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)采用傳統濕型砂鑄(zhu)(zhu)造工藝生產鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)平(ping)板(ban)鑄(zhu)(zhu)件(jian)，在長期(qi)的生產中(zhong)，發(fa)現(xian)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)件(jian)主要(yao)出(chu)現(xian)以下(xia)鑄(zhu)(zhu)造缺陷(xian)，砂眼(yan)，粘砂，氣孔(kong)，孔(kong)，夾(jia)砂結ba，脹砂等等。
1.砂(sha)眼：砂(sha)眼缺(que)陷處內部(bu)或(huo)表面(mian)有充塞著型（芯）砂(sha)的小孔，砂(sha)眼是一種(zhong)常見的鑄(zhu)造(zao)缺(que)陷，往(wang)往(wang)導致(zhi)鑄(zhu)鐵平板鑄(zhu)件報廢。砂(sha)眼是由于金屬(shu)液從砂(sha)型型腔(qiang)表面(mian)沖下來的砂(sha)粒(li)（塊(kuai)），或(huo)者(zhe)在造(zao)型，合箱(xiang)操(cao)作中落人型腔(qiang)中的砂(sha)粒(li)（塊(kuai)）來不及浮入澆冒系(xi)統，留在鑄(zhu)件內部(bu)或(huo)表面(mian)而造(zao)成的。
砂(sha)眼的(de)預防(fang)措(cuo)施：
（1）嚴格控制(zhi)型(xing)砂(sha)性能，提(ti)高砂(sha)型(xing)芯的表面(mian)強度(du)和(he)緊實度(du)，減少毛刺和(he)銳(rui)角，減少沖砂(sha)。
（2）合箱(xiang)前把型腔和(he)砂芯表面的浮砂處理干凈，平穩合箱(xiang)，如果(guo)是明冒口或貫通出氣眼，應避免散砂從中掉(diao)人型腔，合箱(xiang)后(hou)要盡快澆注。
（3）設(she)置(zhi)正確合理的(de)澆冒系統，避免金屬液對型壁和砂芯的(de)沖刷力過(guo)大。
（4）澆(jiao)口杯(bei)表面(mian)要光滑，不能(neng)有(you)浮(fu)砂(sha)。
2.粘砂：在鑄鐵(tie)平(ping)板鑄件表面(mian)上，全部或部分覆蓋著一層(ceng)金(jin)屬(shu)(或金(jin)屬(shu)氧(yang)化物)與砂（或涂料）的(de)混（化）合物或一層(ceng)燒(shao)結構的(de)型砂，致使(shi)鑄件表面(mian)粗(cu)糙，難于(yu)清理(li)。
粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)多發生在型(xing)、芯表(biao)面(mian)受熱作用強烈的(de)部位，分(fen)機械粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)和(he)化學(xue)粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)兩種。機械粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)是由金(jin)屬(shu)液滲入(ru)(ru)鑄型(xing)表(biao)面(mian)的(de)微孔(kong)中形成的(de)，當(dang)滲入(ru)(ru)shendu小于砂(sha)粒(li)半(ban)徑(jing)時(shi)，鑄鐵平(ping)板鑄件(jian)不形成粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)，只是表(biao)面(mian)粗糙，當(dang)滲入(ru)(ru)shendu大于砂(sha)粒(li)半(ban)徑(jing)時(shi)， 形成機械粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)，化學(xue)粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)是金(jin)屬(shu)氧化物和(he)造型(xing)材料相互進(jin)行(xing)化學(xue)作用的(de)產物，與鑄件(jian)牢固地(di)結合在一起(qi)而形成的(de)。
粘砂(sha)的預防措施：
（1）選用耐(nai)火度高(gao)的砂(sha)，以(yi)提(ti)高(gao)型砂(sha)，芯砂(sha)的耐(nai)火度，原(yuan)砂(sha)的SiO2含量在96（質量分數）以(yi)上，而且砂(sha)粒應對(dui)(dui)粗些。鑄鐵(tie)平板鑄件的澆注(zhu)溫度越高(gao)，壁厚(hou)越厚(hou)，對(dui)(dui)原(yuan)砂(sha)中SiO2含量的要求越高(gao)。
（2）適當降低澆注溫度和提(ti)高澆注速度，減(jian)輕金屬液對砂型的熱力學和物理(li)化學作用(yong)。
