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。
車間主要采用傳統濕型砂(sha)鑄(zhu)造工藝生產鑄(zhu)鐵平板鑄(zhu)件，在長期的生產中，發現(xian)鑄(zhu)鋼(gang)件主要出現(xian)以下鑄(zhu)造缺陷，砂(sha)眼，粘砂(sha)，氣(qi)孔(kong)(kong)，孔(kong)(kong)，夾砂(sha)結ba，脹砂(sha)等等。
1.砂(sha)(sha)(sha)眼：砂(sha)(sha)(sha)眼缺陷處內(nei)部或表(biao)面有(you)充塞著型(xing)(xing)（芯）砂(sha)(sha)(sha)的小(xiao)孔(kong)，砂(sha)(sha)(sha)眼是一種常見的鑄(zhu)造缺陷，往往導致鑄(zhu)鐵(tie)平(ping)板(ban)鑄(zhu)件(jian)報廢。砂(sha)(sha)(sha)眼是由于金屬液從(cong)砂(sha)(sha)(sha)型(xing)(xing)型(xing)(xing)腔表(biao)面沖(chong)下來(lai)的砂(sha)(sha)(sha)粒（塊），或者(zhe)在造型(xing)(xing)，合(he)箱操作中落人型(xing)(xing)腔中的砂(sha)(sha)(sha)粒（塊）來(lai)不及浮入澆冒系統，留在鑄(zhu)件(jian)內(nei)部或表(biao)面而(er)造成的。
砂眼的預防(fang)措施：
（1）嚴格控制型(xing)砂(sha)性能，提高(gao)砂(sha)型(xing)芯(xin)的表面強度和(he)緊實(shi)度，減少毛刺和(he)銳角，減少沖砂(sha)。
（2）合(he)(he)(he)箱(xiang)前把型(xing)腔和砂芯表面的浮(fu)砂處理干(gan)凈，平穩合(he)(he)(he)箱(xiang)，如果是明(ming)冒口或貫(guan)通出(chu)氣眼，應(ying)避免散(san)砂從中(zhong)掉(diao)人型(xing)腔，合(he)(he)(he)箱(xiang)后要(yao)盡(jin)快澆注。
（3）設(she)置(zhi)正(zheng)確合理的澆冒系(xi)統，避免金屬液對型壁和砂芯的沖(chong)刷力過大。
（4）澆(jiao)口杯表面要光滑，不能(neng)有(you)浮砂(sha)。
2.粘砂(sha)：在(zai)鑄(zhu)鐵平板鑄(zhu)件表面上，全部或部分覆(fu)蓋(gai)著一層(ceng)金(jin)屬(或金(jin)屬氧化(hua)物)與砂(sha)（或涂料）的(de)混（化(hua)）合物或一層(ceng)燒結構的(de)型砂(sha)，致使鑄(zhu)件表面粗糙，難于清理。
粘(zhan)砂多發生在型、芯表(biao)面(mian)受熱作用(yong)強烈的(de)部位(wei)，分機(ji)械粘(zhan)砂和(he)化(hua)學(xue)粘(zhan)砂兩種。機(ji)械粘(zhan)砂是由金(jin)屬(shu)液滲入(ru)鑄(zhu)型表(biao)面(mian)的(de)微(wei)孔中形(xing)(xing)成(cheng)的(de)，當滲入(ru)shendu小(xiao)于砂粒(li)半徑(jing)時(shi)，鑄(zhu)鐵(tie)平(ping)板鑄(zhu)件(jian)不形(xing)(xing)成(cheng)粘(zhan)砂，只是表(biao)面(mian)粗糙(cao)，當滲入(ru)shendu大于砂粒(li)半徑(jing)時(shi)， 形(xing)(xing)成(cheng)機(ji)械粘(zhan)砂，化(hua)學(xue)粘(zhan)砂是金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物和(he)造型材(cai)料相互進行(xing)化(hua)學(xue)作用(yong)的(de)產物，與鑄(zhu)件(jian)牢(lao)固地(di)結合(he)在一起而(er)形(xing)(xing)成(cheng)的(de)。
粘砂的預防措施：
（1）選(xuan)用耐(nai)火(huo)度高的(de)(de)砂(sha)(sha)(sha)，以提高型砂(sha)(sha)(sha)，芯砂(sha)(sha)(sha)的(de)(de)耐(nai)火(huo)度，原砂(sha)(sha)(sha)的(de)(de)SiO2含量(liang)在96（質量(liang)分數）以上，而且(qie)砂(sha)(sha)(sha)粒應(ying)對粗些。鑄鐵平板鑄件(jian)的(de)(de)澆注溫(wen)度越(yue)高，壁(bi)厚越(yue)厚，對原砂(sha)(sha)(sha)中SiO2含量(liang)的(de)(de)要求(qiu)越(yue)高。
