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消失模铸钢防止增碳措施

3.0 2024-08-25 0 0 15.54KB 6 页 6库币 海报
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一、怎样防止消失模铸钢件增碳
一、增碳的现象及机理
铸钢表面增碳的形式表现在几个方面：表面增碳、体积增碳、局部
增碳和表面脱碳。
表面增碳：在钢液充型过程中，钢液前沿与固态模样之间的气隙内
有大量的氢存在。说明有固相碳生成。气体产物可在负压作用下渗
入涂层而排出铸型。但固相碳被吸附于涂层壁铸件的表面，造成铸
件表面增碳。另外，苯乙烯、苯蒸汽在负压作用下排出时，冷凝在
涂层及周围的砂子中。吸附在涂料层的有机液态物质，在钢液凝固、
铸件冷却过程中继续受到分解，也会造成铸件增碳。对于不同的铸
钢件，增碳层的深度 0. 1~0. 3mm，增碳量为 0. 01%。
体积增碳：在浇注过程中，钢液前沿和模样之间的动态间隙内存在
很大的热量梯度(从室温到 1550℃左右)，间隙内的热量从钢液前沿
转移到模样分解主要靠热辐射完成。靠近钢液前沿出温度最高，接
近钢液温度，该处碳的生成量大，所以充型过程该处钢液液面增碳
所需动力学热力学条件都很充分，此时容易形成铸件体积增碳。体
积增碳与表面增碳相比是次要的。
局部增碳：当钢液引入铸型的方法不当时，浇注过程中液态产物被
卷入钢液内部，进而分解为固相碳和气体，气体若未能溢出钢液留
在内部即导致气孔产生：固相碳直接为钢液所吸收，从而造成铸件
局部含碳量提高，形成铸件局部增碳。
表面脱碳：消失模铸造采用干砂造型，铸件冷速较慢，凝固后的铸
件表面含碳量会继续发生变化，冷却过程中不仅有表面增碳，还有
表面脱碳。表面脱碳在较高温度下即行终止，而脱碳主要是在铸件
冷却过程中形成。在机理上，脱碳是氧化反应，主要是基体铁的氧
化和碳的氧化。
在实际过程中，铸件增碳以何种形式产生，主要取决于在钢液的急
热冲击作用下、模样的热分解状态及其产物与金属液的作用以何种
方式进行。
二、减少增碳的措施
消失模铸钢件表面增碳的影响因素包括钢液的成份、铸件壁厚、铸
件的冷却速度、涂料层的厚度及透气性、负压度、模样材料、模样
密度、浇冒口工艺、排气方法、浇注位置、浇注温度、浇注速度等。
1.原始钢液与模样碳浓度的平衡
铸钢件表面碳浓度的分布，主要取决于模样分解产物中碳与钢液中
碳的浓度梯度，随着钢液中原始碳量的提高，二者的浓度差缩小，
可有效地抑制铸钢件表面增碳。钢液中合金元素对铸钢件表面增碳
有很大的影响，如Cr可增加铸钢表面的增碳，但可以减少碳层的深
度。
2.选用低密度或低含碳模样材料
模样材料的变化可显著降低模样分解产物中碳的浓度，从而减少铸
件表面的增碳。模样的密度越低，不仅发气量减小，而且生成的固
相碳也相应减少，所以可使模样分解产物中碳的浓度降低。低密度
的模样易于气化，残存液相少，所以对钢液的冷却作用小，有利于
降低铸钢局部增碳。对于一般的铸钢件的生产，模样密度适于控制
在 0.016~0.025g/cm2。生产实践表明，共聚模样材料即可克服 EPS
模样材料热分解产物中残碳较多，也可克服 PMMA 模样发气量大，浇
铸时宜产生反喷、呛火、气孔等缺陷，可作为铸钢件的首先模样材
料。
在模样材料中增加脱碳剂，如硼酸、硼砂等，防止其燃烧；也可加
入苛性碱、磷酸氢氨盐类，提高模样发火温度，推迟延缓燃烧，缩
