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。
車間主(zhu)要采用(yong)傳統濕型砂(sha)(sha)鑄(zhu)造(zao)(zao)工藝(yi)生產(chan)鑄(zhu)鐵平板鑄(zhu)件，在(zai)長期的生產(chan)中(zhong)，發(fa)現(xian)鑄(zhu)鋼件主(zhu)要出現(xian)以下(xia)鑄(zhu)造(zao)(zao)缺陷，砂(sha)(sha)眼，粘(zhan)砂(sha)(sha)，氣孔(kong)，孔(kong)，夾(jia)砂(sha)(sha)結(jie)ba，脹砂(sha)(sha)等(deng)等(deng)。
1.砂(sha)(sha)(sha)眼：砂(sha)(sha)(sha)眼缺陷(xian)處內部或(huo)表面(mian)有充塞(sai)著型（芯）砂(sha)(sha)(sha)的(de)小(xiao)孔，砂(sha)(sha)(sha)眼是(shi)一種常(chang)見的(de)鑄造(zao)缺陷(xian)，往(wang)往(wang)導(dao)致鑄鐵平板鑄件(jian)報(bao)廢。砂(sha)(sha)(sha)眼是(shi)由于(yu)金(jin)屬液從砂(sha)(sha)(sha)型型腔(qiang)表面(mian)沖下來的(de)砂(sha)(sha)(sha)粒（塊），或(huo)者在(zai)造(zao)型，合箱(xiang)操作中落人型腔(qiang)中的(de)砂(sha)(sha)(sha)粒（塊）來不(bu)及浮入澆冒系統，留在(zai)鑄件(jian)內部或(huo)表面(mian)而造(zao)成的(de)。
砂眼的(de)預防措施：
（1）嚴格控制型砂性(xing)能(neng)，提高砂型芯的表(biao)面強度和緊實度，減(jian)少毛(mao)刺和銳角，減(jian)少沖砂。
（2）合(he)箱(xiang)前把型腔(qiang)和砂(sha)芯表(biao)面的浮砂(sha)處(chu)理干凈，平(ping)穩合(he)箱(xiang)，如(ru)果是明冒口或貫通出(chu)氣眼，應避免散砂(sha)從中掉人(ren)型腔(qiang)，合(he)箱(xiang)后要盡快澆(jiao)注。
（3）設置(zhi)正確合理的澆冒(mao)系統，避免(mian)金(jin)屬液對型壁(bi)和砂芯的沖刷力過大。
（4）澆口杯(bei)表面要光滑，不能有浮砂。
2.粘砂：在鑄鐵(tie)平板鑄件表面(mian)上，全部(bu)(bu)或(huo)(huo)部(bu)(bu)分覆(fu)蓋著一層金屬(或(huo)(huo)金屬氧(yang)化(hua)物)與砂（或(huo)(huo)涂(tu)料）的(de)混(hun)（化(hua)）合物或(huo)(huo)一層燒結(jie)構(gou)的(de)型砂，致使(shi)鑄件表面(mian)粗糙，難于清理(li)。
粘砂(sha)(sha)(sha)多發(fa)生在型、芯表(biao)面(mian)(mian)受熱作(zuo)用強(qiang)烈的(de)(de)部位，分機(ji)械(xie)(xie)粘砂(sha)(sha)(sha)和(he)(he)化(hua)學(xue)粘砂(sha)(sha)(sha)兩種。機(ji)械(xie)(xie)粘砂(sha)(sha)(sha)是由金屬液滲(shen)入鑄(zhu)型表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)微孔中形成的(de)(de)，當滲(shen)入shendu小(xiao)于(yu)砂(sha)(sha)(sha)粒半(ban)徑時(shi)，鑄(zhu)鐵(tie)平板鑄(zhu)件(jian)不形成粘砂(sha)(sha)(sha)，只(zhi)是表(biao)面(mian)(mian)粗糙，當滲(shen)入shendu大于(yu)砂(sha)(sha)(sha)粒半(ban)徑時(shi)， 形成機(ji)械(xie)(xie)粘砂(sha)(sha)(sha)，化(hua)學(xue)粘砂(sha)(sha)(sha)是金屬氧化(hua)物(wu)和(he)(he)造型材料相(xiang)互進行化(hua)學(xue)作(zuo)用的(de)(de)產物(wu)，與鑄(zhu)件(jian)牢固地結(jie)合在一起而形成的(de)(de)。
粘砂的(de)預(yu)防措施：
（1）選(xuan)用耐(nai)火度高(gao)的砂(sha)，以提高(gao)型砂(sha)，芯砂(sha)的耐(nai)火度，原(yuan)砂(sha)的SiO2含量(liang)在96（質量(liang)分數）以上(shang)，而且(qie)砂(sha)粒應對(dui)(dui)粗些。鑄鐵平板鑄件的澆注溫(wen)度越高(gao)，壁厚越厚，對(dui)(dui)原(yuan)砂(sha)中SiO2含量(liang)的要(yao)求越高(gao)。
