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不鏽鋼鑄件如何解決縮松類缺陷

文章出處:精密鑄造廠 人氣:发表时间:2019-03-08 11:32

  在閥門不鏽鋼鑄件的鑄造出産中,常會出現縮松和攙和類缺陷,本文結合閥門不鏽鋼鑄件的出産實踐,首要分析不同種類攙和和縮松缺陷的構成機制,提出工藝控制的技術思路和辦法,爲鑄鋼閥門的出産供應技術參閱。
  1攙和類缺陷
  1.1攙和類缺陷的類型
  一般所說的攙和類缺陷,包括:砂、渣、雜三種[4]。鑄鋼閥門經常出現的攙和類缺陷包括以下情況。
  (1)在一些鑄件的下型部位挨近芯子下面,加工時常常暴露出存在纖細白點,方位在表層4~6mm的厚度內,若加工余量大則可去掉,若加工余量小,則需求現場焊補搶救,增大費用。
  (2)一些鑄件在挨近內澆道附近有沖砂、結疤、粘砂等現象。
  (3)一些鑄件上表面部分處有較大面積的贓物(攙和物),並常有渣孔、氣孔。
  (4)單個較大的不鏽鋼鑄件,上表面或周圍面上部出現印痕、皺紋,橘皮和麻坑也有發生,修補打磨工作量較大。以上是肉眼可見的微觀缺陷。經X射線探傷時,常常反映出纖細的攙和物很多,僅僅未超支,鑄件仍合格。爲了獲得優質鑄件,前進內涵質量,也需求對此類缺陷進行控制。
  1.1.1掉砂(砂眼)
  內因:鑄型的強度較低,部分緊實度不可;或者水玻璃砂的CO2硬化效果不理想。
  外因:澆注進程中流速過大、紊流,沖擊鑄型,或下芯合箱時掉砂。
  (1)鑄型強度與水玻璃參加量及CO2硬化的工藝有關。必要時可對硬化後的鑄型進行烘烤以前進強度。一般來說,水玻璃參加量爲6.5%~7.5%是比較適宜的。僅僅面砂(新砂)厚度不均,對吹氣要求較高,要均勻,深淺適中。
  (2)鑄型遭到的活動沖擊,是因鋼液流速過大所引起。可在橫澆道上增設阻流段,增大活動阻力,下降活動速度,在工藝規劃時選用大孔出流理論核算澆注系統截面積,完結大流量、低流速、平穩潔淨地充填。
  (3)下芯操作方面也應詳盡,防止或許的掉砂。
  1.1.2夾渣
  夾渣(渣眼)剩余,屬外來非金屬攙和物。
  一次渣:鋼液熔煉和處理進程中生成的剩余隨流進入型腔。大多歸于人工或澆注系統擋渣效果不理想所形成的。
  二次渣:澆注進程中鋼液氧化構成的剩余進入型腔。大多歸于內澆道嚴峻射流所形成的。
  對鑄鋼來說,充填進程中金屬液和型腔中的氣體、造型材料相互效果,發生Al2O3、SiO2、MnO、FeO等組成淩亂的二次剩余(首要是矽質玻璃基和剛玉X2Al2O3晶體),進入型腔後構成表面或內部渣孔。
  用鋁終脫氧,構成Al2O3,若粒徑小于5m,其在10~30min內難以調集長大,抵達肉眼可見的微觀夾渣物浮出,只能彌散分布于鋼液中。實踐標明,濕型出産不鏽鋼鑄件,用鋁終脫氧,易在上表面或周圍面處構成夾渣。水玻璃CO2硬化砂,因爲其間含有水分,在未烘幹的情況下,也常出現夾渣缺陷。
  1.1.3攙和物
  包括內生的氧化物、硫化物,如FeO、MnO、MnS等,至凝聚後期偏析所形成的(偏析攙和物),原本其體積很小,處于凝聚進程中浮不出來,就會成爲細小攙和質點。一般情況下不作爲缺陷處理。
  1.2成因分析
  以上問題,會合反映出鑄件的澆注工藝不甚合理[5]。首要問題是內澆道截面積偏小,導致澆注速度慢,充型時間偏長;一同,內澆道的出流速度又或許偏大,射流嚴峻,卷進氣體,或構成紊流,引起鋼液進入型腔的進程中發生氧化,生成較多的二次攙和物(如MnO、SiO2、Al2O3、FeO等)。這些攙和物的分布或許有3種情況:一部分浮在液面上構成氧化膜,隨流上升,被上升的鋼液沖破分向四周,隨即粘附在型腔表面,構成流痕、皺紋。一部分比較渙散纖細的攙和物,自身在鋼液中上浮速度小,在澆注速度也小的情況下,鋼液因爲溫度下降較多,粘度增大,使這些氧化攙和上浮到必定高度處逗留下來,特別簡單粘附在芯子的下表面處,故此處機加工後比較顯著。也不排除鑄件上表面處相同存在這類白點。一部分攙和物上浮到鑄件表面處構成表面渣孔、氣孔,清砂後肉眼看不見,噴丸後出現坑洞、麻點。
