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(cai)用傳統濕型砂鑄(zhu)造工(gong)藝生產(chan)鑄(zhu)鐵平板鑄(zhu)件，在長(chang)期的生產(chan)中(zhong)，發現鑄(zhu)鋼(gang)件主要(yao)出現以下鑄(zhu)造缺(que)陷，砂眼，粘砂，氣孔，孔，夾(jia)砂結(jie)ba，脹砂等(deng)等(deng)。
1.砂(sha)眼(yan)(yan)：砂(sha)眼(yan)(yan)缺陷處內(nei)部或表面有充塞著(zhu)型(xing)(xing)（芯）砂(sha)的(de)(de)(de)小孔(kong)，砂(sha)眼(yan)(yan)是(shi)一種常見的(de)(de)(de)鑄(zhu)造(zao)缺陷，往往導致鑄(zhu)鐵平(ping)板鑄(zhu)件報廢。砂(sha)眼(yan)(yan)是(shi)由于金屬液從砂(sha)型(xing)(xing)型(xing)(xing)腔(qiang)表面沖下來的(de)(de)(de)砂(sha)粒(li)（塊），或者在造(zao)型(xing)(xing)，合箱操作(zuo)中落人型(xing)(xing)腔(qiang)中的(de)(de)(de)砂(sha)粒(li)（塊）來不及浮入澆冒(mao)系(xi)統，留(liu)在鑄(zhu)件內(nei)部或表面而造(zao)成的(de)(de)(de)。
砂(sha)眼的預防措施：
（1）嚴格控制(zhi)型(xing)砂(sha)性能，提高砂(sha)型(xing)芯的表面強度(du)和緊實度(du)，減少(shao)毛刺和銳角，減少(shao)沖砂(sha)。
（2）合箱前把型腔和(he)砂(sha)芯表面的浮砂(sha)處理干(gan)凈，平穩合箱，如果是明冒口或貫通出氣眼，應避免散砂(sha)從中掉人型腔，合箱后要盡(jin)快澆注。
（3）設(she)置(zhi)正確合(he)理的(de)澆冒系(xi)統，避免(mian)金屬液對型壁和砂芯的(de)沖(chong)刷力過大。
（4）澆口(kou)杯表面(mian)要光滑，不能(neng)有浮砂(sha)。
2.粘砂：在鑄鐵平板鑄件表面上，全部或(huo)部分(fen)覆蓋著(zhu)一(yi)層金屬(或(huo)金屬氧(yang)化物(wu))與砂（或(huo)涂料(liao)）的(de)混(hun)（化）合(he)物(wu)或(huo)一(yi)層燒結構的(de)型砂，致使鑄件表面粗糙(cao)，難于清理。
粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)(sha)(sha)多發生在(zai)型(xing)、芯(xin)表面受熱(re)作(zuo)用強烈(lie)的(de)部位，分機(ji)械粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)(sha)(sha)和化學粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)(sha)(sha)兩種。機(ji)械粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)(sha)(sha)是由金屬液滲(shen)入(ru)(ru)鑄(zhu)型(xing)表面的(de)微(wei)孔中形(xing)成的(de)，當(dang)滲(shen)入(ru)(ru)shendu小于砂(sha)(sha)(sha)粒半徑時，鑄(zhu)鐵平板鑄(zhu)件不形(xing)成粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)(sha)(sha)，只是表面粗糙，當(dang)滲(shen)入(ru)(ru)shendu大于砂(sha)(sha)(sha)粒半徑時， 形(xing)成機(ji)械粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)(sha)(sha)，化學粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)(sha)(sha)是金屬氧化物(wu)(wu)和造型(xing)材料相互進行化學作(zuo)用的(de)產(chan)物(wu)(wu)，與鑄(zhu)件牢固地結合在(zai)一起(qi)而形(xing)成的(de)。
粘砂的預(yu)防(fang)措施(shi)：
（1）選用耐火(huo)度高(gao)的砂(sha)，以提高(gao)型砂(sha)，芯(xin)砂(sha)的耐火(huo)度，原砂(sha)的SiO2含量(liang)(liang)在96（質量(liang)(liang)分數）以上，而(er)且砂(sha)粒應(ying)對粗(cu)些。鑄鐵(tie)平板鑄件的澆(jiao)注溫(wen)度越(yue)高(gao)，壁厚(hou)越(yue)厚(hou)，對原砂(sha)中SiO2含量(liang)(liang)的要求越(yue)高(gao)。
（2）適當降低澆(jiao)注溫度和(he)提高澆(jiao)注速度，減(jian)輕金屬液對砂(sha)型(xing)的熱(re)力學(xue)和(he)物(wu)理(li)化(hua)學(xue)作用。
（3）砂(sha)型緊實(shi)度要高（通常(chang)大于(yu)85）且均勻，減少砂(sha)粒間隙(xi)；型、芯修補到位，不(bu)能有(you)局部疏松。