短金属液与模样热解产物的作用时间。
在模样中加入阻燃剂，阻止高温时裂解燃烧，使其不产生或少产生
含含碳固相物。如可加入氯化石蜡、三磷酸盐、五溴二苯醚、三氧
化二锑等，同时还可加入二苯酰过氧化物、二月桂酰氧化物等，加
速含阻燃剂的模样转变为气体。
3.使用高透气性涂料
在铸钢件消失模铸造生产中，涂料是影响铸钢件表面增碳的又一个
重要因素。涂料层的透气性好，可减少增碳量。骨料圆整、力度较
粗且集中分布，多空结构的涂料有利于提高涂层的透气性。另外减
少涂层的厚度，也可显著增强涂层的透气性。有经验表明，涂料层
厚度对增碳的影响程度大于涂料材料的组成。在涂料层透气性较低
的情况下，已经形成的碳排除困难，间隙中气压增大，提高了模样
材料的气化温度，从而形成的固相碳相应增多，致使铸件表面增碳
的倾向增大。在涂料中增加氧化性材料，可改变浇铸过程中的还原
性气氛，有效地抑制住件表面增碳。采用石英粉、刚玉粉、错英粉
三种涂料，铸件内部出现局部增碳现象，但采用石英粉涂料增碳现
象最轻。
4.合理的浇铸工艺
浇铸工艺对铸钢件表面增碳的影响比较复杂，关键是内浇道位置的
选择、设置必要的排气通道和集渣冒口。采用底浇时，铸件上部的
增碳量较大；采用侧铸或顶铸时，铸件顶部增碳的规律性较差，铸
件下部易出现局部增碳现象。设置必要的排气通道、集渣冒口后；
可引导热解产物的顺利排出，利于减轻增碳缺陷。对于壁厚不均匀
的铸件，内浇道开设在薄壁处有利于减轻增碳缺陷。采用较高的浇
铸温度和适当的浇铸速度，可有利于钢液的顺利充填和热解产物的
顺利排出。
5.合适的型壁负压度
适当提高负压度，有利于降低铸件表面的增碳程度。负压可降低间
隙内生成的气体浓度，使模样热解产物中的固相碳数量减少：同时
负压还有利于已生成的固相碳随着气体排出型外，进而减少铸件增
碳。对于一般铸钢件，负压度可控制在 0. 03~0. 05Mpa。
另外，为了减少涂料层中热解碳进一步向高温铸件表面扩散，铸件
应尽早进行落砂处理。
三、结论
1.消失模铸造适合于生产铸钢件，采取一定措施可以生产低碳钢铸
件；
2.使用EPS 模样材料可以生产 ZG45 以上牌号的铸钢件；采用 STMMP
共聚模样材料是解决铸钢件的最有效措施，同时控制模样密度在 0.
016~0. 022g/cm2，并采取中空非模样材料的浇道，在模样的适当部
位开设排气通道可有效抑制铸件增碳；
3 涂料的选择是减少铸钢件增碳的有效措施，在涂料中增加合适的
附加物可有效地控制铸件增碳；
4在工艺措施中，浇冒口的设计十分重要，应根据铸件结构合理地
设置浇冒口系统。适当提高浇铸温度，有利于减少铸件增碳；适当
控制负压度，也是减少铸钢增碳的有效措施。
摘要：

一、怎样防止消失模铸钢件增碳一、增碳的现象及机理铸钢表面增碳的形式表现在几个方面：表面增碳、体积增碳、局部增碳和表面脱碳。表面增碳：在钢液充型过程中，钢液前沿与固态模样之间的气隙内有大量的氢存在。说明有固相碳生成。气体产物可在负压作用下渗入涂层而排出铸型。但固相碳被吸附于涂层壁铸件的表面，造成铸件表面增碳。另外，苯乙烯、苯蒸汽在负压作用下排出时，冷凝在涂层及周围的砂子中。吸附在涂料层的有机液态物质，在钢液凝固、铸件冷却过程中继续受到分解，也会造成铸件增碳。对于不同的铸钢件，增碳层的深度0.1~0.3mm，增碳量为0.01%。体积增碳：在浇注过程中，钢液前沿和模样之间的动态间隙内存在很大的热量梯...

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