（2）適當降低澆注溫度(du)和提高澆注速度(du)，減輕金(jin)屬液對砂型的熱力學(xue)(xue)和物理化學(xue)(xue)作用。
（3）砂型緊實度要高(gao)（通常大于85）且(qie)均勻(yun)，減少砂粒(li)間隙；型、芯修補到位(wei)，不能(neng)有局部疏松。
（4）采(cai)用在高溫下(xia)不(bu)開裂、不(bu)燒結成熔洞的涂(tu)料(liao)。
3.氣(qi)孔(kong)：在(zai)鑄件內部，表(biao)面(mian)或近(jin)于表(biao)面(mian)處，有(you)大小不等的(de)光滑孔(kong)眼，形(xing)狀有(you)圓(yuan)的(de)，長的(de)及不規(gui)則的(de)，有(you)單個的(de)，也(ye)有(you)聚(ju)集(ji)成片的(de)。顏色(se)有(you)白色(se)的(de)或帶一層暗色(se)，有(you)時(shi)覆有(you)一層氧化皮(pi)。由于氣(qi)體的(de)來源和形(xing)成原(yuan)因不同，氣(qi)孔(kong)的(de)表(biao)現形(xing)式也(ye)各不相同，有(you)侵入性氣(qi)孔(kong)、析出性氣(qi)孔(kong)和反應(ying)性氣(qi)孔(kong)。
侵入性氣(qi)(qi)(qi)孔體積較(jiao)大(da)，形狀近似梨形，常出現在鑄(zhu)鐵(tie)平板鑄(zhu)件上部(bu)靠近型芯壁或澆注位置處(chu)，主(zhu)要(yao)是由于(yu)砂型芯中(zhong)產生的(de)氣(qi)(qi)(qi)體侵入金(jin)屬中(zhong)未能逸(yi)出造成(cheng)的(de)，梨形氣(qi)(qi)(qi)孔小端(duan)位置表明氣(qi)(qi)(qi)體由該處(chu)進入鑄(zhu)人件。
析出性氣孔多而分(fen)散(san)，一(yi)般位于鑄件表面(mian)，往往同一(yi)爐鑄件幾乎都會出現，主要是由于金屬在(zai)熔煉(lian)過程中吸收的氣體(ti)在(zai)凝固前未能(neng)全部(bu)析出， 在(zai)鑄件中形成許多分(fen)散(san)的小氣孔。
反應(ying)性氣(qi)孔(kong)是由于金屬一鑄(zhu)型(xing)界面(mian)發生(sheng)化(hua)學(xue)反應(ying)而產生(sheng)的氣(qi)孔(kong)，因其(qi)分布均勻且往往在鑄(zhu)件(jian)表皮(pi)以(yi)下(xia)(xia)1-3mm處（有(you)時(shi)在一層氧化(hua)皮(pi)下(xia)(xia)面(mian)）出現(xian)，所以(yi)又稱為皮(pi)下(xia)(xia)氣(qi)孔(kong)。又由于這種氣(qi)孔(kong)多呈細長形針孔(kong)狀，其(qi)長軸與鑄(zhu)件(jian)表面(mian)垂直，又可將其(qi)稱為針孔(kong)。
氣(qi)孔的預防措(cuo)施：
（1）采用潔凈干燥的爐料(liao)，限制含(han)氣(qi)量較多(duo)的爐料(liao)的使(shi)用，降低熔煉時金屬的吸氣(qi)量；澆包要(yao)烘干燙包；可以適當提高澆注溫度(du)以利于(yu)氣(qi)體擴散。
（2）澆(jiao)注鑄(zhu)鐵(tie)平板時控制好壓(ya)頭(tou)和速度，保(bao)證(zheng)鋼水平穩充填(tian)砂型型腔，避(bi)免產(chan)生紊流(liu)，防止卷入氣體。
（3）減少(shao)發氣(qi)量(liang)，控制(zhi)型（芯(xin)）砂水分及(ji)發氣(qi)原料的含量(liang)，減少(shao)砂型在澆注過(guo)程(cheng)中的發氣(qi)量(liang)，不使用受潮(chao)，生(sheng)銹(xiu)或(huo)有油污(wu)的冷鐵(tie)和(he)芯(xin)撐等。
（4）gaishan砂(sha)型(xing)(xing)的(de)透(tou)氣性(xing)，選擇合(he)(he)適(shi)的(de)砂(sha)型(xing)(xing)緊(jin)實度(du)，提高砂(sha)型(xing)(xing)和(he)型(xing)(xing)芯的(de)透(tou)氣性(xing)；合(he)(he)理安排出氣眼，使型(xing)(xing)（芯）內氣體能順利(li)排出。
（5）提高氣(qi)體進入(ru)金(jin)屬液的阻力(li).合理設計澆注(zhu)系統(tong),避免澆注(zhu)時卷(juan)入(ru)氣(qi)體,在型(xing)（芯）表面(mian)涂刷(shua)涂料以減(jian)少少金(jin)屬一鑄(zhu)型(xing)的界面(mian)作用。
