精密铸造过滤钢渣逸出

2019-09-29 69

近年来,随着科学技术的发展和工业生产的要求,对铸造合金的质量要求越来越严格。有些铸件不仅要求有合格的化学成分和机械性能,而且要求有优良的内外质量。然而,传统的冶炼和铸造工艺已不能满足这些要求。其主要原因是合金中的非金属夹杂物超过了允许范围。为了减少非金属夹杂物的影响,人们一方面对合金制备的原材料提出了严格的要求,另一方面在铸造工艺上尝试采取措施。铸造过滤技术是在这一形势下发展起来的一项新技术。

精密铸件通常要求更高的要求。当铸件腔内充满液体时,在凝固过程中,熔渣无法排出,再加上冷却速度加快,它在熔渣漂浮过程中已经凝固,导致熔渣孔导致铸件报废。在浇注过程中使用陶瓷泡沫过滤器可显著提高熔融金属的纯度并减少铸造缺陷。过滤技术在国外的投资铸造中得到了广泛的应用,中国的一些工厂采用了由铸钢制成的陶瓷泡沫过滤器。事实上,对于要求高的铸件,使用泡沫陶瓷过滤器的经济效益(铸件产量的提高、加工和修理成本的节省、索赔的减少等)远远超过过滤器自身生产的铸件的成本增加。

泡沫陶瓷过滤器的类型与特点

根据使用条件,过滤器可分为三种类型:铸钢、铸铁和铸铝。我们主要介绍铸钢过滤器。铸钢用泡沫陶瓷过滤器主要由氧化锆和碳材料制成,两者具有良好的耐高温性能,并经过多年的生产实践得到验证。

氧化锆陶瓷滤料是以高纯氧化锆为基料,在1600℃以上高温烧结而成,质地稳定,强度高,抗热震性好。同时,它们在高温下不与任何金属溶液发生反应,能承受1700℃钢水的冲击。因此,氧化锆陶瓷过滤器适用于各种钢,包括碳钢、不锈钢、钴基和镍基高温合金,也适用于大型铸铁件。此外,这种过滤器在熔模铸造工艺中也有很好的应用优势。

泡沫陶瓷过滤器的选型

在使用泡沫陶瓷过滤器时,应根据铸件的质量要求和金属液中夹杂物的数量来确定过滤器的孔径(每英寸产品的PPI)。铸钢过滤器的孔径主要为10ppi、15ppi,而20ppi、30ppi规格的产品使用较少。过滤器的厚度越大,过滤器的强度越好,过滤器的过滤效率越高,但其使用成本也越高。考虑到***的强度和过滤效率,一般推荐尺寸为60mm,厚度为20-22mm,厚度为60-100mm,厚度为22-25mm,厚度为100-150mm,厚度为25-30mm,厚度为150mm,厚度为30-40mm。

过滤器的放置

精密铸件通常形状复杂,给铸造工艺带来困难。当使用过滤器时,它们大多放置在浇口位置。在实际应用中,根据不同的铸件和要求,可采用以下方法:

在外壳浇口杯中保留一个过滤台或使用锥形过滤器。炉壳烘烤出炉后,过滤器迅速放置在浇口位置,如图1所示。或者在浇注前用同一个外壳烘烤预热,这样有助于液态金属通过,效果更好,如图2所示。

为了使过滤器易于放置,需要设计一个过滤器底座,即过滤器与过滤器外缘之间2 mm的间隙是将过滤器放置在壳体中的***位置,并且应在支撑面上留下一个宽度大于5 mm的底座,如图3所示。过滤器也可以做成一个圆形的表,与浇口相匹配。它可以用纤维棉包裹,直接放在浇口位置,如图4所示。

过滤器放置在一个特殊的陶瓷浇口杯中。制壳时,浇口杯与浇铸树相连。浇注时,将过滤器倒入浇口杯中,如图5和图6所示。

将过滤器放置在浇注系统中,提前制作带有过滤器的浇注系统壳体,并在壳体的相应位置预留开口,使过滤器能够放置在安装座上。制壳台置于底座内,用水玻璃或硅溶胶密封,固化干燥后进行浇注试验。

此外,应将钢水的浇注温度控制在工艺范围的上限,并尽快使浇注速度化,避免出现冷隔、浇注不足等铸造缺陷。

申请案例

铸件的主要缺陷是夹杂物和气孔。材质:ZG25CrNiMo,浇注温度:1550-1570 C,浇注重量45-50kg,水玻璃砂制壳,壳式焙烧温度840 C,保温3h;采用70-60*2210PPI型圆形台式氧化锆过滤机。过滤器如图7所示,在浇注前放置过滤器,如图8所示。过滤器在炉内烘烤时,浇注过程中不出现堵塞现象,起到过滤和矫正的作用。使用后废品率大大降低,铸件表面光滑,表面质量得到改善。

铸件为阀体、硅溶胶外壳、镍基合金,铸件重量300kg,浇注温度1540℃,浇注时间12s,采用氧化锆过滤器150×150×30mm(10ppi)片,放入自制的浇口杯内,经X射线检测,铸件缺陷大大减少,气孔和夹渣缺陷。铸件表面光滑。过滤器出口及其放置位置如图所示。9和10。

由表1可以看出,使用过滤器后铸件合格率明显提高,减少了铸件夹渣缺陷和气孔率的废品率。

齿套为ZG310-570钢,单重3-6kg,每组4个铸件。浇注温度1580-1630℃,浇注时间6-8s,共用60mm*20mm(10ppi)氧化锆过滤器过滤198台,合格198台,未使用前废品率13%。

通过对比表2中过滤前后的齿套力学性能,可以看出过滤后的齿套力学性能较好。从图11ZG310-570钢过滤前后的金相分析可知,过滤后基体中的珠光体和铁素体比未过滤时更均匀。

从以上应用实例可以看出,过滤器的使用不仅提高了铸件的成品率和表面质量,降低了焊接修复率,而且大大提高了铸件的内在质量,如力学性能等。结果表明,过滤技术对提高产品质量、提高铸件质量起着关键作用。

过滤技术的应用前景

过滤技术对去除液态金属中的夹杂物、改善铸件内部结构和加工性能、提高铸件的工艺收率、合格率和力学性能具有重要作用。降低铸件生产的综合成本。随着中国铸钢件质量的不断提高和人们对过滤技术的认识的不断加深,铸造用陶瓷泡沫过滤器已被越来越多的铸造厂所认可。在提高铸件质量和成品率方面将发挥越来越重要的作用。