消失模生产低碳钢铸钢件的生产操作与控制措施（转帖）

四海人士

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四海人士

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; _1 L7 v6 M2 `" `' k* Q8 x消失模生产低碳钢铸钢件的生产操作与控制措施（来自网络）
/ C. I% e; {1 J摘要:本文对消失模生产低碳钢铸钢件产品含碳量超标的产生原因进行了仔细分析研究， 提出了具体采用消失模生产低碳钢铸钢件时的生产操作控制工艺技术设计要点，及保证生 产合格低碳钢铸钢件的生产工艺条件与方式方法。
, M2 R( t3 Q3 S# Z消失模铸造作为“绿色铸造项目” 由于其属于绿色环保铸造模式、生产干净快洁、 产品质量好、生产成本低、适用于铸件的大批量生产及特殊件生产的特性、而在国内被越 来越多的厂家企业认可并采用。然而，二年来由于各厂家消失模生产线的建设状况、生产 工艺条件、技术参数等设置的限制，造成生产铸钢件时，铸件表面增碳和低碳钢(ZG25) 铸件含碳量超标的现象较为普遍。从而引发了消失模是否能生产低碳钢铸件的争论话题 来。广大铸造行业的学者、工作者为解决消失模生产铸钢件的增碳问题，已作出了很多成 功的试验与研究，取得了可喜的成绩，并总结出了保贵的生产铸造经验。二年前运城市关 铝设备材料有限公司根椐行业各位学者、老师和工作者的生产经验和方式方法，制定出了 采用消失模生产低碳钢铸钢件的生产操作控制方法进行生产运行控制，圆满地完成了几千 吨的低碳钢铸钢件(ZG25)生产销售任务。将低碳钢铸钢件的生产运行操作控制方法一直 成功地沿用至今。
消失模生产铸造中只要对生产工艺技术参数、生产工艺条件、生产运行操作进行严格 的控制管理，是能生产出产品质量完全合格的低碳钢铸钢件的。现将运城市关铝设备材料 采用消失模铸造生产低碳钢铸钢件的生产操作控制方法工艺技术设计要点，介绍给大家。 供大家在用消失模生产线生产铸钢件，特别是生产低碳钢铸钢件时参考。
1.消失模铸钢件含碳量高的原因分析
采用消失模铸造工艺生产的铸钢件表面、体内或局部表面碳的含量，因铸件模具的材 质、熔炼配料及浇注造型工艺等原因，会使含碳量超出铸件产品质量要求的数值。造成铸 件增碳、渗碳、碳超标的铸造缺陷。仔细研究分析，在采用消失模铸造进行铸钢件的生产 过程中，造成铸件含碳量超标的原因主要有以下几点:
9 h/ E2 ^! S( x" y, T 1.1铸件的模具材料选择不合理。在铸件白模模具材料的选择中，一是含碳量高;二是自 模密度太高。从而造成铸件模具在浇注过程中的热分解时含碳量高，使铸件在浇注充型过 程中液相及雾状游离碳含量高，造成铸钢件的渗碳机率增大。
% e. O% f4 N' Q; ?$ t 1.2在铸钢件的生产熔炼配料中碳含量未严格控制。特别是各种废钢中的含碳量和各种废 钢中是否存在有其它合金成份的材料不明，因为如果有合金钢废料混入熔炼的配料中进行 生产熔炼时，合金元素将会促进碳化物的形成，从而增加了碳在铁液中的溶解度，一是将 8 www.docin.com 造成钢液氧化脱碳的困难，二会产生明显的增碳效应。
1.3铸件的模具组合粘接面多。或模具组合件质量差、组合面不光滑平整，造成模具在组 合粘接时用胶量增大，则其热分解产物的含碳量增高。从而促使了铸件在浇注过程中的渗 碳机率增大。
+ \' b5 w2 A- S! f 1.4白模粘接剂选择不合理。一是对粘接剂的材料质量成份含量未做要求，采用了含碳量 高的粘接剂;二是所选粘接剂的粘接能力差，造成白模组合粘接时的用胶量大;增大了浇 注过程中粘接剂热分解产物的含碳量，而增大了铸钢件的渗碳机率。
2 R; e1 c4 M+ g$ L7 Z 1.5在铸件的浇注系统设置中浇注充型设计不合理。因在生产低碳钢铸钢件时，铸钢件产 品的含碳量低，如果铸件的浇注充型方式设计不合理，则铸造模具热分解产物中碳扩散到 铸件里去的机率增大，而造成渗碳、增碳现象的发生。