（4）采用在(zai)高溫下不開裂、不燒結成熔洞(dong)的涂料(liao)。
3.氣孔：在鑄件內部(bu)，表面或近于表面處，有(you)(you)大小不等的(de)(de)(de)(de)(de)光滑孔眼(yan)，形(xing)狀有(you)(you)圓的(de)(de)(de)(de)(de)，長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)及不規則的(de)(de)(de)(de)(de)，有(you)(you)單個的(de)(de)(de)(de)(de)，也(ye)有(you)(you)聚集成片的(de)(de)(de)(de)(de)。顏色(se)(se)有(you)(you)白色(se)(se)的(de)(de)(de)(de)(de)或帶(dai)一層(ceng)暗色(se)(se)，有(you)(you)時覆有(you)(you)一層(ceng)氧化皮。由(you)于氣體的(de)(de)(de)(de)(de)來源和形(xing)成原因不同，氣孔的(de)(de)(de)(de)(de)表現(xian)形(xing)式也(ye)各(ge)不相(xiang)同，有(you)(you)侵入(ru)性氣孔、析(xi)出性氣孔和反應性氣孔。
侵(qin)入性氣(qi)(qi)孔體(ti)積較大，形狀近似梨形，常出(chu)現(xian)在(zai)鑄(zhu)鐵(tie)平(ping)板鑄(zhu)件上部(bu)靠近型芯壁或澆注位置處，主要是由于砂型芯中產(chan)生的(de)氣(qi)(qi)體(ti)侵(qin)入金屬中未能逸出(chu)造成的(de)，梨形氣(qi)(qi)孔小端位置表(biao)明氣(qi)(qi)體(ti)由該處進入鑄(zhu)人件。
析(xi)出性氣(qi)孔多而分(fen)散，一(yi)般位于(yu)鑄(zhu)(zhu)件(jian)表面，往往同一(yi)爐鑄(zhu)(zhu)件(jian)幾(ji)乎都會(hui)出現，主要(yao)是由于(yu)金屬(shu)在熔煉(lian)過(guo)程中吸收的氣(qi)體在凝固(gu)前(qian)未能全部析(xi)出， 在鑄(zhu)(zhu)件(jian)中形成許多分(fen)散的小氣(qi)孔。
反應(ying)性氣(qi)孔(kong)(kong)是由(you)于(yu)金屬一鑄型界面(mian)發生化學反應(ying)而產生的氣(qi)孔(kong)(kong)，因其分布均勻且往(wang)往(wang)在(zai)鑄件表皮(pi)以(yi)下1-3mm處（有(you)時在(zai)一層氧化皮(pi)下面(mian)）出現，所以(yi)又稱為皮(pi)下氣(qi)孔(kong)(kong)。又由(you)于(yu)這種氣(qi)孔(kong)(kong)多呈細(xi)長(chang)形針孔(kong)(kong)狀，其長(chang)軸與(yu)鑄件表面(mian)垂直，又可將其稱為針孔(kong)(kong)。
氣孔的預(yu)防(fang)措施：
（1）采用潔凈干(gan)燥的(de)(de)爐(lu)料，限制含氣(qi)量(liang)較多的(de)(de)爐(lu)料的(de)(de)使用，降(jiang)低熔煉(lian)時(shi)金屬的(de)(de)吸氣(qi)量(liang)；澆(jiao)包要烘干(gan)燙包；可以適(shi)當提高澆(jiao)注溫(wen)度以利于(yu)氣(qi)體擴散。
（2）澆注鑄(zhu)鐵平板時控制好壓頭和速度(du)，保證鋼水(shui)平穩充填砂型型腔，避(bi)免產生紊流，防止卷入氣(qi)體。
（3）減少發氣量(liang)，控制型（芯）砂(sha)水分及發氣原(yuan)料的(de)含量(liang)，減少砂(sha)型在澆注過程(cheng)中的(de)發氣量(liang)，不使用受(shou)潮，生銹(xiu)或有油污的(de)冷(leng)鐵和芯撐(cheng)等。
（4）gaishan砂(sha)型(xing)(xing)的(de)透(tou)(tou)氣性(xing)(xing)，選擇合適的(de)砂(sha)型(xing)(xing)緊實度，提高砂(sha)型(xing)(xing)和型(xing)(xing)芯的(de)透(tou)(tou)氣性(xing)(xing)；合理安排出(chu)氣眼，使型(xing)(xing)（芯）內(nei)氣體能順利排出(chu)。
（5）提(ti)高氣(qi)體進入金屬液的(de)阻(zu)力.合理(li)設計(ji)澆(jiao)注(zhu)系統,避免澆(jiao)注(zhu)時卷(juan)入氣(qi)體,在型（芯）表面涂刷涂料以減(jian)少(shao)少(shao)金屬一(yi)鑄型的(de)界面作用(yong)。
4.縮孔、縮松
縮(suo)孔、縮(suo)松的預(yu)防(fang)措施(shi)：
（1）盡量降低注(zhu)溫(wen)度和澆(jiao)(jiao)注(zhu)速度,澆(jiao)(jiao)注(zhu)后期的(de)(de)補澆(jiao)(jiao)要(yao)充分(fen)(fen)到位(wei)(wei)。（2）合理(li)設計澆(jiao)(jiao)冒系(xi)統,壁厚小且均(jun)勻的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)件(jian)要(yao)采用(yong)同時凝固(gu),壁厚大且不均(jun)勻的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)件(jian)采用(yong)由薄向厚的(de)(de)順(shun)序凝固(gu),使鑄(zhu)(zhu)鐵平板鑄(zhu)(zhu)件(jian)得到充分(fen)(fen)補縮。（3）在鑄(zhu)(zhu)件(jian)厚斷面部位(wei)(wei),合理(li)放置內(nei),外冷鐵。（4）盡量減(jian)少鑄(zhu)(zhu)件(jian)的(de)(de)熱節部位(wei)(wei)。
