奧貝球鐵鑄件宏觀夾雜物主要來源
發(fā)布時(shí)間：2017-07-11 08:40 來源：tommy 閱讀：
金屬夾雜物分微觀和宏觀。微觀夾雜物分布在晶粒邊界上，來源于金屬液中氫、氧、氮析出，吸氣，氧化，爐料，爐襯的融蝕物等，需通過精煉進(jìn)行凈化。宏觀夾雜物可稱為外來夾雜物，來源于金屬的熔煉、容器、流場(chǎng)、型砂的機(jī)械作用和化學(xué)反應(yīng)生成的夾雜物，以及金屬液出爐至澆注充型過程中的二次氧化夾雜物。宏觀夾雜物，其顆粒度大于50μm間
本文重點(diǎn)論述宏觀夾雜物主要來源于澆包、包襯融蝕后隨金屬液進(jìn)入型腔形成的夾渣缺陷。
奧貝球鐵鑄件表面及加工后的表面出現(xiàn)的宏觀目測(cè)的夾雜物往往不加嚴(yán)密的分析即判為“砂眼”，這是不正確的。砂和渣都比金屬液輕，在金屬液溫度逐步降低時(shí)，隨流上浮或后期進(jìn)入即停留在奧貝球鐵鑄件內(nèi)部。澆包進(jìn)入的渣滓成分與包襯材料成分相符：中性材料以Al2O3為主，酸性材料以SiO2為主，堿性材料以MgO為主。砂眼和渣眼，兩者形態(tài)外觀相似，鑒別方法除化學(xué)分析外，常用一根尖頭鋼沖擊孔眼的填充物：如果填充物易脆裂且碎落物顏色與包襯顏色相同，則為夾渣；如果出現(xiàn)白色粉末和砂粒且填物充實(shí)，則為砂眼。還有一種夾渣，若為淺黃色釉狀物且較薄小，則是金屬液流經(jīng)澆注系統(tǒng)及砂型表面形成的融蝕物；若為黑色，則是金屬液在澆注過程中形成的二次氧化物。這些夾渣若上浮則隨金屬液冷卻聚集成薄狀?yuàn)A渣，若未上浮則留在奧貝球鐵鑄件內(nèi)部，形成渣眼缺陷。
評(píng)定奧貝球鐵鑄件表面凹陷夾渣，要在拋丸前進(jìn)行，否則拋丸后無(wú)法辨別。表面和內(nèi)在的空洞壁上若光滑則為氣孔，若氣孔內(nèi)有夾雜物則為渣滓產(chǎn)生的氣孔。這是澆包在澆注后期漂浮的物體（不是包襯材料）或合金顆粒在型內(nèi)熔化析出的氣體。
在宏觀“砂眼”缺陷中，夾雜物占70-80%，實(shí)際砂眼的比例一般只在20-30%。我們沒有嚴(yán)格的檢查分類，通常都會(huì)稱呼“砂眼”。砂眼的主要來源：澆注系統(tǒng)、型腔有浮砂，沖砂，起皮，砂型表面熱作用脫落，擠砂，澆口杯、出氣孔掉砂等，但這些缺陷遠(yuǎn)小于澆包包襯高溫融蝕后的渣滓及少量液面上的浮渣。
迄今為止，鑄造工作者對(duì)澆包的擋渣設(shè)計(jì)出多樣方式，較有效的防止?jié)舶〉娜墼M(jìn)入型腔（如下表）。
各種澆包樣式及優(yōu)缺點(diǎn)分析中
澆包圖片及名稱
澆包優(yōu)點(diǎn)
澆包缺點(diǎn)
① 保溫；
② 無(wú)表面浮渣進(jìn)入
① 鐵水不能長(zhǎng)時(shí)間存留，影響奧貝球鐵鑄件性能
② 塞頭與坐磚之間經(jīng)常因多種因素造成不密閉使鐵水從縫隙中漏出
浮渣有效阻擋
當(dāng)鐵水少時(shí)，浮渣隨鐵水流出
① 當(dāng)鐵水少時(shí)，浮渣隨鐵水流出
② 包中不能球化及不能加入合金沖熔，因前端鐵水合金不均勻
一般性擋浮渣
當(dāng)鐵水與出鐵口水平時(shí)，浮渣隨流進(jìn)入出口
在出鐵水口液面上放置耐火擋渣塊，如硅酸鋁棉、石墨塊、耐火磚等
需增加1人不斷調(diào)整擋渣塊位置
① 鋼水保溫比頂注式好
② 鋼水浮渣在上部不能流出
① 操作者須認(rèn)真操作
② 澆包成本高
① 保持一定液面高度時(shí)，有效的防止浮渣進(jìn)入
② 連續(xù)加入鐵水澆注
① 必須在生產(chǎn)線上不中斷連續(xù)生產(chǎn)
② 嚴(yán)格控制包中剩余鐵水量，防止孕育、球化衰退
③ 澆注鋼水時(shí)需中頻加熱保溫
