水冷離心球墨鑄鐵管氣孔的成因及防止措施_第1頁
水冷離心球墨鑄鐵管氣孔的成因及防止措施_第2頁
水冷離心球墨鑄鐵管氣孔的成因及防止措施_第3頁
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水冷離心球墨鑄鐵管氣孔的成因及防止措施摘要:離心球墨鑄鐵管具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐腐蝕性和使用性能,廣泛應(yīng)用在給水工程領(lǐng)域。目前,隨著球墨鑄鐵管生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展,這項技術(shù)被廣大用戶所認可,發(fā)展前景廣闊。本文對水冷離心球墨鑄鐵管氣孔的成因及防止措施進行探討。關(guān)鍵詞:球墨鑄鐵;氣孔;防止措施一、原因分析1、鐵液熔煉質(zhì)量差當鐵液流動性差時,不利于氣體和雜質(zhì)的上浮,導(dǎo)致鑄管表面產(chǎn)生氣孔。而鐵液流動性與鐵液溫度、化學(xué)元素及純凈度有關(guān),鐵液溫度越高,流動性越高;鐵液CE距離共晶點越近,鐵液流動性越好;在保證CE不變的情況下,w(C)量越高,流動性越好;鐵液流動性還隨著純凈度的提高而增加。有資料顯示:在1360°C、1390°C、1420°C、1480°C與TiC平衡的Ti的溶解度分別為0.122%、0.136%、0.156%、0.216%,在C飽和熔鐵中只要w(Ti)量超過該溫度下的平衡值,就會有TiC等Ti化合物生成,并以固態(tài)粒子形式存在(TiC熔點高達3150C),從而引起粘度升高,流動性變差。經(jīng)過大量試驗證明,鐵液中的w(H)、w(N)量超過0.2%,屬于正常情況,但如果其含量過高就容易產(chǎn)生氣孔,尤其是廢鋼、FeSi等對爐料的銹蝕,油污或者潮濕,都會導(dǎo)致爐內(nèi)鐵水中O2、H2和SO2等氣體的增加,增加鐵液的吸氣。圖2球墨鑄鐵管外表面鐵豆氣孔2、鐵液流動不平穩(wěn)在水冷離心球墨鑄鐵管澆注過程中,鐵液流動是否平穩(wěn)對鑄管質(zhì)量很關(guān)鍵,尤其是流槽(將扇形包包口流出的鐵液導(dǎo)入管模內(nèi)的槽狀工裝,長約7m)的涂刷質(zhì)量、位置以及管模轉(zhuǎn)速對鐵液流動狀態(tài)至關(guān)重要,主要表現(xiàn)在以下3個方面(1)流槽涂刷質(zhì)量差,出現(xiàn)凹坑時,鐵液在流槽內(nèi)流動時會產(chǎn)生飛濺;(2)流槽在管模內(nèi)的位置過高、角度偏離管模內(nèi)D4象限時,造成鐵液流向與管模轉(zhuǎn)速切線方向相沖突,鐵液從流槽落入管模瞬間產(chǎn)生嚴重飛濺;(3)在管模工作過程中,其轉(zhuǎn)速過快時,會造成流入管模的鐵液四處飛濺。鐵液飛濺落入管模內(nèi)未澆注區(qū)域的鐵液液滴迅速凝固成球狀鐵豆,同時由于能與周圍空氣充分接觸,在鐵豆表面迅速形成氧化物層(Fe2O3、Fe3O4等)。隨著澆注的進行,大量鐵液覆蓋了這些鐵豆,并將鐵豆重熔,在鐵液重熔鐵豆時,鐵液內(nèi)的C與鐵豆表面的氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成CO氣體,但由于冷卻速度較快,鐵豆未完全熔化、CO氣體和飛濺裹入的空氣未完全排出時鑄管已經(jīng)凝固成型,造成鐵豆“鑲嵌”在鑄管表面,形成鐵豆氣孔。反應(yīng)方程式如下:4C+Fe3O4=3Fe+4C0個(高溫)(1)3C+Fe2O3=2Fe+3C0個(高溫)(2)為了驗證分析結(jié)果,將鑄態(tài)未退火處理的鑄管鐵豆氣孔部位進行打磨、拋光,觀察金相情況,金相組織如圖3所示,鐵豆部位幾乎全是鐵素體基體組織,而鑄管基體卻有很多碳化物,兩者之間沒有過渡區(qū)域,圓形的鐵素體區(qū)域首先以不同的冷卻速度凝固,隨后鑄件開始凝固??