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鑄件氣孔形成的9種因素,5種工藝參數(shù)改進措施

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發(fā)表時間:2020-07-23 08:30

1、皮下氣孔成因分析


皮下氣孔是濕型球墨鑄鐵件常見的鑄造缺陷,所以說它帶有流行性缺陷,且對薄壁鑄件特別敏感,原因是薄壁件凝固速度快,氣體來不及形成氣泡,厚壁件凝固速度慢,氣體形成氣泡后有足夠的時間上浮排出,不會滯留在鑄件表層。

影響皮下氣孔形成的主要因素有:

(1)殘余鎂量和殘余稀土量,當鎂殘留量>0.06%時,皮下氣孔顯著增加。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,濕型球墨鑄鐵件ωMg殘留=0.05%時,皮下氣孔缺陷率為7%,當ωMg殘留=0.065%時,皮下氣孔缺陷率劇增,高達33%。殘留鎂量越高,形成皮下氣孔的傾向性越大。稀土元素會增大鐵液的表面張力,能有效防止皮下氣孔產(chǎn)生傾向,以ωRE殘留=0.025%左右為佳。


(2)鐵液中硫含量高,容易引起皮下氣孔,含硫量越高,情況就越嚴重。這是因為除了有氫致皮下氣孔外,還可能由于H2S氣體而使缺陷情況更為嚴重,球化處理后會產(chǎn)生氧化物和硫化物(包括MgS)渣滓,若扒渣不凈MgS隨鐵液流進型腔,上浮至金屬一鑄型界面的MgS同界面水氣發(fā)生化學反應,反應產(chǎn)物H2S氣體也會形成皮下氣孔。


(3)鋁和鈦的影響,鐵液中Al>0.03%時,皮下氣孔增加,若殘留鋁和殘留鈦兼有時,則皮下氣孔急驟增加,生產(chǎn)實踐證明:球墨鑄鐵件Al<0.03%時,一般不會產(chǎn)生皮下氣孔,但如果同時Ti >0.01%,則會促使鑄件產(chǎn)生皮下氣孔。


(4)鑄型水分>5%時,濕型球墨鑄鐵件易出現(xiàn)皮下氣孔。因為鐵液與鑄型界面上的水分存在化學反應,產(chǎn)生H2、H2S氣體,在鑄件快速凝固時,來不及上浮,就停留在靠近鑄件表面上,形成皮下氣孔。


(5)爐料有水、球化劑和孕育劑吸潮及鐵液中含氫量增加均會導致皮下氣孔較多。


(6)熔渣過多和鐵液氧化夾雜是產(chǎn)生皮下氣孔的重要原因(渣為觸媒導致皮下氣孔產(chǎn)生)。


(7)鐵水出爐溫度低,或澆注溫度低,易形成皮下氣孔。


(8)澆注速度慢,鐵液易氧化、降溫、進渣,易形成皮下氣孔。

上述諸因素單獨出現(xiàn)時,皮下氣孔雖有可能產(chǎn)生,但不會十分嚴重,如果兒種因素同時肴加一起作用,則皮下氣孔傾向大大增加。根據(jù)我公司鑄造廠的生產(chǎn)實踐,逐一對上述因素進行對照、分析、排查,最后確定其中、


(9)三種因素的影響較為嚴重。硫?qū)裥颓蚰T鐵件皮下氣孔的影響機理,目前尚無系統(tǒng)確切的理論依據(jù),但原鐵液硫含量高易產(chǎn)生皮下氣孔,卻是不爭的事實,原因是高硫鐵液易形成較多的硫化物夾雜物(MnS、FeSMeS),引起渣產(chǎn)生皮下氣孔,另外,熔煉與處理過程中形成氧化物熔渣(FeO、MnO、AlOSiO),鐵液與型砂表面水分發(fā)生反應生成的氧化物熔渣等,都可能成為氣體形核的襯底,吸附氣體分子聚集成氣泡,鐵液中殘留鎂量過高,鎂在脫硫、脫氧時產(chǎn)生的氧化物和硫化物越多,球墨鑄鐵的皮下氣孔會急劇增加,將澆注溫度提高到1380℃以上,可以有效地防止皮下氣孔,實質(zhì)上鐵液溫度越高,夾雜物越少,其原因是:一方面氧化反應在高溫下不易進行;另一方面高溫下夾雜物易于上升排除。