我們只重視澆包阻擋漂浮的渣滓，但忽視了包襯不斷融蝕的渣滓隨鐵水流出進(jìn)入澆杯，見圖9。
包襯材料耐火度越低融渣越多，一個(gè)新包包襯厚度一般60-70毫米，材料為酸性或中性。根據(jù)使用包襯材質(zhì)的不同，澆包使用20-80包次時(shí)，厚度減少一半多，這些包襯融渣4/5隨流進(jìn)入型腔。
某單位用一噸鐵水澆注包，包襯用石英砂加水玻璃筑砌，澆鑄鐵時(shí)最多20包次，球鐵15包次，奧貝球鐵鑄件出現(xiàn)大批渣孔。此材料包襯用在鑄鋼上，一般8-10次就得重新修筑。因?yàn)樗ＡС蕢A性，高溫接觸酸性石英砂很快熔融，在鐵水動(dòng)態(tài)融蝕下一層一層的浮起，隨流移動(dòng)進(jìn)入型腔。
天津某工廠使用一噸澆包混合生產(chǎn)灰鐵、球鐵。包襯材料以Al2O3為主，其中因鐵水出爐方向沖蝕凹坑小修兩次，考核定額為1500包次?？上攵M(jìn)入奧貝球鐵鑄件的夾渣平均會(huì)很少，所以作者的論點(diǎn)：澆包襯的材料耐火度和耐沖融性要大要高于爐襯材料。因爐襯的融蝕渣大部都漂浮在液面上，可清除。
通過實(shí)踐，作者對(duì)包襯材料提出幾種建議：
① 嚴(yán)禁使用水玻璃加石英砂修筑，可用水玻璃加中性或堿性材料。
② 不能使用粘土混合其它耐火材料，因?yàn)檎惩寥埸c(diǎn)仍低于其他耐火材料，可采用硼酸（需制坩堝）。另外材料中可適量加焦炭末保溫、耐沖融。
③ 以中性為主加適量石墨等，粘結(jié)劑為磷酸鹽，耐高溫、耐沖蝕（商品名為可塑料）。
④ 以高純度Al2O3加適量MgO，粘結(jié)劑為高鋁水坭，在高溫下相變?yōu)殒V鋁尖晶石，耐高溫、耐沖蝕（商品名為澆注料）。
以上這些筑包材料在鑄鐵上使用；壽命都可在幾百甚至一千包次以上。注意一點(diǎn)：耐火材料高的包襯粘渣都較嚴(yán)重。這就要求每包澆完后必須清除凈渣滓，否則下部的融渣下包次又進(jìn)入金屬液流入型腔。為此澆注前必須清除液面上浮渣，撒上覆蓋劑。這種覆蓋劑必須是熔化較慢，既能保溫又集渣，澆完一包后在下部呈一硬薄殼，很容易清除。嚴(yán)禁加入電爐用集渣劑，因集渣劑的特點(diǎn)是熔點(diǎn)低，若覆蓋在金屬液上很快呈稀釉渣，略一忽視就進(jìn)入澆杯。稀薄的釉渣會(huì)粘在包下部及底側(cè)面。對(duì)于鋼水底注包包襯、塞頭、水口磚最好用耐蝕的鎂碳磚，填料用高純鋁鎂混合料，防止融蝕后的渣滓因下部負(fù)壓隨鋼水流出。鋼水上部浮渣去凈，覆蓋厚度大于200毫米的焙燒稻殼。因稻殼耐高溫不結(jié)渣且保溫，還可反復(fù)使用，成本較低。
無(wú)論任何材質(zhì)的包襯在高溫下都不可避免的被融蝕，部分的夾雜物可通過澆注系統(tǒng)設(shè)置過濾器解決。過濾器盡可能設(shè)置在澆注系統(tǒng)的前端，可更多的捕獲澆道融渣。設(shè)置過濾器后，澆注操作者不能認(rèn)為有了過濾器就忽視澆包的擋渣，否則渣滓將過多的阻塞過濾器孔眼，影響流量，使奧貝球鐵鑄件出現(xiàn)澆不足、冷隔缺陷。過濾器的格空阻礙金屬液流入，一般按澆道截面積計(jì)算，要加大1/3。高硅氧纖維網(wǎng)和直孔陶瓷片孔眼：鑄鋁、鑄鐵為1.5×1.5毫米，球鐵為2×2毫米，小型鑄鋼件為2×2或3×3毫米。蜂窩狀陶瓷過濾器：鑄鐵為2-2.5毫米，球鐵、鑄鋼為3-3.5毫米。優(yōu)質(zhì)的過濾器，合理的設(shè)計(jì)在澆道中的位置，操作認(rèn)真，較大的夾雜物能阻止60-80%，否則效果甚微。過濾器對(duì)那些微觀和二次氧化的夾雜物毫無(wú)辦法。
結(jié)論：
（1）澆包的耐火材料要高于或相同于爐襯材料。
（2）合理的選擇過濾器和正確設(shè)計(jì)在澆注系統(tǒng)位置及認(rèn)真操作。
（3）澆包、澆口杯、橫澆道或內(nèi)澆道充分設(shè)計(jì)擋渣。