（3）砂(sha)型(xing)緊實(shi)度要高(gao)（通常大(da)于85）且均勻，減少砂(sha)粒間隙；型(xing)、芯修補到位(wei)，不能有局(ju)部(bu)疏松。
（4）采用在高溫下不(bu)開裂、不(bu)燒結成熔洞的涂(tu)料。
3.氣(qi)(qi)孔(kong)：在鑄(zhu)件內部，表(biao)面或(huo)(huo)近于(yu)表(biao)面處，有大小不(bu)(bu)等的(de)(de)(de)光滑孔(kong)眼，形(xing)狀有圓的(de)(de)(de)，長(chang)的(de)(de)(de)及不(bu)(bu)規則的(de)(de)(de)，有單個的(de)(de)(de)，也有聚(ju)集成片的(de)(de)(de)。顏(yan)色有白色的(de)(de)(de)或(huo)(huo)帶(dai)一層暗色，有時覆有一層氧(yang)化皮。由(you)于(yu)氣(qi)(qi)體的(de)(de)(de)來源和形(xing)成原因不(bu)(bu)同(tong)，氣(qi)(qi)孔(kong)的(de)(de)(de)表(biao)現形(xing)式也各不(bu)(bu)相(xiang)同(tong)，有侵入性氣(qi)(qi)孔(kong)、析出(chu)性氣(qi)(qi)孔(kong)和反(fan)應性氣(qi)(qi)孔(kong)。
侵入性氣(qi)孔(kong)(kong)體積(ji)較大，形(xing)狀近似(si)梨形(xing)，常出現在鑄(zhu)鐵平板鑄(zhu)件(jian)上部靠近型(xing)芯(xin)壁或澆(jiao)注位置處(chu)，主要是由于砂(sha)型(xing)芯(xin)中產生(sheng)的氣(qi)體侵入金屬中未能(neng)逸出造成(cheng)的，梨形(xing)氣(qi)孔(kong)(kong)小端(duan)位置表明氣(qi)體由該處(chu)進入鑄(zhu)人件(jian)。
析出性氣(qi)孔多(duo)而分散(san)，一(yi)般位于鑄(zhu)件表面，往(wang)往(wang)同一(yi)爐鑄(zhu)件幾(ji)乎都會出現，主要是由于金屬在(zai)熔煉過程中(zhong)吸收(shou)的氣(qi)體在(zai)凝固(gu)前(qian)未能全(quan)部析出， 在(zai)鑄(zhu)件中(zhong)形成許多(duo)分散(san)的小氣(qi)孔。
反應(ying)性氣(qi)孔(kong)是由(you)于金屬一鑄(zhu)型界面發(fa)生化學反應(ying)而產生的(de)氣(qi)孔(kong)，因(yin)其分(fen)布(bu)均勻(yun)且往往在鑄(zhu)件(jian)表皮(pi)以(yi)下1-3mm處(chu)（有時在一層氧化皮(pi)下面）出現(xian)，所(suo)以(yi)又(you)稱為皮(pi)下氣(qi)孔(kong)。又(you)由(you)于這(zhe)種氣(qi)孔(kong)多呈細(xi)長形針孔(kong)狀，其長軸與(yu)鑄(zhu)件(jian)表面垂直，又(you)可將其稱為針孔(kong)。
氣孔的預防措(cuo)施(shi)：
（1）采用(yong)潔(jie)凈干燥的(de)爐料，限制含氣(qi)量較多的(de)爐料的(de)使用(yong)，降低熔煉時金屬的(de)吸氣(qi)量；澆(jiao)包要烘干燙包；可以適(shi)當提高澆(jiao)注溫度(du)以利于氣(qi)體擴(kuo)散。
（2）澆注(zhu)鑄鐵平(ping)板時控制好壓頭和速度，保證鋼水平(ping)穩(wen)充(chong)填砂型(xing)型(xing)腔，避免產生紊流，防(fang)止(zhi)卷入氣體。
（3）減少發(fa)氣(qi)量(liang)(liang)，控制型（芯）砂水分及發(fa)氣(qi)原(yuan)料的含量(liang)(liang)，減少砂型在澆注過(guo)程中的發(fa)氣(qi)量(liang)(liang)，不使用受潮，生銹或有(you)油污(wu)的冷(leng)鐵和芯撐等。
（4）gaishan砂型(xing)(xing)的(de)透氣(qi)性，選擇合適的(de)砂型(xing)(xing)緊(jin)實度(du)，提高砂型(xing)(xing)和型(xing)(xing)芯的(de)透氣(qi)性；合理安(an)排出氣(qi)眼，使型(xing)(xing)（芯）內氣(qi)體能順利排出。
（5）提高(gao)氣體進入(ru)金屬(shu)(shu)液的(de)阻力.合理設計澆注系統,避免澆注時卷入(ru)氣體,在型(xing)（芯）表面(mian)(mian)涂刷涂料以減(jian)少少金屬(shu)(shu)一鑄(zhu)型(xing)的(de)界面(mian)(mian)作用。
4.縮孔、縮松
縮孔、縮松的(de)預防措(cuo)施：
