件(jian)采用(yong)由(you)薄(bo)向厚的(de)順序凝固,使(shi)鑄(zhu)(zhu)鐵平(ping)板鑄(zhu)(zhu)件(jian)得到(dao)充分(fen)(fen)補縮。（3）在鑄(zhu)(zhu)件(jian)厚斷(duan)面(mian)部(bu)位(wei)(wei),合理放置內,外冷(leng)鐵。（4）盡量減少鑄(zhu)(zhu)件(jian)的(de)熱節部(bu)位(wei)(wei)。
5.裂(lie)紋(wen)：裂(lie)紋(wen)分(fen)為(wei)熱裂(lie)和冷裂(lie)。熱裂(lie)主要由S引起，多(duo)為(wei)不規則形(xing)狀,裂(lie)口(kou)處(chu)(chu)金屬表皮氧化(hua);冷裂(lie)主要由P引起,裂(lie)口(kou)較直,開裂(lie)處(chu)(chu)有金屬光澤,有時出現輕(qing)微氧化(hua)色(se)。部分(fen)鑄(zhu)鐵平(ping)板鑄(zhu)件采(cai)用水爆清砂工藝，亦可導(dao)致裂(lie)紋(wen)。
裂紋的(de)預(yu)防措施：
（1）提高(gao)砂型(xing)和砂芯的(de)(de)(de)退讓性。（2）嚴(yan)格(ge)控制(zhi)爐(lu)料及鐵(tie)水中的(de)(de)(de)S、P含量。（3）鑄(zhu)鐵(tie)平板(ban)鑄(zhu)件(jian)壁厚盡量均(jun)勻,避(bi)免(mian)壁厚的(de)(de)(de)突(tu)然改變(bian),條件(jian)允許時,可適(shi)(shi)當設置(zhi)加強筋,兩截面交接部(bu)位采(cai)用圓(yuan)角連接,以減(jian)少應力集中。（4）調節(jie)鑄(zhu)鐵(tie)平板(ban)鑄(zhu)件(jian)各(ge)(ge)部(bu)位冷卻速(su)度,避(bi)免(mian)鑄(zhu)件(jian)局部(bu)過熱,在(zai)厚大斷(duan)面或熱節(jie)處放置(zhi)冷鐵(tie),內澆(jiao)(jiao)道適(shi)(shi)當分散,使鑄(zhu)件(jian)各(ge)(ge)部(bu)位溫(wen)度趨(qu)向均(jun)勻,澆(jiao)(jiao)冒口當應阻礙鑄(zhu)件(jian)的(de)(de)(de)收縮。（5）鑄(zhu)鐵(tie)平板(ban)鑄(zhu)件(jian)澆(jiao)(jiao)注(zhu)后,開型(xing)不能(neng)過早,采(cai)用水爆清砂工藝的(de)(de)(de)鑄(zhu)件(jian)應掌握好溫(wen)度和時間。
6.其(qi)他(ta)鑄造缺(que)陷
（1）鑄(zhu)件比較容易(yi)變(bian)形.某些鑄(zhu)件加工后,放置一段時間后會出現變(bian)形。
預防措施(shi)：適(shi)當添(tian)加(jia)加(jia)強(qiang)筋(jin);適(shi)當增加(jia)加(jia)工余量(liang);采(cai)用反變形工藝；將鑄(zhu)件進(jin)行去應力(li)退火,xiaochu鑄(zhu)件的內應力(li)；采(cai)用時效處理(li)。
（2）冷(leng)隔(ge) 在鑄件上(shang)有未完全ronghe的(de)縫隙或凹(ao)坑,其交界邊(bian)緣(yuan)是圓滑的(de)。
預防措(cuo)施：提高澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)溫度和澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)速度;gaishan澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)系統;澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)時不斷流(liu)。
（3）澆(jiao)(jiao)不足 由于金(jin)屬液未完全(quan)充滿型腔而產生的鑄件缺肉。預防(fang)(fang)措(cuo)施;提高澆(jiao)(jiao)注溫度和澆(jiao)(jiao)注速度;不要(yao)斷流(liu)和防(fang)(fang)止跑火;澆(jiao)(jiao)注后期的點澆(jiao)(jiao)補縮(suo)到(dao)位。
鑄鐵平板（鑄鐵平臺）消失模鑄造是一種近無切削加工鑄造工藝，具有鑄件度高、設計靈活、無砂芯、生產環境清潔、投資和生產成本低等優點。此項技術在國內外發展 迅速，各項相關技術都取得了長足進步。消失模鑄造技術在鑄鋁、鑄銅、鑄鐵等材料上得到較好的應用，但在鑄鋼生產的應用上則相對滯后。雖然在高錳鋼、耐磨鋼等鋼種上也有成功應用的報道，但在實際的生產過程中，由于鑄件在澆注充型過程中，金屬液的流動前沿是熱解的消失模產物（氣體和液體），會與金屬液發生反應并影響到金屬液質量，如果熱解產物不能順利排出， 容易引起氣孔、增碳、增氫等缺陷，使該技術的應用受到一定的限制。消失模鑄鐵件的常見缺陷 是氣孔，因此對其產生的原因進行分析并提出相應的防止措施，為消失模鑄造技術 地應用于鑄鐵件的生產提供指導是 要的。