5.裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋：裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋分為熱(re)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)和冷裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)。熱(re)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)主要由(you)S引起(qi)，多為不規則形(xing)狀,裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)口處(chu)金(jin)(jin)屬表皮(pi)氧化;冷裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)主要由(you)P引起(qi),裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)口較直,開裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)處(chu)有(you)金(jin)(jin)屬光澤,有(you)時出現(xian)輕微氧化色。部分鑄鐵平板鑄件(jian)采用水(shui)爆清砂工藝，亦可導致裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)紋。
裂紋(wen)的預防措施(shi)：
（1）提高砂(sha)型(xing)和砂(sha)芯的退讓(rang)性。（2）嚴(yan)格控制(zhi)爐(lu)料及鐵水中的S、P含量(liang)。（3）鑄(zhu)鐵平(ping)板(ban)鑄(zhu)件(jian)(jian)壁厚盡量(liang)均勻(yun)(yun),避(bi)免(mian)壁厚的突然(ran)改(gai)變,條件(jian)(jian)允(yun)許時(shi),可適當(dang)設置加強筋,兩截面(mian)交接部位(wei)采用圓角連(lian)接,以減少應(ying)(ying)力集中。（4）調節(jie)鑄(zhu)鐵平(ping)板(ban)鑄(zhu)件(jian)(jian)各部位(wei)冷(leng)卻速(su)度(du)(du),避(bi)免(mian)鑄(zhu)件(jian)(jian)局部過熱,在厚大斷(duan)面(mian)或熱節(jie)處放(fang)置冷(leng)鐵,內澆(jiao)(jiao)道適當(dang)分散,使鑄(zhu)件(jian)(jian)各部位(wei)溫度(du)(du)趨向均勻(yun)(yun),澆(jiao)(jiao)冒口當(dang)應(ying)(ying)阻礙鑄(zhu)件(jian)(jian)的收縮。（5）鑄(zhu)鐵平(ping)板(ban)鑄(zhu)件(jian)(jian)澆(jiao)(jiao)注后,開型(xing)不能過早,采用水爆(bao)清砂(sha)工藝(yi)的鑄(zhu)件(jian)(jian)應(ying)(ying)掌握好(hao)溫度(du)(du)和時(shi)間。
6.其他(ta)鑄(zhu)造缺(que)陷
（1）鑄(zhu)件(jian)比較容(rong)易變(bian)形.某些(xie)鑄(zhu)件(jian)加(jia)工后(hou),放置一段(duan)時間后(hou)會出(chu)現(xian)變(bian)形。
預(yu)防措施(shi)：適當(dang)(dang)添加加強筋;適當(dang)(dang)增(zeng)加加工(gong)余量;采用反(fan)變(bian)形工(gong)藝；將鑄(zhu)(zhu)件進行(xing)去(qu)應力(li)退(tui)火,xiaochu鑄(zhu)(zhu)件的內(nei)應力(li)；采用時效(xiao)處理。
（2）冷(leng)隔 在鑄件上有未(wei)完全ronghe的(de)縫隙或凹坑(keng),其交界邊(bian)緣是圓滑(hua)的(de)。
預防措施：提高澆注(zhu)溫度(du)和(he)澆注(zhu)速度(du);gaishan澆注(zhu)系統;澆注(zhu)時不(bu)斷(duan)流。
（3）澆(jiao)不(bu)足(zu) 由于金屬液未完全(quan)充滿型腔(qiang)而產(chan)生的鑄件缺(que)肉。預(yu)防(fang)措施;提高澆(jiao)注(zhu)(zhu)溫度和澆(jiao)注(zhu)(zhu)速度;不(bu)要斷流和防(fang)止跑火;澆(jiao)注(zhu)(zhu)后期的點澆(jiao)補(bu)縮到位(wei)。
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。