  因爲內澆道出流速度大,沖壞型芯,帶起砂團,或沖刷掉一些小砂粒,形成砂眼、白點甚或夾砂結疤缺陷。
  選用翻轉式澆包澆注時,扒渣不淨,擋渣不嚴,鋼液上面的贓物隨流進入型腔,而澆注系統自身的撇渣功用又不強,贓物上浮至鑄件頂部,若不能進入冒口,則留下玻璃質剩余,噴丸後出現凹坑、麻點等。
  會合的原因是內澆道截面積偏小,導致出流速度過大,氧化嚴峻;且澆注速度偏小,澆注時間長,鋼液降溫太多,粘度增大,非金屬攙和物、砂粒、剩余等未能及時上浮進入冒口[5]。
  1.3防止辦法
  1.3.1改進澆注系統規劃和澆注工藝
  澆注系統截面尺度的規劃,應保證完結大流量低流速平穩潔淨地充填[5,6]。
  (1)加大澆注系統各單元的過流截面積,特別是內澆道的截面積,以求減小出流速度,完結平穩充填,防止鋼液的氧化。澆注系統規劃時,若按傳統的奧藏公式核算,一般偏小20%~25%。假設澆注重量中不包括澆注系統的重量,則核算過失更大(因爲不鏽鋼鑄件的工藝出品率低),可在此基礎上加大。爲了前進核算精度,主張按照大孔出流澆注系統規劃辦法核算澆注系統截面積,成果比較准確合理[5],一同留意按澆注效果及時調整批改。
  (2)選用敞開式澆注系統,特別是一些較大的鑄件。使內澆道截面積大于前面的2個單元。只要內澆道截面積大,才能下降出流速度,完結平穩潔淨地充填,以防止噴射、紊流、氧化、沖砂及內澆道部分過熱等。假設選用底注式或中注式澆注系統,應特別側重敞開。因爲底注、中注辦法,直澆道壓頭高,一開始出流速度就很大。
  (3)底注或中注,應保證快速澆注。因爲底注、中注充型完畢後,進入冒口的鋼液經曆了較長的旅程和時間,溫度最低,而鑄件下部因爲有剛進來的高溫鋼液,溫度高,在鑄件高度方向上,構成反的或倒的溫度梯度,既不利于攙和物上浮進入冒口,也不利于頂部冒口由下而上次第凝聚補縮。快澆,充型時間短,有利于減小底注和中注的鑄件上下溫差,有利于攙和物上浮進入冒口。
  (4)加強澆注系統的擋渣功用
  澆注系統中有擋渣功用的首要組元是橫澆道,橫澆道截面積大,流速減慢,渣簡單上浮(橫澆道頂面上的玻璃狀剩余)。據此,橫澆道截面積的規劃很重要,條件是橫澆道要充溢活動。
  選用漏包底注具有出色的擋渣效果。
  但不是所有剩余都能擋住,剩余越小上浮速度越慢,易隨流進入型腔,構成渣孔。
  (5)要求澆注工必定要保證滿流澆注。即認流要快,澆注系統必定要充溢(首要指直澆道)。對每種鑄件,工藝上按其澆注重量(包括澆冒口)確定合理的澆注時間,並力求抵達,過失不能太大。加大澆口杯,使澆注進程中澆口杯的鋼液始終保持必定高度,在行將澆滿時提前收包,把握住不在澆口杯內留存鋼液。
  快澆易出現擡箱跑火,應卡緊上下箱,糊好合箱面,防止擡箱跑火。一同,排氣道的總面積(首要是明冒口和出氣孔)應不小于直澆道總面積,防止快澆時型腔內憋氣或嗆火。
  綜上所述,改進澆注系統規劃和澆注工藝,對鑄件的表面質量和內部致密度的前進,有歸納效應。
  1.3.2淨化鋼液
  (1)選用過濾技術
  選用泡蜂窩孔陶瓷過濾器。該品用Al2O3(剛玉)等耐火材料,磷酸二氫鋁作粘結劑,和泡體等混合于1540℃燒結而成,鑄鐵、鑄鋼都能應用,也有用陶瓷孔過濾片的。
  (2)鋼液要精煉,脫氧要徹底,保證爐料無鏽少鏽,出爐後靜置(5min)扒渣。從鑄件表面發生皺皮來看,闡明澆注溫度或許偏低,鋼液氧化比較嚴峻。所以堅持常測溫,保證所需的澆注溫度是重要的工藝控制要素之一。
  2縮松(顯微縮松)
  2.1縮松的構成和部位
