消失模鑄鋼防止增碳措施

一、怎樣防止消失模鑄鋼件增碳一、增碳的現(xiàn)象及機(jī)理

鑄鋼表面增碳的形式表現(xiàn)在幾個(gè)方面：表面增碳、體積增碳、局部增碳和表面脫碳。表面增碳：在鋼液充型過程中，鋼液前沿與固態(tài)模樣之間的氣隙內(nèi)有大量的氫存在。說明有固相碳生成。氣體產(chǎn)物可在負(fù)壓作用下滲入涂層而排出鑄型。但固相碳被吸附于涂層壁鑄件的表面，造成鑄件表面增碳。另外，苯乙烯、苯蒸汽在負(fù)壓作用下排出時(shí)，冷凝在涂層及周圍的砂子中。吸附在涂料層的有機(jī)液態(tài)物質(zhì)，在鋼液凝固、鑄件冷卻過程中繼續(xù)受到分解，也會(huì)造成鑄件增碳。對(duì)于不同的鑄鋼件，增碳層的深度0.1~0.3mm，增碳量為0.01%。體積增碳：在澆注過程中，鋼液前沿和模樣之間的動(dòng)態(tài)間隙內(nèi)存在很大的熱量梯度(從室溫到1550℃左右)，間隙內(nèi)的熱量從鋼液前沿轉(zhuǎn)移到模樣分解主要靠熱輻射完成?？拷撘呵把爻鰷囟茸罡?，接近鋼液溫度，該處碳的生成量大，所以充型過程該處鋼液液面增碳所需動(dòng)力學(xué)熱力學(xué)條件都很充分，此時(shí)容易形成鑄件體積增碳。體積增碳與表面增碳相比是次要的。局部增碳：當(dāng)鋼液引入鑄型的方法不當(dāng)時(shí)，澆注過程中液態(tài)產(chǎn)物被卷入鋼液內(nèi)部，進(jìn)而分解為固相碳和氣體，氣體若未能溢出鋼液留在內(nèi)部即導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生：固相碳直接為鋼液所吸收，從而造成鑄件局部含碳量提高，形成鑄件局部增碳。表面脫碳：消失模鑄造采用干砂造型，鑄件冷速較慢，凝固后的鑄件表面含碳量會(huì)繼續(xù)發(fā)生變化，冷卻過程中不僅有表面增碳，還有表面脫碳。表面脫碳在較高溫度下即行終止，而脫碳主要是在鑄件冷卻過程中形成。在機(jī)理上，脫碳是氧化反應(yīng)，主要是基體鐵的氧化和碳的氧化。在實(shí)際過程中，鑄件增碳以何種形式產(chǎn)生，主要取決于在鋼液的急熱沖擊作用下、模樣的熱分解狀態(tài)及其產(chǎn)物與金屬液的作用以何種方式進(jìn)行。

