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    消失模鑄鋼防止增碳的方法
    信息來(lái)源:www.j2716.cn    發(fā)布時(shí)間:2021.12.31

    一、怎樣防止消失模鑄鋼件增碳

    一、增碳的現(xiàn)象及機(jī)理

    鑄鋼表面增碳的形式表現(xiàn)在幾個(gè)方面:表面增碳、體積增碳、局部增碳和表面脫碳。

    表面增碳:在鋼液充型過(guò)程中,鋼液前沿與固態(tài)模樣之間的氣隙內(nèi)有大量的氫存在。說(shuō)明有固相碳生成。氣體產(chǎn)物可在負(fù)壓作用下滲入涂層而排出鑄型。但固相碳被吸附于涂層壁鑄件的表面,造成鑄件表面增碳。另外,苯乙烯、苯蒸汽在負(fù)壓作用下排出時(shí),冷凝在涂層及周圍的砂子中。吸附在涂料層的液態(tài)物質(zhì),在鋼液凝固、鑄件冷卻過(guò)程中繼續(xù)受到分解,也會(huì)造成鑄件增碳。對(duì)于不同的鑄鋼件,增碳層的0. 1~0. 3mm,增碳量為0. 01%。

    體積增碳:在澆注過(guò)程中,鋼液前沿和模樣之間的動(dòng)態(tài)間隙內(nèi)存在很大的熱量梯度(從室溫到1550℃左右),間隙內(nèi)的熱量從鋼液前沿轉(zhuǎn)移到模樣分解主要靠熱輻射完成。靠近鋼液前沿出溫度高,接近鋼液溫度,該處碳的生成量大,所以充型過(guò)程該處鋼液液面增碳所需動(dòng)力學(xué)熱力學(xué)條件都很充分,此時(shí)容易形成鑄件體積增碳。體積增碳與表面增碳相比是次要的。

    局部增碳:當(dāng)鋼液引入鑄型的方法不當(dāng)時(shí),澆注過(guò)程中液態(tài)產(chǎn)物被卷入鋼液內(nèi)部,進(jìn)而分解為固相碳和氣體,氣體若未能溢出鋼液留在內(nèi)部即導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生:固相碳直接為鋼液所吸收,從而造成鑄件局部含碳量提高,形成鑄件局部增碳。

    表面脫碳:消失模鑄造采用干砂造型,鑄件冷速較慢,凝固后的鑄件表面含碳量會(huì)繼續(xù)發(fā)生變化,冷卻過(guò)程中不表面增碳,還有表面脫碳。表面脫碳在較高溫度下即行終止,而脫碳主要是在鑄件冷卻過(guò)程中形成。在機(jī)理上,脫碳是氧化反應(yīng),主要是基體鐵的氧化和碳的氧化。

    在實(shí)際過(guò)程中,鑄件增碳以何種形式產(chǎn)生,主要取決于在鋼液的急熱沖擊作用下、模樣的熱分解狀態(tài)及其產(chǎn)物與金屬液的作用以何種方式進(jìn)行。

    二、減少增碳的措施

    消失模鑄鋼件表面增碳的影響因素包括鋼液的成份、鑄件壁厚、鑄件的冷卻速度、涂料層的厚度及透氣性、負(fù)壓度、模樣材料、模樣密度、澆冒口工藝、排氣方法、澆注位置、澆注溫度、澆注速度等。

    1.原始鋼液與模樣碳濃度的平衡

    鑄鋼件表面碳濃度的分布,主要取決于模樣分解產(chǎn)物中碳與鋼液中碳的濃度梯度,隨著鋼液中原始碳量的提高,二者的濃度差縮小,可地鑄鋼件表面增碳。鋼液中合金元素對(duì)鑄鋼件表面增碳有很大的影響,如Cr可增加鑄鋼表面的增碳,但可以減少碳層的。

    2.選用低密度或低含碳模樣材料

    模樣材料的變化可顯著降低模樣分解產(chǎn)物中碳的濃度,從而減少鑄件表面的增碳。模樣的密度越低,不僅發(fā)氣量減小,而且生成的固相碳也相應(yīng)減少,所以可使模樣分解產(chǎn)物中碳的濃度降低。低密度的模樣易于氣化,殘存液相少,所以對(duì)鋼液的冷卻作用小,有利于降低鑄鋼局部增碳。對(duì)于一般的鑄鋼件的生產(chǎn),模樣密度適于控制在0.016~0.025g/cm2。生產(chǎn)實(shí)踐表明,共聚模樣材料即可克服EPS模樣材料熱分解產(chǎn)物中殘?zhí)驾^多,也可克服PMMA模樣發(fā)氣量大,澆鑄時(shí)宜產(chǎn)生反噴、嗆火、氣孔等缺陷,可作為鑄鋼件的首先模樣材料。