4.縮孔、縮松
縮孔、縮松的預防措施：
（1）盡量降低(di)注(zhu)溫度和澆(jiao)注(zhu)速度,澆(jiao)注(zhu)后期(qi)的(de)補澆(jiao)要充分到位。（2）合(he)理(li)設計(ji)澆(jiao)冒系統,壁厚(hou)小(xiao)且均勻的(de)鑄(zhu)件要采(cai)用(yong)同時凝(ning)固(gu)(gu),壁厚(hou)大且不均勻的(de)鑄(zhu)件采(cai)用(yong)由薄向厚(hou)的(de)順序凝(ning)固(gu)(gu),使鑄(zhu)鐵(tie)平板鑄(zhu)件得(de)到充分補縮。（3）在鑄(zhu)件厚(hou)斷面(mian)部(bu)(bu)位,合(he)理(li)放置內,外冷鐵(tie)。（4）盡量減(jian)少(shao)鑄(zhu)件的(de)熱節部(bu)(bu)位。
5.裂(lie)(lie)(lie)紋：裂(lie)(lie)(lie)紋分為(wei)熱(re)裂(lie)(lie)(lie)和冷(leng)裂(lie)(lie)(lie)。熱(re)裂(lie)(lie)(lie)主要由S引起，多(duo)為(wei)不規則形狀(zhuang),裂(lie)(lie)(lie)口(kou)處(chu)金屬表皮氧(yang)化(hua);冷(leng)裂(lie)(lie)(lie)主要由P引起,裂(lie)(lie)(lie)口(kou)較直,開裂(lie)(lie)(lie)處(chu)有金屬光澤,有時出現(xian)輕微氧(yang)化(hua)色。部分鑄鐵(tie)平板鑄件采用水爆清砂(sha)工藝，亦(yi)可(ke)導致裂(lie)(lie)(lie)紋。
裂紋的預防措施(shi)：
（1）提高砂型和砂芯的(de)(de)退讓性。（2）嚴格控制(zhi)爐料及鐵水(shui)(shui)中的(de)(de)S、P含(han)量。（3）鑄(zhu)鐵平(ping)板鑄(zhu)件(jian)壁厚盡量均勻(yun),避免壁厚的(de)(de)突然改變(bian),條(tiao)件(jian)允(yun)許時(shi),可(ke)適(shi)當(dang)設置加強筋,兩截面交接部位(wei)(wei)采(cai)用圓(yuan)角連(lian)接,以減少(shao)應力集(ji)中。（4）調節鑄(zhu)鐵平(ping)板鑄(zhu)件(jian)各部位(wei)(wei)冷卻速度,避免鑄(zhu)件(jian)局(ju)部過熱,在厚大斷面或熱節處放置冷鐵,內澆道適(shi)當(dang)分散,使(shi)鑄(zhu)件(jian)各部位(wei)(wei)溫(wen)度趨向均勻(yun),澆冒口當(dang)應阻礙鑄(zhu)件(jian)的(de)(de)收縮(suo)。（5）鑄(zhu)鐵平(ping)板鑄(zhu)件(jian)澆注后,開(kai)型不(bu)能過早,采(cai)用水(shui)(shui)爆清砂工藝的(de)(de)鑄(zhu)件(jian)應掌握好(hao)溫(wen)度和時(shi)間(jian)。
6.其他鑄造缺陷
（1）鑄件比(bi)較容易變形.某些鑄件加工后,放置(zhi)一段時(shi)間后會出現變形。
預防措施(shi)：適(shi)當(dang)添加(jia)加(jia)強筋;適(shi)當(dang)增(zeng)加(jia)加(jia)工余量;采(cai)用(yong)反(fan)變形(xing)工藝；將鑄(zhu)件進行(xing)去應力退火,xiaochu鑄(zhu)件的內應力；采(cai)用(yong)時(shi)效處理(li)。
（2）冷隔 在鑄件上有未(wei)完全ronghe的縫隙或凹坑,其交界邊緣是圓滑(hua)的。
預(yu)防措施：提高(gao)澆注(zhu)溫度(du)和澆注(zhu)速度(du);gaishan澆注(zhu)系統;澆注(zhu)時不斷流。
（3）澆(jiao)(jiao)(jiao)不(bu)足 由于金(jin)屬液未(wei)完全充滿型腔(qiang)而產生的(de)(de)鑄件缺肉。預防(fang)措施;提高澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)溫度(du)和澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)速度(du);不(bu)要斷流和防(fang)止(zhi)跑火;澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)后期的(de)(de)點澆(jiao)(jiao)(jiao)補縮到位。
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。
