鑄鋼件粘砂原因及化解路徑

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本文作者：李紅、孫振國(guó)、劉東偉 單位：沈陽(yáng)鑄鍛工業(yè)有限公司

粘砂原因

足夠的壓力使金屬液滲入砂粒之間。較高的金屬液靜壓力頭。即由鑄件澆注高度和澆注系統(tǒng)形成的壓力。如該壓力超過(guò)砂粒間隙之間毛細(xì)現(xiàn)象形成的抵抗壓力。即P毛=2σCOSθ/r,式中P毛為毛細(xì)壓力；σ為金屬液表面張力；θ為金屬液毛細(xì)管的潤(rùn)濕角；r為毛細(xì)管半徑。就會(huì)形成機(jī)械粘砂。靜壓力頭超過(guò)500mm，鑄造用砂又較粗，多數(shù)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械粘砂。上式也說(shuō)明r越大，即砂粒粒度越粗，P毛越小，即較易產(chǎn)生機(jī)械粘砂；金屬液在鑄型內(nèi)流動(dòng)形成的動(dòng)壓力；鑄型“爆”或“嗆”。即鑄型澆注時(shí)釋放的可燃?xì)怏w與空氣混合并被熾熱金屬液點(diǎn)燃所形成的動(dòng)壓力。

機(jī)械粘砂一經(jīng)開(kāi)始，即便壓力減小，金屬液滲透還會(huì)繼續(xù)進(jìn)行，直到滲透金屬液前沿凝固。即金屬液溫度低于固相線溫度，滲透方可停止。

化學(xué)粘砂最通常的原因是砂型和制芯用原材料耐火度、燒結(jié)點(diǎn)低；石英砂不純；沒(méi)有使用涂料或使用不當(dāng)；澆注溫度過(guò)高；澆注不當(dāng)致使渣子進(jìn)入鑄型等因素造成。

結(jié)合我廠的生產(chǎn)實(shí)際和鑄件粘砂情況來(lái)分析，粘砂即包括機(jī)械粘砂又包括化學(xué)粘砂。鑄件冒口設(shè)計(jì)過(guò)高，壓力頭過(guò)大，容易粘砂。型砂撞實(shí)度不高，砂型、砂芯不致密，容易粘砂。涂料涂刷效果不佳，從操作過(guò)程來(lái)看，涂料涂刷后局部存在不均勻現(xiàn)象，有的地方可見(jiàn)明顯的砂粒，有的地方涂料過(guò)厚，有明顯砂粒的地方就容易粘砂。部分木型外觀質(zhì)量不佳，導(dǎo)致砂型、砂芯表面質(zhì)量差，影響砂型、砂芯表面光潔度，容易粘砂。澆注溫度高，澆注速度滿，澆注過(guò)程中，涂料層容易被烘烤掉，使砂子與鋼水直接接觸，導(dǎo)致粘砂。厚大熱節(jié)處和細(xì)長(zhǎng)孔處，局部溫度過(guò)高，鑄件容易粘砂。排氣系統(tǒng)不好，容易引起鑄型“爆”或“嗆”產(chǎn)生動(dòng)壓力，導(dǎo)致機(jī)械粘砂。再生砂中的殘余Na2O,可用來(lái)增燒結(jié)材料中的液相量，作為型砂的組成物，將劇烈產(chǎn)生型砂燒結(jié)。

工藝措施

通過(guò)分析查找出我廠鑄鋼件粘砂的主要原因，特制定如下工藝措施，防止鑄件粘砂。合理設(shè)計(jì)冒口，避免冒口過(guò)高過(guò)大，盡可能減小壓力頭。全面提高型砂撞實(shí)度。雖然石英砂的流動(dòng)性較好，但是造型過(guò)程中仍要撞實(shí)，提高撞實(shí)度是非常重要的操作步驟。通過(guò)提高撞實(shí)度，極大程度上增加了砂粒之間的致密度，盡可能地減小了金屬液進(jìn)入砂粒之間概率。刷好涂料，保證2mm厚且均勻，不得有露出砂粒部分。對(duì)于砂型、砂芯表面坑坑包包的地方，采用涂料配砂子的辦法進(jìn)行修補(bǔ)以及采用砂布磨平的辦法，保證砂型、砂芯的表面光潔度。加強(qiáng)木型外觀的檢查和控制。外觀不合格的木型堅(jiān)決不收，從源頭上杜絕了模具不好帶來(lái)的質(zhì)量隱患。嚴(yán)格按照工藝要求控制好澆注溫度，避免高溫澆注。澆注過(guò)程中大爐盡可能采用雙眼澆注，保證鑄件鋼水的上升速度，避免澆注速度慢而長(zhǎng)時(shí)間對(duì)砂型進(jìn)行烘烤，導(dǎo)致涂料脫落產(chǎn)生粘砂。厚大熱節(jié)處，采用鉻鐵礦砂砂，細(xì)長(zhǎng)孔處采用寶珠砂配鉻鐵礦砂。鉻鐵礦砂有急冷作用，可起到外冷鐵的作用，也能在遇到鋼水時(shí)燒結(jié)形成屏蔽阻礙鋼水與砂芯中間部分砂子接觸，避免粘砂。細(xì)長(zhǎng)孔處采用寶珠砂配鉻鐵礦砂即可避免粘砂又可有利于該處砂芯的清理。在造型和制芯過(guò)程中，要扎排氣孔，上箱和下型相連，最大程度上把澆注過(guò)程中產(chǎn)生的氣體排除型外?？刂坪迷偕百|(zhì)量，盡量減小再生砂殘余Na2O的含量。如提高焙燒溫度，減少CO2砂的應(yīng)用，降低液料的加入量，做好砂線和混砂機(jī)的除塵工作。

鑄件粘砂問(wèn)題的解決情況

采取以上合理的工藝措施，能夠切實(shí)地解決我廠鑄件長(zhǎng)期存在的鑄件粘砂問(wèn)題。從2011年8月份以來(lái)，鑄件粘砂開(kāi)始緩解，尤其是10月份以后，鑄件粘砂問(wèn)題得到較好的控制。

結(jié)尾

鑄件粘砂問(wèn)題搬入新廠區(qū)以來(lái)一直困擾著鑄鋼公司，通過(guò)對(duì)鑄件粘砂機(jī)理的研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際和粘砂的情況，找到了適合我公司的解決粘砂問(wèn)題的工藝措施，并取得較好的效果。鑄件良好的外觀質(zhì)量，節(jié)約了大量的清理費(fèi)用。節(jié)約的清理費(fèi)用包括：每個(gè)月節(jié)約1捆鐵棍（5000元×3噸=1.5萬(wàn)元），5000根碳棒（2元×5000=1萬(wàn)元），1噸焊絲（1.2萬(wàn)元×1=1.2萬(wàn)元），由于補(bǔ)焊導(dǎo)致的回火煤氣費(fèi)用（1萬(wàn)元/爐×20爐=20萬(wàn)元）。即每月節(jié)約總額為1.5+1+1.2+20=23.7萬(wàn)元，一年下來(lái)節(jié)約237萬(wàn)元。