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消失模增碳问题的探讨

作者: 发布时间:2014-12-29 浏览次数:1360
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内容摘要:消失模铸造适合生产铸钢件,采用一定防范措施可以生产低碳钢铸件,浇注工艺措施中,浇道、冒口、排气孔的设计也至关重要,另外浇注温度、负压度的控制也是减少增碳必不可少的措施。

 

关键词:增碳  原料  温度  浇注工艺

 

1958年.英国铸造专家索耶发明了用可发性泡沫塑料模型制造金属铸件的专利技术并取得了专利,该专利技术在当时的铸造生产过程中,只是取代了木型模具,大大降低了形不成批量的个体铸件生产成本,但依然是型沙造型,效率低,局限性强,后来经过世界各国铸造专家的共同开发,该专利于上世纪70年代逐步形成干沙造型、真空固型的浇注模式,并于90年代初迅速在全世界发展起来,成为铸造史上的第二代浇注工艺。

随着消失模浇注工艺的纵深发展,由此派生出的各种铸件问题逐步显现出来,比如环保问题等。其中,消失模增碳问题成为当今铸造界一直研究解决的热点问题,尤其用消失模生产低碳钢铸件由于表面增碳,造成硬度增加,机加工困难,焊接性能下降等都极大***了消失模铸造技术在该生产领域的应用,洛阳薪旺冶金材料加工有限公司根据多年来的生产经验总结了造成消失模增碳的几个因素以及减少增碳的若干措施。

一、  造成铸件表面增碳的规律及因素

1.冶炼用料越杂、杂质越大,钢水原始碳浓度就越高,增碳倾向越大。

2.消失模用料密度越大,增碳越明显。

3.铸件形状越复杂、单一面积越小,增碳的不均匀性也越强。

4.浇注温度越低、真空压力越小,增碳越明显。

5.消失模型外层涂料的厚度及材料选用也是影响铸件表面增碳的关键因素。

6.浇注时内外浇道的设置以及浇注方法、速度等的控制也起着至关重要的作用。

7.铸件表面增碳层的深度一般在0.1mm--0.3mm之间(查阅相关文献)。增碳量为10个点以下(0.06%-0.10%之间)

8.钢水初始充盈的位置与铸件冒口接近的位置增碳幅度几乎为1/10,也就是说越接近冒口位置增碳越明显。

根据相关文献报道:聚苯乙烯产物(可发性EPS塑料颗粒)除使部分铸件表面增碳外,对铸件的力学性能几乎没有影响。

二、  控制减少铸钢件表面增碳的措施

1.冶炼前将原料按碳含量高低分类,去掉原料表面多余杂质,并采用一系列冶炼脱碳方法,(比如吹氧脱碳等),使钢水原始碳浓度控制在0.1%以下,为后续工作奠定基础。

2.模样采用中空成型,且在保证强度以及铸件表面光洁度的前提下,适当降低模样密度,一般将EPS颗粒预发直径控制在0.8mm-1.5mm左右,可减少增碳几率。

3.铸件体积越小,形状越复杂,成型模样壁厚应相应减小,预发颗粒也相应增大至2mm以上,从而控制减少铸件表面增碳的不均匀性。

4.出钢温度应在1650℃-1680℃之间,充分镇静后,浇注温度控制在1600℃-1630℃之间,真空沙箱单个压力应在-0.04MPa以上,使浇注过程中模样迅速气化,也能把依附在半液态铸件表面的部分游离碳分子随真空抽走。

5.在保证强度的前提下,模样外层涂料厚度不应大于2mm,涂料主要原料采用200目以上精致石英粉,根据相关文献报道石英粉、钢玉粉、锆英粉,三种涂料相比只有石英粉增碳现象***轻,且透气性好,耐火度高,可有效抑制铸件表面增碳。

6.根据薪旺冶金材料加工有限公司多年生产铝用阳极钢爪的经验,我们在生产六腿钢爪时,采用底部浇注法,也就是将φ40浇道直接连接在导杆焊接面的下部,上部采用六个补缩冒口,并将宽面的三个冒口连在一起,四角插四根φ40排气管,浇口浇道与另外两个冒口连接,浇注速度为吨钢水耗时100秒,这样可使模样短时间内迅速燃烧,产生的气体90%以上可从预设排气孔排气,有效减少铸件增碳几率。

我们近两年用消失模为阿拉伯国家生产的ZG20铝用阳极钢爪(单重0.7吨,共计3000余件,其碳含量全部控制在0.2%以下,得到了用户的一致认可,无任何质量异议。

三、结论

1.消失模铸造适合生产铸钢件,采取一定防范措施可以生产低碳钢铸件。

2使用EPS模样材料可以生产ZG20以上牌号的铸钢件(采用STMMP共聚模样材料虽说可以从根本上减碳,但价格昂贵。)

3.涂料的选用及配比也是减少铸钢件增碳的有效措施。

4.浇注工艺措施中,浇道、冒口、排气孔的设计也至关重要,另外浇注温度、负压度的控制也是减少增碳必不可少的措施。

现在有一种说法是空壳浇注,即先将模样全部燃烧干净后再实施浇注。此种方法可适用于体积较小且形状简单的铸钢件,但成活率较低,并且对外层涂料要求高,目前还不能算成熟工艺。

 


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