另外,涉及到鐵液的化學成分、熔煉溫度和純凈度,這是鐵液冶金質(zhì)量的3個主要指標。化學成分控制得越嚴格,有害元素硫含量越低;鐵液溫度越高,夾雜物越少;鐵液的冶金質(zhì)量越高,則產(chǎn)生皮下氣孔的可能性越小。所以,提高鐵液冶金質(zhì)量,是生產(chǎn)濕型球墨鑄鐵件中防止皮下氣孔的關鍵控制環(huán)節(jié)。

2、防止皮下氣孔的工藝措施


防止皮下氣孔的工藝措施主要有:


①脫硫處理。所謂脫硫,就是盡量將鐵液中的硫向爐渣中轉(zhuǎn)移,并隨之排除,鐵液中FeS量越少,脫硫效率也就越高,適當提高脫硫渣的堿度與鐵液溫度、減少爐渣中氧化亞鐵的含量,有利于促進脫硫,因此,加大爐渣量,提高熔渣的流動性、加強攪拌、提高鐵液與熔渣溫度都有利于脫硫的充分進行,及時扒渣,防止回硫。采用爐外脫硫處理的方法,利用由碳化鈣和氧化鈣組成的鑄造專用工業(yè)電石作為脫硫劑進行脫硫處理,加入量約占鐵液質(zhì)量的0.5%~1.5%。


②提高鐵液純凈度為了提高鐵液的純凈度,減少熔渣。曾采用在小澆包內(nèi)加集渣劑二次除渣的措施,皮下氣孔的數(shù)量(出現(xiàn)個數(shù))有所減少,但未得到根除。在鑄型表面抖敷冰晶石粉可以消除皮下氣孔,但使用情況表明并不理想。鑄件清理后,表面仍會出現(xiàn)一些小的渣孔,有時與皮下氣孔轉(zhuǎn)變成的小凹坑極為相似,表面質(zhì)量仍不符合產(chǎn)品質(zhì)量要求,這可能是冰晶石與鐵液中的夾雜物反應(主要指固態(tài)渣)生成液態(tài)溶渣,仍然滯留在鑄件表面無法排除的原因,因此,對球墨鑄鐵件在設計澆注系統(tǒng)時要盡可能加設過濾網(wǎng)和擋渣裝置。


③調(diào)整焦鐵比,優(yōu)化熔煉工藝。提高沖天爐出鐵溫度,有利于消除和減輕遺傳性和提高鑄件品質(zhì),因此可以說,沖天爐出鐵溫度的高低,反映了現(xiàn)代鑄鐵的生產(chǎn)水平,爐前測溫達到1470℃以上,同時采用脫硫、集渣措施,特別是在加商品集渣劑時,將定量的冰晶石粉(氟鋁酸鈉Na3AlP6,熔點994)作為熔劑一并加在鐵液表面,并適當攪拌靜置,提高了集渣效果,從而防止了界面鐵液層的吸氫,可以有效地抑制球墨鑄鐵件皮下氣孔的產(chǎn)生,效果顯著,工藝出品率也明顯提高。


④對化學成分的控制。化學成分雖不作為驗收依據(jù),但它是生產(chǎn)高韌性鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵件的前提,嚴格控制和計算爐料配比,控制終硅量(Si<3.0%),在保證鐵素體的條件下盡量降低硅量。另外,含錳量不宜高,過高(Mn>0.65%)時,也會造成渣氣孔,控制Mn<0.30%,可避免鑄態(tài)下形成滲碳體。同時使用低硫、低磷的純凈爐料,嚴格限制白口化和反球化元素含量,也是必須遵循的原則。


⑤提高鑄型的透氣性,有利于減輕皮下氣孔。


⑥采用5t中頻無芯感應電爐熔煉球墨鑄鐵鐵液,皮下氣孔得以控制。電爐熔煉時成分易于控制,鐵液溫度可以升高到1530~1550℃出鐵。由于不使用熔劑,保證了鐵液的純凈度,電爐不用焦炭(特別是高硫焦炭),不會增硫,鐵液的冶金質(zhì)量大大提高和穩(wěn)定,為高質(zhì)量球墨鑄鐵件的生產(chǎn)創(chuàng)造了硬件設施。

3、結(jié)語

熔煉球墨鑄鐵鐵液,在鑄型水分、鐵液中的含氣量、球化元素殘留量及其他有害元素都得到有效控制的情況下,同時提高脫硫、除渣效果,保證鐵液有較高的純凈度,并輔以較高的熔煉處理和澆注溫度,提高鐵液的冶金質(zhì)量是防止皮下氣孔的**有效措施。

轉(zhuǎn)自:鑄造幫


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