    在模樣材料中增加脫碳劑,如硼酸、硼砂等,防止其燃燒;也可加入苛性堿、磷酸氫氨鹽類,提高模樣發(fā)火溫度,推遲延緩燃燒,縮短金屬液與模樣熱解產(chǎn)物的作用時(shí)間。

    在模樣中加入阻燃劑,阻止高溫時(shí)裂解燃燒,使其不產(chǎn)生或少產(chǎn)生含含碳固相物。如可加入氯化石蠟、三磷酸鹽、五溴二苯醚、三氧化二銻等,同時(shí)還可加入二苯酰過(guò)氧化物、二月桂酰氧化物等,加速含阻燃劑的模樣轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w。

    3.使用高透氣性涂料

    在鑄鋼件消失模鑄造生產(chǎn)中,涂料是影響鑄鋼件表面增碳的又一個(gè)重要因素。涂料層的透氣性好,可減少增碳量。骨料圓整、力度較粗且集中分布,多空結(jié)構(gòu)的涂料有利于提高涂層的透氣性。另外減少涂層的厚度,也可顯著增強(qiáng)涂層的透氣性。有經(jīng)驗(yàn)表明,涂料層厚度對(duì)增碳的影響程度大于涂料材料的組成。在涂料層透氣性較低的情況下,已經(jīng)形成的碳排除困難,間隙中氣壓增大,提高了模樣材料的氣化溫度,從而形成的固相碳相應(yīng)增多,致使鑄件表面增碳的傾向增大。在涂料中增加氧化性材料,可改變澆鑄過(guò)程中的還原性氣氛,地住件表面增碳。采用石英粉、剛玉粉、錯(cuò)英粉三種涂料,鑄件內(nèi)部出現(xiàn)局部增碳現(xiàn)象,但采用石英粉涂料增碳現(xiàn)象輕。

    4.合理的澆鑄工藝

    澆鑄工藝對(duì)鑄鋼件表面增碳的影響比較復(fù)雜,關(guān)鍵是內(nèi)澆道位置的選擇、設(shè)置的排氣通道和集渣冒口。采用底澆時(shí),鑄件上部的增碳量較大;采用側(cè)鑄或頂鑄時(shí),鑄件頂部增碳的規(guī)律性較差,鑄件下部易出現(xiàn)局部增碳現(xiàn)象。設(shè)置的排氣通道、集渣冒口后;可引導(dǎo)熱解產(chǎn)物的順利排出,利于減輕增碳缺陷。對(duì)于壁厚不均勻的鑄件,內(nèi)澆道開(kāi)設(shè)在薄壁處有利于減輕增碳缺陷。采用較高的澆鑄溫度和適當(dāng)?shù)臐茶T速度,可有利于鋼液的順利充填和熱解產(chǎn)物的順利排出。

    5.合適的型壁負(fù)壓度

    適當(dāng)提高負(fù)壓度,有利于降低鑄件表面的增碳程度。負(fù)壓可降低間隙內(nèi)生成的氣體濃度,使模樣熱解產(chǎn)物中的固相碳數(shù)量減少:同時(shí)負(fù)壓還有利于已生成的固相碳隨著氣體排出型外,進(jìn)而減少鑄件增碳。對(duì)于一般鑄鋼件,負(fù)壓度可控制在0. 03~0. 05Mpa。

    另外,為了減少涂料層中熱解碳進(jìn)一步向高溫鑄件表面擴(kuò)散,鑄件應(yīng)盡早進(jìn)行落砂處理。

    三、結(jié)論

    1.消失模鑄造適合于生產(chǎn)鑄鋼件,采取措施可以生產(chǎn)低碳鋼鑄件;

    2.使用EPS模樣材料可以生產(chǎn)ZG45以上牌號(hào)的鑄鋼件;采用STMMP共聚模樣材料是解決鑄鋼件的措施,同時(shí)控制模樣密度在0. 016~0. 022g/cm2,并采取中空非模樣材料的澆道,在模樣的適當(dāng)部位開(kāi)設(shè)排氣通道可鑄件增碳;

    3涂料的選擇是減少鑄鋼件增碳的措施,在涂料中增加合適的附加物可地控制鑄件增碳;

    4在工藝措施中,澆冒口的設(shè)計(jì)重要,應(yīng)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)合理地設(shè)置澆冒口系統(tǒng)。適當(dāng)提高澆鑄溫度,有利于減少鑄件增碳;適當(dāng)控制負(fù)壓度,也是減少鑄鋼增碳的措施。

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