大型鑄鋼件粘砂機(jī)理及預(yù)防對策研究

周學(xué)峰

摘要：本文對一些大型鑄鋼件中粘砂機(jī)理進(jìn)行分析，詳細(xì)分析各種變形鋼件的特點(diǎn)，例如圓形鋼件、環(huán)形鋼件和片狀形鋼件等多種類型。經(jīng)過對這幾種類型的鋼件總結(jié)分析可以得出在對大型鑄鋼件在加工時(shí)對其進(jìn)行相關(guān)預(yù)防的辦法及對變形的控制。

關(guān)鍵詞：鑄鋼件；粘砂機(jī)理；對策預(yù)防；研究；

引言：

在對鑄鋼件進(jìn)行生產(chǎn)中會產(chǎn)生粘砂層，形成的原因是由砂土與鋼水在表層形成的一層膜，這對后續(xù)的生產(chǎn)造成極大的不便，對以后的清洗工作也是個(gè)挑戰(zhàn)，在對特殊的部位進(jìn)行清洗粘砂時(shí)可能在一定程度上造成裂紋缺塊，后果導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)受到一定程度的影響，這種現(xiàn)象很常見，特別是一些構(gòu)造繁瑣的部分及一些鑄鋼件的壁厚很大的部位。總篇文章對粘砂機(jī)理進(jìn)行分析，并且總結(jié)前些年應(yīng)對的方法，供同行人員進(jìn)行借鑒與討論。

一、粘砂是由哪些因素形成

（一）化學(xué)因素

化學(xué)方面形成的粘砂是通過一系列的化學(xué)反應(yīng)，首先表面金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氧化產(chǎn)物，例如氧化鐵，然后與型砂中的二氧化硅元素進(jìn)行反應(yīng)，會得到鐵硅酸鹽的產(chǎn)物，粘砂的形成就是形成的產(chǎn)物和砂粒組成的存在。鋼水的性質(zhì)致使其很容易發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在表面生成氧化薄膜，主要元素為氧化鐵，熔點(diǎn)較高，可達(dá)到1370℃，可以使砂粒濕潤，很容易滲透砂型，在與SO2進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)得到硅酸亞鐵，該產(chǎn)物性質(zhì)呈酸性，如果加入呈堿性性質(zhì)的產(chǎn)物，那么會加速粘砂的形成，兩者的發(fā)生的反應(yīng)生成硅酸鹽等物質(zhì)，物質(zhì)具有熔點(diǎn)低等特點(diǎn)，而熔點(diǎn)低的性質(zhì)具備很好的流動能力和容易滲透砂型孔縫中[1]。

（二）機(jī)械因素

生產(chǎn)過程有高溫金屬液（例如鋼水）進(jìn)入到砂型表面的孔縫，待其降溫冷固之后，連同砂粒附著在鑄鋼件上，粘砂的嚴(yán)重程度與滲透進(jìn)孔縫中的金屬液正比[2]。

二、怎樣預(yù)防粘砂

（一）選取原砂

在進(jìn)行鑄鋼件，不同的部位選擇的原砂不同，選取合適的原砂能得到效果更好的產(chǎn)品大型的鑄鋼件中選擇鉻礦砂的是熱節(jié)方面，硅砂使用的方面為背砂，特別應(yīng)該把控鉻砂礦的質(zhì)量，里面元素主要有二氧化硅、灼減量、三氧化二鉻與消耗值。防止粘砂的形成最主要的元素是二氧化硅與三氧化二硅，經(jīng)過長時(shí)間的實(shí)際生產(chǎn)過程中有經(jīng)驗(yàn)得知，在鉻礦砂的二氧化硅元素含量多余1.5%是容易形成粘砂缺陷。

（二）制芯與成型生產(chǎn)把控

時(shí)間上把控。型砂制作時(shí)間有嚴(yán)格的控制，可使用的時(shí)間通常指在二十四小時(shí)內(nèi)抗拉硬度余下八成試樣時(shí)間。但在實(shí)際制造時(shí)的可以使用時(shí)間是指型砂的表面開始發(fā)生固化，那時(shí)所用時(shí)間即為可以使用時(shí)間。實(shí)際情況下型砂時(shí)間可以把控在八分鐘左右，但是對一些大型、中型的鑄型和砂芯下，使用時(shí)間較長，可以到十五分鐘左右，延長時(shí)間的作用是保障工作人員有足夠時(shí)間進(jìn)行安全操作，安穩(wěn)操作不至于損害相關(guān)反應(yīng)鏈，型砂強(qiáng)度也得到保障，固粘砂的形成不會發(fā)生。要想對使用時(shí)長進(jìn)行準(zhǔn)確把控可以使用溫度調(diào)控、固化劑的使用和加入的計(jì)量等方法[3]。