（2）適(shi)當降低澆注溫度(du)和(he)提高(gao)澆注速(su)度(du)，減輕(qing)金(jin)屬液對(dui)砂型的熱力學和(he)物(wu)理化學作用。
（3）砂型緊實度要高（通常大于85）且均勻，減少(shao)砂粒間隙；型、芯修補到位，不(bu)能(neng)有局部(bu)疏松。
（4）采(cai)用在高溫下不開裂(lie)、不燒(shao)結成熔洞的(de)涂料。
3.氣(qi)孔(kong)：在鑄(zhu)件內部，表(biao)面(mian)或(huo)近于表(biao)面(mian)處，有(you)(you)(you)大小不等的(de)(de)(de)光滑孔(kong)眼(yan)，形(xing)狀有(you)(you)(you)圓(yuan)的(de)(de)(de)，長的(de)(de)(de)及不規則的(de)(de)(de)，有(you)(you)(you)單個的(de)(de)(de)，也有(you)(you)(you)聚集成片(pian)的(de)(de)(de)。顏(yan)色有(you)(you)(you)白(bai)色的(de)(de)(de)或(huo)帶一(yi)層暗色，有(you)(you)(you)時覆有(you)(you)(you)一(yi)層氧化(hua)皮。由于氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)來源和(he)形(xing)成原因(yin)不同(tong)，氣(qi)孔(kong)的(de)(de)(de)表(biao)現形(xing)式(shi)也各(ge)不相同(tong)，有(you)(you)(you)侵(qin)入(ru)性氣(qi)孔(kong)、析出性氣(qi)孔(kong)和(he)反(fan)應性氣(qi)孔(kong)。
侵入(ru)性氣(qi)孔體積較大，形狀(zhuang)近似梨(li)形，常出現在(zai)鑄(zhu)鐵平板(ban)鑄(zhu)件上部靠近型(xing)芯壁或澆注位置處，主要是(shi)由于(yu)砂型(xing)芯中(zhong)產生的(de)氣(qi)體侵入(ru)金屬中(zhong)未能逸出造(zao)成(cheng)的(de)，梨(li)形氣(qi)孔小端位置表明氣(qi)體由該處進入(ru)鑄(zhu)人件。
析(xi)出(chu)性氣孔多(duo)(duo)而分(fen)散(san)，一(yi)般位(wei)于(yu)鑄件(jian)表面(mian)，往(wang)往(wang)同一(yi)爐鑄件(jian)幾乎都會(hui)出(chu)現，主要是由于(yu)金(jin)屬(shu)在(zai)熔煉(lian)過(guo)程中吸收的氣體在(zai)凝固前(qian)未(wei)能(neng)全部析(xi)出(chu)， 在(zai)鑄件(jian)中形(xing)成許多(duo)(duo)分(fen)散(san)的小氣孔。
反應性氣孔(kong)(kong)(kong)是由于(yu)金屬一(yi)鑄(zhu)型界面發生化(hua)學反應而產生的氣孔(kong)(kong)(kong)，因其分布均勻且往往在(zai)鑄(zhu)件表皮(pi)以下(xia)(xia)1-3mm處(chu)（有時在(zai)一(yi)層氧化(hua)皮(pi)下(xia)(xia)面）出(chu)現，所以又稱(cheng)為皮(pi)下(xia)(xia)氣孔(kong)(kong)(kong)。又由于(yu)這(zhe)種氣孔(kong)(kong)(kong)多呈細長形(xing)針孔(kong)(kong)(kong)狀，其長軸(zhou)與鑄(zhu)件表面垂直(zhi)，又可(ke)將其稱(cheng)為針孔(kong)(kong)(kong)。
氣孔的(de)預(yu)防措施：
（1）采用(yong)潔凈干燥的(de)爐料，限制含氣量(liang)較多的(de)爐料的(de)使用(yong)，降低熔煉(lian)時金屬的(de)吸(xi)氣量(liang)；澆包要烘干燙包；可以適(shi)當提(ti)高(gao)澆注溫度以利(li)于氣體(ti)擴(kuo)散。
（2）澆注鑄鐵(tie)平(ping)板時控制好壓頭和速度，保證鋼水平(ping)穩充填砂型型腔，避免產生紊(wen)流，防止卷入氣體(ti)。
（3）減少(shao)發氣(qi)量，控制型(xing)（芯(xin)）砂(sha)(sha)水分及發氣(qi)原料的含量，減少(shao)砂(sha)(sha)型(xing)在澆(jiao)注(zhu)過程中的發氣(qi)量，不使用(yong)受潮(chao)，生(sheng)銹或有油污的冷(leng)鐵和(he)芯(xin)撐等(deng)。