梢耘袛噼F液覆蓋并重熔鐵豆時使鐵豆凝固產(chǎn)生的碳化物分解,相當于短暫的退火處理。圖3鐵豆氣孔部位金相組織100x3、管模狀態(tài)差水冷離心球墨鑄鐵管澆注前需要在旋轉(zhuǎn)的管模內(nèi)均勻噴吹定量的模粉(粒度為0~0.3mm的FeSi孕育劑),模粉既能保護管模,延長管模壽命,又可起到瞬間強化孕育的作用,同時還能消除鑄管外表面的氣孔。為了排氣和便于攜帶模粉,管模在使用前,內(nèi)表面會經(jīng)過打點處理,成凹坑狀,如圖4所示。在生產(chǎn)過程中管模內(nèi)表面局部小凹坑磨損,既起不到排氣作用,又無法攜帶模粉,導(dǎo)致該部位孕育不足,從而產(chǎn)生氣孔。使用嚴重龜裂管模也會造成氣孔,管模內(nèi)腔龜裂的裂紋內(nèi)有大量氣體,即使加大模粉用量也不能完全排除,因此,在澆注過程中會造成大量針狀氣孔。圖4管模內(nèi)表面打點狀態(tài)4、其他因素與鐵液接觸的鐵液包襯、流槽、模粉等工裝物料未徹底烘烤干燥也會引起氣孔。高溫鐵液與水分發(fā)生反應(yīng)生成H2,使鐵液氣體含量增加,從而形成氣孔。在實際生產(chǎn)中,由于生產(chǎn)節(jié)奏不連續(xù),造成管模、流槽等工裝溫降,且溫差大,溫度不均勻,冷卻速度過快,容易形成氣孔缺陷。二、防止措施1、鐵液熔煉質(zhì)量為了保證鐵液流動性,減少鐵液氣體含量,在球墨鑄鐵管實際生產(chǎn)中要求:(1)鐵液在中頻爐內(nèi)升溫到1450°C以上,靜置時間超過10min,使鐵液內(nèi)雜質(zhì)充分上浮,提高純凈度;(2)在保證生產(chǎn)節(jié)奏的情況下盡可能提高澆注溫度,將其控制在1360~1380C;保證w(C)>3.7%,w(Ti)V0.08%;廢鋼等爐料入爐前經(jīng)過分揀篩選,禁止使用油污、銹蝕和潮濕的爐料;鐵液包包襯要進行充分烘烤,溫度達到600°C以上,避免水分與高溫鐵液反應(yīng)。2、鐵液流動平穩(wěn)在生產(chǎn)前,對流槽在管模內(nèi)高低位置、角度進行調(diào)整并確認,生產(chǎn)過程中,流槽按工藝要求涂刷光滑,管模轉(zhuǎn)速不得過高,離心重力倍數(shù)控制在50倍以內(nèi)保證澆注時鐵液流動平穩(wěn),無飛濺、噴射或者渦流等異常情況。3、管模狀態(tài)保證管模內(nèi)表面狀態(tài)良好,確保內(nèi)表面打點凹坑無磨損、龜裂情況,一旦出現(xiàn)異常,要及時更換。4、操作要點控制模粉使用前需要經(jīng)過充分烘烤到一定溫度,噴吹氣體使用水分含量低的N2。生產(chǎn)節(jié)奏穩(wěn)定控制(如:彷80~300mm規(guī)格按30~50支/h進行控制),不得忽快忽慢。三、生產(chǎn)結(jié)果經(jīng)過嚴格采取上述氣孔防止措施,水冷離心球墨鑄鐵管外表面氣孔缺陷得到明顯改善,氣孔廢品占總廢品比率從45%降到10%,綜合廢品率降到8%以下。結(jié)束語在實際生產(chǎn)中,水冷離心球墨鑄鐵管氣孔缺陷比較普遍,其影響因素很多,必須從熔煉質(zhì)量、澆注工藝以及現(xiàn)場操作等方面進行嚴格控制,氣孔缺陷才能得到控制。參考文獻[1]孫立軍,鮑俊雄,謝長發(fā),等.厚大斷面高爐冷卻壁組織及力學(xué)性能的控制[J].現(xiàn)代鑄鐵,2

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