二、減少增碳的措施消失模鑄鋼件表面增碳的影響因素包括鋼液的成份、鑄件壁厚、鑄件的冷卻速度、涂料層的厚度及透氣性、負(fù)壓度、模樣材料、模樣密度、澆冒口工藝、排氣方法、澆注位置、澆注溫度、澆注速度等。1.原始鋼液與模樣碳濃度的平衡鑄鋼件表面碳濃度的分布，主要取決于模樣分解產(chǎn)物中碳與鋼液中碳的濃度梯度，隨著鋼液中原始碳量的提高，二者的濃度差縮小，可有效地抑制鑄鋼件表面增碳。鋼液中合金元素對(duì)鑄鋼件表面增碳有很大的影響，如Cr可增加鑄鋼表面的增碳，但可以減少碳層的深度。2.選用低密度或低含碳模樣材料模樣材料的變化可顯著降低模樣分解產(chǎn)物中碳的濃度，從而減少鑄件表面的增碳。模樣的密度越低，不僅發(fā)氣量減小，而且生成的固相碳也相應(yīng)減少，所以可使模樣分解產(chǎn)物中碳的濃度降低。低密度的模樣易于氣化，殘存液相少，所以對(duì)鋼液的冷卻作用小，有利于降低鑄鋼局部增碳。對(duì)于一般的鑄鋼件的生產(chǎn)，模樣密度適于控制在0.016~0.025g/cm2。生產(chǎn)實(shí)踐表明，共聚模樣材料即可克服EPS模樣材料熱分解產(chǎn)物中殘?zhí)驾^多，也可克服PMMA模樣發(fā)氣量大，澆鑄時(shí)宜產(chǎn)生反噴、嗆火、氣孔等缺陷，可作為鑄鋼件的首先模樣材料。在模樣材料中增加脫碳劑，如硼酸、硼砂等，防止其燃燒；也可加入苛性堿、磷酸氫氨鹽類，提高模樣發(fā)火溫度，推遲延緩燃燒，縮短金屬液與模樣熱解產(chǎn)物的作用時(shí)間。在模樣中加入阻燃劑，阻止高溫時(shí)裂解燃燒，使其不產(chǎn)生或少產(chǎn)生含含碳固相物。如可加入氯化石蠟、三磷酸鹽、五溴二苯醚、三氧化二銻等，同時(shí)還可加入二苯酰過氧化物、二月桂酰氧化物等，加速含阻燃劑的模樣轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w。3.使用高透氣性涂料在鑄鋼件消失模鑄造生產(chǎn)中，涂料是影響鑄鋼件表面增碳的又一個(gè)重要因素。涂料層的透氣性好，可減少增碳量。骨料圓整、力度較粗且集中分布，多空結(jié)構(gòu)的涂料有利于提高涂層的透氣性。另外減少涂層的厚度，也可顯著增強(qiáng)涂層的透氣性。有經(jīng)驗(yàn)表明，涂料層厚度對(duì)增碳的影響程度大于涂料材料的組成。在涂料層透氣性較低的情況下，已經(jīng)形成的碳排除困難，間隙中氣壓增大，提高了模樣材料的氣化溫度，從而形成的固相碳相應(yīng)增多，致使鑄件表面增碳的傾向增大。在涂料中增加氧化性材料，可改變澆鑄過程中的還原性氣氛，有效地抑制住件表面增碳。采用石英粉、剛玉粉、錯(cuò)英粉三種涂料，鑄件內(nèi)部出現(xiàn)局部增碳現(xiàn)象，但采用石英粉涂料增碳現(xiàn)象最輕。4.合理的澆鑄工藝澆鑄工藝對(duì)鑄鋼件表面增碳的影響比較復(fù)雜，關(guān)鍵是內(nèi)澆道位置的選擇、設(shè)置必要的排氣通道和集渣冒口。采用底澆時(shí)，鑄件上部的增碳量較大；采用側(cè)鑄或頂鑄時(shí)，鑄件頂部增碳的規(guī)律性較差，鑄件下部易出現(xiàn)局部增碳現(xiàn)象。設(shè)置必要的排氣通道、集渣冒口后；可引導(dǎo)熱解產(chǎn)物的順利排出，利于減輕增碳缺陷。對(duì)于壁厚不均勻的鑄件，內(nèi)澆道開設(shè)在薄壁處有利于減輕增碳缺陷。采用較高的澆鑄溫度和適當(dāng)?shù)臐茶T速度，可有利于鋼液的順利充填和熱解產(chǎn)物的順利排出。5.合適的型壁負(fù)壓度適當(dāng)提高負(fù)壓度，有利于降低鑄件表面的增碳程度。負(fù)壓可降低間隙內(nèi)生成的氣體濃度，使模樣熱解產(chǎn)物中的固相碳數(shù)量減少：同時(shí)負(fù)壓還有利于已生成的固相碳隨著氣體排出型外，進(jìn)而減少鑄件增碳。對(duì)于一般鑄鋼件，負(fù)壓度可控制在0.03~0.05Mpa。另外，為了減少涂料層中熱解碳進(jìn)一步向高溫鑄件表面擴(kuò)散，鑄件應(yīng)盡早進(jìn)行落砂處理。

三、結(jié)論1.消失模鑄造適合于生產(chǎn)鑄鋼件，采取一定措施可以生產(chǎn)低碳鋼鑄件；2.使用EPS模樣材料可以生產(chǎn)ZG45以上牌號(hào)的鑄鋼件；采用STMMP共聚模樣材料是解決鑄鋼件的最有效措施，同時(shí)控制模樣密度在0.016~0.022g/cm2，并采取中空非模樣材料的澆道，在模樣的適當(dāng)部位開設(shè)排氣通道可有效抑制鑄件增碳；3涂料的