（4）gaishan砂(sha)型(xing)(xing)的(de)透氣性(xing)，選擇(ze)合適的(de)砂(sha)型(xing)(xing)緊實度，提高砂(sha)型(xing)(xing)和型(xing)(xing)芯的(de)透氣性(xing)；合理安排出(chu)氣眼(yan)，使型(xing)(xing)（芯）內氣體能順(shun)利排出(chu)。
（5）提高氣體進入(ru)金屬液(ye)的阻(zu)力.合理設計澆(jiao)注系統(tong),避免澆(jiao)注時卷入(ru)氣體,在(zai)型（芯(xin)）表面涂刷(shua)涂料(liao)以(yi)減少少金屬一鑄型的界面作(zuo)用。
4.縮孔、縮松
縮(suo)孔(kong)、縮(suo)松的預防(fang)措施：
（1）盡量(liang)降低(di)注溫度和澆(jiao)注速度,澆(jiao)注后期的補澆(jiao)要充分到(dao)位(wei)。（2）合理設計(ji)澆(jiao)冒(mao)系統(tong),壁厚小且均勻的鑄件(jian)(jian)要采用同時凝固(gu),壁厚大且不均勻的鑄件(jian)(jian)采用由薄向(xiang)厚的順(shun)序凝固(gu),使鑄鐵平(ping)板鑄件(jian)(jian)得到(dao)充分補縮。（3）在鑄件(jian)(jian)厚斷(duan)面部位(wei),合理放置內(nei),外冷鐵。（4）盡量(liang)減少鑄件(jian)(jian)的熱節部位(wei)。
5.裂(lie)(lie)紋(wen)：裂(lie)(lie)紋(wen)分為(wei)熱(re)裂(lie)(lie)和冷裂(lie)(lie)。熱(re)裂(lie)(lie)主(zhu)要由S引起(qi)，多為(wei)不規(gui)則形狀,裂(lie)(lie)口(kou)處金(jin)屬(shu)表皮(pi)氧化;冷裂(lie)(lie)主(zhu)要由P引起(qi),裂(lie)(lie)口(kou)較直,開裂(lie)(lie)處有金(jin)屬(shu)光(guang)澤(ze),有時出現輕微氧化色。部分鑄鐵平板鑄件采用水爆(bao)清(qing)砂工藝(yi)，亦可(ke)導致裂(lie)(lie)紋(wen)。
裂(lie)紋的預防措施(shi)：
（1）提高砂型(xing)和(he)砂芯的退讓性。（2）嚴格控制(zhi)爐(lu)料及鐵(tie)(tie)水中(zhong)(zhong)的S、P含量。（3）鑄(zhu)鐵(tie)(tie)平(ping)板鑄(zhu)件(jian)壁厚盡量均勻,避免(mian)壁厚的突然改變(bian),條件(jian)允許時(shi),可適(shi)當設置加強筋,兩(liang)截面交(jiao)接部位(wei)采(cai)用圓角(jiao)連(lian)接,以減少(shao)應(ying)力(li)集中(zhong)(zhong)。（4）調節鑄(zhu)鐵(tie)(tie)平(ping)板鑄(zhu)件(jian)各部位(wei)冷卻速度,避免(mian)鑄(zhu)件(jian)局部過(guo)熱,在厚大斷面或熱節處放置冷鐵(tie)(tie),內澆道(dao)適(shi)當分散,使鑄(zhu)件(jian)各部位(wei)溫度趨向均勻,澆冒口(kou)當應(ying)阻(zu)礙(ai)鑄(zhu)件(jian)的收(shou)縮。（5）鑄(zhu)鐵(tie)(tie)平(ping)板鑄(zhu)件(jian)澆注后,開型(xing)不能過(guo)早(zao),采(cai)用水爆(bao)清砂工藝的鑄(zhu)件(jian)應(ying)掌握好溫度和(he)時(shi)間。
6.其他鑄造缺陷
（1）鑄件(jian)比(bi)較(jiao)容易變(bian)(bian)形(xing).某些鑄件(jian)加(jia)工后,放(fang)置一段時間后會(hui)出現變(bian)(bian)形(xing)。
預(yu)防措施：適當添加加強筋;適當增加加工(gong)余量;采用反變形工(gong)藝；將鑄(zhu)件(jian)進(jin)行去(qu)應力(li)退火,xiaochu鑄(zhu)件(jian)的內(nei)應力(li)；采用時(shi)效(xiao)處(chu)理。
（2）冷隔 在鑄件上有(you)未完全ronghe的縫隙(xi)或凹坑,其交界邊緣(yuan)是圓滑的。
預防措施(shi)：提高(gao)澆注(zhu)溫度(du)和(he)澆注(zhu)速度(du);gaishan澆注(zhu)系統;澆注(zhu)時不斷流。
（3）澆(jiao)不足 由于(yu)金屬液未完全充滿型腔(qiang)而產(chan)生的鑄件缺肉。預防措施;提高(gao)澆(jiao)注溫度和澆(jiao)注速(su)度;不要斷流和防止跑火(huo);澆(jiao)注后期的點(dian)澆(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。