鑄鋼件有樹脂砂型，樹脂砂型有很多優(yōu)點(diǎn)，比如有優(yōu)良的流動性與較強(qiáng)的硬度，填砂過程中單靠自身優(yōu)良的性質(zhì)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要外界物理因素，比如用木條或者是風(fēng)吹子等進(jìn)行物理壓實(shí)，這樣大幅度提高鑄型牢固度，在對特殊部位，角落部位、凹凸部位和活塊部位一定要進(jìn)行壓實(shí)，這樣不易發(fā)生因?yàn)閴簩?shí)度不夠致使砂型出現(xiàn)物理性粘砂與沖砂缺失。也有一部位工作人員錯(cuò)誤的認(rèn)為樹脂砂不用進(jìn)行物理壓實(shí)操作，因?yàn)闃渲氨旧砭哂泻苤氐闹亓浚揽科渲亓烤涂梢越鉀Q出現(xiàn)的問題，這些操作都是經(jīng)過一系列的實(shí)際操作而得來的，都是依靠實(shí)際數(shù)據(jù)來進(jìn)行操作，具有可靠的實(shí)驗(yàn)背景。在另外的情況下，以軋機(jī)的機(jī)架等等一些構(gòu)造簡明但是壁厚很大的物件為例，可以在適當(dāng)?shù)那闆r下測旁使用貼皮芯，皮芯有利于型砂可以很好的壓實(shí)，在一定程度上也節(jié)省了珍貴的鉻礦砂的量。

特別位置特殊對待。在鑄鋼件中使用的方法并不是一成不變的，不同的位置使用的方式也不相同，以砂芯和盲孔芯為例，在打芯時(shí)，芯子里面和轉(zhuǎn)角位置的疏松層能很好的增強(qiáng)退讓性，有效降低砂型和鋼水之間的熱作用，而對全鉻礦砂的有關(guān)特點(diǎn)，其熱膨脹的系數(shù)很小，正因?yàn)橄禂?shù)小能進(jìn)最大程度減小一些特別位置的粘砂的傾向；還有以汽輪的機(jī)缸為例，它內(nèi)部的氣路位置，內(nèi)部的芯子大小很小，其截面面積相應(yīng)更小而且內(nèi)部構(gòu)造繁瑣，形線沒有規(guī)律性，在清砂的處理上造成極大的不便，故在鋼水被圍繞的情況下，要注意排氣與疏松層方面，我們可以使用尼龍繩在芯子骨架上纏繞，這樣能很好預(yù)防該位置的粘砂缺陷[4]。

涂料選用與用法選取很重要。砂型的外表有一定的粗燥性，而涂料的作用可以降低其粗糙程度，涂料的其他作用的一方可以阻止鑄型和金屬生成化學(xué)反應(yīng)，而且還可以阻礙砂粒的受熱，涂粉里主要成分分為幾種，例如剛玉、鎂粉、硅石粉等等，不同的涂料在鑄造不同的鑄鋼件有不同的用途。進(jìn)行波美度的檢查和一些懸浮性的檢查在涂料用到的時(shí)候很重要，懸浮性程度一定要適中，波美度的程度要合適。涂料涂刷的方式方法也有很大的講究，在涂刷是厚度不宜過薄，要有一定的厚度，涂刷時(shí)要先進(jìn)行橫向涂刷，然后進(jìn)行縱向涂刷，不同的鑄鋼件有不同要求，列如大型鑄鋼件來說，涂料的厚度最低標(biāo)準(zhǔn)為二毫米以上，對于有些特殊位置一種涂料難以達(dá)到要求，這時(shí)可以使用多類涂料混合使用，這種形式能很好保證沒有粘砂的存在。

進(jìn)行澆注。在澆注時(shí)孔口時(shí)，里面的受熱時(shí)間很長，是很容易產(chǎn)生粘砂形成，所以在澆注時(shí)應(yīng)該注意散開，并在外部條件上給于幫助，使其能盡快降低溫度，能夠快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行澆注。

三、結(jié)束語

在鑄鋼件中的粘砂機(jī)理里面是比較繁瑣麻煩，但是僅僅對粘砂問題而言，其實(shí)并不是很麻煩的事情，我們可以從不同方向可以進(jìn)行解決。只要弄清粘砂的形成原因不復(fù)雜，大體僅僅分為機(jī)械與化學(xué)粘砂這兩方面，了解了形成機(jī)理，那么我們可以很明白解決它。在預(yù)防上面先從根本出發(fā)，原砂的選擇是第一步，把控制芯和成型的生產(chǎn)是預(yù)防的第二步，另外涂料的涂刷和涂刷的方式也有一定的講究，還有澆注的注意事項(xiàng)也有很高的要求。本文總體上講解對粘砂的處理方法與預(yù)防。

參考文獻(xiàn)：

[1]付立偉.呋喃樹脂砂鑄鋼件的粘砂機(jī)理及預(yù)防措施研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（15）：65-65.

[2]閆新飛.大型鑄鋼件嗆火機(jī)理及防嗆火措施分析[J].鑄造設(shè)備與工藝，2015（5）：51-52.

[3]史家全，吳來發(fā)，汪大新，等.粘土砂濕型鑄鐵件常見鑄造缺陷的防止措施[J].現(xiàn)代鑄鐵，2017，37（4）：63-66.

[4]唐賢其.涂料在鑄鋼件生產(chǎn)中的應(yīng)用研究[J].金屬加工（熱加工），2015（5）：43-45.