  出産中常常發現,一些閥門鑄件鎮壓時有滲漏,如閥門的側法蘭下部與閥體銜接處有縮松;有的閥門雖不滲漏,但X射線探傷查看顯微縮松出現較多,達不到優質品等級。從不同企業鑄鋼閥門的出産情況全體來看,縮松的問題不是十分嚴峻,或者說不很遍及。因爲閥門不鏽鋼鑄件在工藝規劃上較多的側重補縮,安放的冒口尺度大且數量多,一般一個中小型閥門,在3個法蘭處設置3~4個冒口,鑄件中部頂面上設置1個冒口,共4~5個冒口,還要使用金屬補助,加上保溫冒口套的效果,補縮效果應該是很不錯的,僅僅工藝出品率偏低,約50%~55%。
  針對閥門不鏽鋼鑄件的特殊結構和既定澆注方位,常在遠離冒口(垂直或水平方向)的件壁中心發現顯微縮松(X射線探傷)。
  (1)閥門鑄件的本體壁厚比較均勻,而冒口多設置在孔口法蘭加工面處,鑄件本體上一般很少設置冒口,也很少加金屬補助(本體不加工),這樣會導致冒口的有用補縮距離不可,易在件壁構成中心縮松。單個尺度較大的薄壁閥門中,縮松出現較多。
  (2)鑄件角落等部分小熱節處,凝聚比周圍稍慢,未能完結次第凝聚補縮,也易發生細小的縮松。縮松的出現,依然應該歸結到補縮工藝規劃不到位,會合反映爲冒口補縮距離不可。或者是冒口中缺少補縮鋼液,或者是運送距離遠,未能構成出色的楔形補縮通道。
  縮松構成的空泛,其總容積是很小的,所需補縮鋼液的量也很小,但凝聚後期補縮液在枝晶間活動,阻力很大,基本上爲滲流,故冒口補縮的工藝辦法往往事倍功半,即使加大冒口尺度也往往難于濟事。
  2.2防止縮松缺陷的工藝辦法
  工藝改進的思路是,從縮松發生部位起,采納工藝辦法,保證朝向冒口的形補縮通道疏通[5-7]。
  對部分出現的縮松(或內部縮孔),可采納具體辦法加以解決。
  (1)若法蘭底部(下箱)距頂冒口太遠,頂冒口的垂直補縮距離不可,可以恰當加大冒口,延伸補助,或加冷鐵于縮松發生處。
  (2)對挨近冒口處或兩冒口之間很小範圍內出現的縮松,最好采納冷鐵來控制。使用冷鐵時,需求找准縮松發生的方位安放。
  (3)增大冒口有用補縮距離。在一般情況下,冒口有用補縮距離L=4.5T(T爲鑄件壁厚),垂直補縮方向上L可大些,圓筒鑄件平澆L可小些。[6]
  以閥門鑄件的法蘭頂冒口爲例,若壁厚T=4cm,則冒口有用補縮距離L=4.54=18(cm)(假設有結尾區),或許遠小于冒口到法蘭最底處的距離,雖然法蘭端面上冒口下部設有補助,使補縮通道延伸,但法蘭處有較大直徑的芯子,鋼液通過法蘭圓周拐彎抵達底部,補縮距離遠,補縮液活動的阻力大,補縮不到是能理解的。在工藝實踐中,可把法蘭頂部的1個冒口改爲2個冒口,設在法蘭頂部的兩側,縮短補縮活動的距離,可以前進補縮效果。
  也可在法蘭底部簡單發生縮松處安放冷鐵,增大結尾區。
  主張選用成形保溫補助(和保溫冒口套相同,選用絕熱材料做成),保持冒口補縮通道疏通。保溫補助的補縮效果好,可節約金屬液,削減加工量。保溫材料與保溫冒口套的相同,按鑄件形狀和尺度制模成形,造型時埋入,見圖1。在薄壁大件上,冒口加冷鐵仍解決不了的縮松,可考慮在鑄件分型面上遠離法蘭冒口的鑄件出色部位設置側冒口(如圖2),對該區域凝聚後期或許發生的縮松進行補縮,也有減輕中心頂冒口背負的效果。
  但出産中有時發現,在兩個冒口之間(冒口自身距離較近)會發生縮松。這是2個冒口對該處發生熱煩擾[7],加上構成的砂尖散熱不良,延伸了該處的凝聚時間所形成的[4,5];還有或許是兩個冒口通過該處互相流轉(連通器的效果),使此處和冒口同步凝聚,後期得不到補縮出現縮松。防止辦法:可在兩冒口之間加冷鐵,放在芯子上,不要直接放在兩冒口之間,防止對冒口發生反效果。冷鐵放在芯子上,激冷效果不變,但不要阻止件壁的收縮。

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