1.6铸造模具的涂料层及浇注砂箱中的型砂透气性差。将造成铸件在生产浇注过程中，模 具及模具组合粘接剂遇到浇注钢液进行模具热分解时的热分解产物，不能迅速排出浇注型 腔，而创造出渗碳、积碳的不利工况与条件来。
! c8 q) |7 S5 w) P 1.7铸钢件的浇注系统设置不合理。特别是抽真空系统与浇注砂箱或铸件浇注工艺造型的 配置不合理，造成铸件在浇注过程中，浇注砂箱内的真空度不等、偏差过大，或实际真空 度不足，而真空压力表显示又是符合技术参数要求的错误数值，使模具的热分解产物无法 迅速快捷地排出浇注型腔，造成铸件的渗碳或积碳。
# l2 P5 q3 m: e. n 1.8铸件的浇注造型系统设置不合理。造成铸件模具在浇注时，一是模具的气化时间过长， 二是铸件浇注时的充型方式设置不合理，造成模具的热分解产物不能顺利进入集渣腔或冒 口中，延长了热分解产物中液相和固相的接触反应时间，从而增大了铸件的渗碳机率。
2 C4 r( z1 A; w: l" c1.9铸件的浇注条件设置不合理。如浇注充型的流程设置过长，造成浇注过程中浇注钢液 温度低，特别是对铸件壁厚增大位置，浇注钢液的凝固速度慢，造成液相一固态停留时间 较长，促使了钢液与模具热分解产物的作用时间增长，加大了铸钢件的渗碳与积碳量。
+ e4 a# ^: q+ M) c3 ] 2.消失模生产低碳钢铸件的生产操作控制要点
7 }' k; |  z( c! ]. K 针对消失模生产低碳钢铸钢件时，各种可能造成含碳量超标的原因分析归纳总结后， 对消失模生产低碳钢铸钢件的生产工艺技术参数设计进行修改调整，营造出一个合理可靠 的低碳钢铸钢件浇注工艺技术条件设置系统的生产运行模式，从而保证采用消失模生产合 格的低碳钢铸钢件产品的技术要求。在调整消失模生产低碳钢铸钢件的生产操作控制工艺 技术参数设置时，特别要注意以下几个要点。
2.1采用中频熔炼，要严格控制熔炼碳素钢的配料计算和实际配料、选料、投料的操作。 因配料计算是保证熔炼出成份合格的钢水及含有最少气体与夹杂而铸出优质铸钢件产品 的关键所在。而配料、选料、投料的准确，是铸造出产品质量合格与否的根本保证。因此， 对回炉废钢必须进行严格的分检制度。特别是必须将合金钢废料和材质不清楚的废料挑 除，保证熔炼配料材质的成份符合铸造工艺技术参数的要求，是消失模生产低碳钢铸钢件 操作控制中的第一要务。
2.2选择含碳量低的泡沫塑料或预发珠粒制作铸件模具。目前国内生产的聚苯乙烯泡塑EPS 9 www.docin.com 含碳量为92%;苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚树脂ST姗AC含碳量为69.6%;可发性聚甲基丙 烯酸甲酯EPMMA，含碳量为60.0%:用EPS材质制作铸件模具将使铸件在浇注过程中，钢 水的含碳量增加0.1-0.3%，而采用EPMMA或STMMA材料进行铸件模具制作时，铸件在浇 注过程中因模具材质原因造成的增碳量低于0.05%。
! X" B4 ]0 \; f' `- Q 2.3选择适宜的泡沫密度进行铸件模具的制作。在保证模具制作温度技术要求和铸件生产 浇注时不出现因泡沫塑料质量引起的其他缺陷时，制作模具的泡沫密度越小、泡沫塑料越 少，对减少铸件的渗碳积碳现象越好。
! d' ]& d" T& {% \ 2.4提高铸件模具的制作质量。铸件模具能整体制作时，不应采用组合制作，要尽量减少 模具的粘接面。进行模具粘接结合时要保证模具的粘接组合面光滑平整，尽量减少粘接用 胶量，降低胶的热分解产物量即降低了热分解产物的含碳量。
2.5选用含碳量低或无碳的粘接剂。即应采用负压铸造粘接专用胶进行模具的组合粘接， 而不使用含碳量高的低质普通胶进行粘接。并且在模具组合粘接时，在保证胶的粘接温度 及粘接强度时，要尽量减少粘接剂的用量，从而降低粘接剂的热分解产物。
" }- x! G( j3 ]6 S; a' _& i0 N+ l8 M 2.6选择并确定合理的浇注系统。对铸件的浇注工艺设计，要尽可能使铸件在浇注过程中 有加速模具泡沫塑料的气化作用，尽量减少及错开其热分解产物中液相与固相接触和反应 的时间，从而减少或避免铸件的渗碳现象发生。