（1）盡量(liang)降(jiang)低注(zhu)溫度(du)和(he)澆(jiao)(jiao)注(zhu)速度(du),澆(jiao)(jiao)注(zhu)后期的補澆(jiao)(jiao)要充(chong)(chong)分到位。（2）合理(li)設計澆(jiao)(jiao)冒系統,壁(bi)厚(hou)小且(qie)均勻的鑄(zhu)(zhu)(zhu)件要采用同時凝(ning)固,壁(bi)厚(hou)大且(qie)不均勻的鑄(zhu)(zhu)(zhu)件采用由(you)薄向(xiang)厚(hou)的順(shun)序(xu)凝(ning)固,使鑄(zhu)(zhu)(zhu)鐵平板鑄(zhu)(zhu)(zhu)件得到充(chong)(chong)分補縮(suo)。（3）在鑄(zhu)(zhu)(zhu)件厚(hou)斷面部位,合理(li)放置(zhi)內(nei),外冷鐵。（4）盡量(liang)減少鑄(zhu)(zhu)(zhu)件的熱(re)節部位。
5.裂(lie)(lie)紋：裂(lie)(lie)紋分為熱裂(lie)(lie)和冷裂(lie)(lie)。熱裂(lie)(lie)主要(yao)由S引起(qi)，多為不規則形狀,裂(lie)(lie)口處金(jin)屬表皮氧化(hua);冷裂(lie)(lie)主要(yao)由P引起(qi),裂(lie)(lie)口較直,開裂(lie)(lie)處有金(jin)屬光澤,有時出現(xian)輕(qing)微氧化(hua)色。部(bu)分鑄鐵平板鑄件(jian)采用水爆清砂工(gong)藝(yi)，亦可導致裂(lie)(lie)紋。
裂紋的預防措施：
（1）提高砂(sha)型和砂(sha)芯的退讓性。（2）嚴格控制爐料及鐵水中(zhong)的S、P含量(liang)。（3）鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)鐵平板鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)壁(bi)厚(hou)盡量(liang)均勻(yun)(yun),避免壁(bi)厚(hou)的突然改變,條件(jian)允(yun)許時(shi),可適當(dang)設置加強筋(jin),兩截面(mian)(mian)交接部位采(cai)用圓角連(lian)接,以減(jian)少(shao)應(ying)力(li)集中(zhong)。（4）調節鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)鐵平板鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)各(ge)部位冷卻(que)速度(du),避免鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)局部過(guo)熱(re)(re),在厚(hou)大斷面(mian)(mian)或熱(re)(re)節處放置冷鐵,內澆(jiao)道適當(dang)分散,使鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)各(ge)部位溫度(du)趨向均勻(yun)(yun),澆(jiao)冒口(kou)當(dang)應(ying)阻(zu)礙鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)的收縮。（5）鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)鐵平板鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)澆(jiao)注后(hou),開(kai)型不(bu)能過(guo)早,采(cai)用水爆清砂(sha)工藝的鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)應(ying)掌握好溫度(du)和時(shi)間(jian)。
6.其(qi)他鑄造缺(que)陷
（1）鑄(zhu)件(jian)比較容易變形.某些(xie)鑄(zhu)件(jian)加工后(hou),放置一段時間后(hou)會出現(xian)變形。
預(yu)防(fang)措(cuo)施：適當添(tian)加加強筋;適當增加加工余量;采用(yong)反變形工藝；將鑄件進行去(qu)應(ying)力(li)退(tui)火,xiaochu鑄件的內應(ying)力(li)；采用(yong)時(shi)效處理(li)。
（2）冷隔 在鑄(zhu)件(jian)上(shang)有未完全(quan)ronghe的(de)(de)縫隙或凹坑(keng),其交界邊緣是圓(yuan)滑的(de)(de)。
預防措施：提高澆注溫(wen)度(du)和澆注速(su)度(du);gaishan澆注系統;澆注時不斷流。
（3）澆(jiao)不足 由于金屬液(ye)未完全充滿型腔而產生的(de)鑄件缺肉。預防措施;提高澆(jiao)注(zhu)溫度和(he)澆(jiao)注(zhu)速(su)度;不要斷(duan)流和(he)防止跑火;澆(jiao)注(zhu)后期(qi)的(de)點澆(jiao)補(bu)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。