0 Q7 x! Q: z  O5 K 2.7选择并确定铸件适宜的浇注温度和浇注速度。因相同的铸件如浇注工艺造型不同，在 相同温度浇注钢液进行铸件浇注时其实际充型温度是完全不相同的。如浇注温度提高，浇 注速度也提高，将造成模具热分解加快而不易完全气化，使热分解的产物在液相中的量增 加，同时因钢液与模具的间隙较小，液相中的热分解物常被挤出间隙后，被挤到模具涂料 层和金属液之间，或钢液流动的冷角、死角，造成接触面增加，碳浓度增加，渗碳量也将 增大。同时特别要注意，如铸件浇注工艺造型不合理，钢液浇注温度过高且浇注速度太快， 将会造成冒气、反喷的生产事故发生。
2.8在模具中添加阻燃剂，从而阻止模具高温时的裂解燃烧，使它不产生或少产生含碳的 固态产物。如加入阻燃剂O.5-3%氯化石蜡、三磷酸盐、五溴二苯醚、三氧化二锑等。同时 加入0.2-0.5%的二苯酰过氧化物、二月桂酰过氧化物等，以加速含阻燃剂的模具转变为气 体，从而减少铸件浇注过程中的渗碳工况与条件发生。
0 C) K3 a0 ]9 `& S4 K. X, ] 2.9在模具涂料层的刷涂过程中，可添加防渗碳材料。在模具涂料配制过程中加入某些抗 增碳催化剂，如碱金属盐、石灰石粉进行配置，使模具在浇注后涂料层中能分解出足够量 的C0、C0:气体进行吸碳，从而防止铸件渗碳;或在涂料中加入氧化剂，促使模具热分解 后的C、H。气体转变为中性气体，从而使热分解后的C与H减少渗入铸件内，造成增碳或 氢脆现象的发生。
2.10严格控制型砂的回用处理质量。保证型砂生产使用时符合工艺技术参数的要求，特 别是型砂中粉尘的含量必须严格控制，防止浇注砂箱的透气性因粉尘而降低，造成模具的 热分解产物不能及时排出浇注型腔，而增大铸件的增碳机率。
8 l/ S* s; C9 I1 k1 K: ^ 2.11低碳钢铸件生产浇注时，要提高浇注砂箱的真空度。造型砂箱应采用箱壁抽真空的结 10 www.docin.com 构，在浇注时型壁抽真空能加速热分解物逸出涂层到型腔外，从而减少模具热分解产物的 浓度和接触时间，降低或避免铸钢件的渗碳、积碳现象。型砂粒度在20-40目时，铸钢件 浇注时以0.03-0.06MPa为宜。如果负压度过大，将会引起铸件粘砂及其它缺陷的发生。
. N  q& W7 |! \9 I0 L: A+ r 2.12对低碳钢铸件的浇注，应尽可能采用底注式浇注方法进行浇注，使浇注钢水的充型流 动平稳，模具热分解产物能顺利进入集渣腔或冒口中，从而降低和减少模具热分解产物中 液相和固相的接触反应时间，降低和消除增碳机率。采用雨淋式浇注系统对低碳钢铸件进 行浇注，将造成铸件增碳、渗碳、积碳的工况和条件增大，使铸件产生严重的缺陷而不宜 使用。
3.结论
( d" M: `3 `3 l/ U  w6 K7 ~5 O 3.1消失模铸造完全适用于生产铸钢件，采取有效的生产操作控制方法进行生产运行控制 管理，可以生产出完全合格的低碳钢铸钢件。
- P0 a; y6 \) s4 \. d 3.2只要严格控制好铸件的熔炼、配料计算和实际配料、选料、投料的操作质量，尽量降 低和消除浇注过程中的增碳、渗碳、积碳工艺条件与状况，即可生产出合格的低碳钢铸钢 产品。
5 f+ R+ G) F; e& K 3.3采用中频熔炼，并严格控制熔炼用料的含碳量，全部采用含碳量少、杂质少的优质回 炉料进行熔炼铸造，是完全能生产出优质低碳钢铸钢件的。因为，国内外优质特种钢材的 生产熔炼绝大部分就是由回炉料组配熔炼铸造出来的.
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只要是普通的消失模铸造 增碳是无法避免的现象，并且这些措施很多一厢情愿的，拿工艺设计来说 消失模是没有什么通用公式计算 浇注时间 浇注速度，这就不能保证白模是呈现规律性的分解 ，还有在白模里加入一些添加剂 这个会导致白膜成型困难。 往涂料里加一些强氧化剂会影响涂料的性能的。