熱模法大口徑2GS球鐵管承口夾渣缺陷的防止

盧彥會 李朝暉 李曉勤 白占順

(1.新興河北工程技術(shù)有限公司，河北056000；2.新興鑄管股份有限公司，河北056000)

1 原球化處理工藝的缺點

由球化反應(yīng)的化學過程，我們知道球化劑中的鎂進入鐵液后首先起脫硫去氧作用，當鐵液中的硫量、氧量降至一定值時，鎂開始對石墨的球化起作用，促進石墨長成球狀。鎂的脫硫反應(yīng)式為：

Mg+FeS=MgS+FeMg脫S=0.76(S原鐵液-S脫S后)

如果鐵液中氧、硫含量高就會增加球化劑耗量，影響球化效果。我公司在原球化處理工藝中所采用的覆蓋劑為回爐料和鐵屑，但是目前鐵屑采購困難，且氧化嚴重含有大量雜質(zhì)。而氧化嚴重的鐵屑增加了鐵液中的氧化元素的含量，因此，當氧化嚴重的鐵屑融入鐵液后不僅消耗大量的球化劑，影響球化質(zhì)量，同時形成大量的氧化物給扒渣操作帶來困難，使鐵液中渣量增加，從而影響球鐵管的內(nèi)在質(zhì)量。

2 試驗方法

為了避免承口夾渣缺陷，提高球化質(zhì)量，我們對球化工藝和澆注工藝進行了改進。取消覆蓋劑中的鐵屑，只用回爐料作覆蓋劑，增加回爐料的用量，調(diào)整澆注和噴涂工藝參數(shù)增加承口凝固速度和涂料層的強度。

3 試驗結(jié)果及分析

我們對大量的管子進行了現(xiàn)場跟蹤試驗，試驗結(jié)果見表1和表2。

表1 球化工藝現(xiàn)場跟蹤試驗結(jié)果Table 1 The test results for tracking the spheroidization process

表2 澆鑄工藝現(xiàn)場跟蹤試驗結(jié)果Table 2 The test results for tracking the pouring process

經(jīng)分析在3月份出現(xiàn)的D3面夾渣主要有兩種形式：

3.1 機械夾渣

這部分夾渣管所占的比例比較少，約占全部夾渣管數(shù)量的30%。夾渣缺陷產(chǎn)生的主要原因是涂料和隨流孕育不適合生產(chǎn)要求。涂料方面造成承口夾渣的原因是：

(1)噴涂在管模內(nèi)表面的涂料強度低

導致涂料強度低的原因有兩個方面：一是配置的涂料本身強度低；二是噴涂時風壓、罐壓沒有達到規(guī)定的壓力，特別是噴嘴間隙和噴頭角度的調(diào)整最為關(guān)鍵。

(2)流槽內(nèi)表面的石墨涂料附著力不夠

潮濕的流槽涂料接觸高溫鐵液時會爆裂脫落，這部分涂料被沖入承口型腔形成夾渣。

(3)承口砂芯上的涂料

如果芯子上的涂料過厚，并且沒有完全干燥，澆注過程中也易造成承口D3面的夾渣缺陷。

3.2 氧化渣

形成這種夾渣的先決條件是：①原鐵水的含碳量過高，大于3.8%；②碳當量大于4.5%；③澆注溫度過高，大于1 330℃；④澆注后鐵水凝固的時間大于4 min；⑤球化不良和球化衰退；⑥原鐵水氧化嚴重等。我們在3月份出現(xiàn)的大量承口夾渣管主要原因是因為鐵水在承口凝固時間過長造成的，由于2GS管的承口形狀特殊，重量比T型管的承口重量多162 kg，近40 mm壁厚的承口完全凝固需3 min～4 min的時間。在此期間會造成球化衰退和石墨漂浮，即便碳當量不高(4.0%～4.2%)，在溫度和時間變化較大的情況下，同樣會產(chǎn)生石墨漂浮現(xiàn)象，這是離心鑄造特有的缺陷之一。

4 預防措施

4.1 預防承口D3面機械夾渣

(1)嚴格控制噴涂的涂料強度、粘度和比重，要控制在工藝規(guī)程規(guī)定的范圍之內(nèi)，且必須一次噴涂成功。

(2)嚴格控制所用噴嘴的加工質(zhì)量，噴嘴的涂料出口孔徑按1.5 mm、2.0 mm、2.5 mm三種尺寸加工。不允許使用直徑大于2.5 mm的噴嘴。噴嘴出口處應(yīng)為斜面，不允許使用有臺階的噴嘴。

(3)當風壓低于0.4 MPa時不允許噴涂。

(4)流槽涂料要嚴格按工藝進行涂刷，新補刷流槽涂料后，澆注前流槽溫度要大于150℃，保溫時間大于15 min，防止因流槽涂料潮濕造成澆注過程中涂料脫落。

(5)芯子涂料層的厚度要控制在0.8 mm±0.2 mm范圍之內(nèi)，涂料厚度大于1.2 mm的芯子不允許上機使用，制備好的芯子存放時間要大于8 h，小于18 h。

(6)隨流孕育嚴格執(zhí)行前澆點遲開3 s的規(guī)定，隨流孕育劑量嚴格控制在鐵水重量的0.3%～0.4%。

4.2 預防氧化夾渣

(1)改變一次球化的工藝，變一次出鐵為兩次出鐵，先出2/3的鐵水進行球化，待球化反應(yīng)的鎂光消失后，再出剩余的1/3鐵水。

(2)兩次出鐵的球化工藝和球化前的鐵水成分與原工藝一致，球化溫度1 450～1 550℃，出鐵前工頻爐斷電1.5 min～2 min后測溫，扒渣后出鐵球化。

(3)取消球化包內(nèi)鐵屑覆蓋工藝，把原鐵屑覆蓋改為回爐料覆蓋，以減少鐵水中的渣量。

(4)球化包撒上聚渣劑后靜置30 s以上，扒渣2～3次。

(5)澆注溫度控制在1 270～1 300℃(僅使用于2GS DN1400 mm產(chǎn)品)。

(6)噴涂前的管模溫度控制在180～240℃之間，承口的噴涂溫度≤220℃(管模軸向最大溫差不大于40℃)。

(7)前澆點的停留時間要嚴格控制在13 s內(nèi)，超過13 s要及時調(diào)整扇型包的翻包速度。

(8)澆注后的冷卻，要調(diào)整外噴水加速承口的冷卻速度。承口凝固的時間要基本上與管身同步，冷卻時間為2 min～2.5 min。特別要注意管身與承口的冷卻速度，防止出現(xiàn)激冷裂紋的現(xiàn)象。

(9)扇型包的翻包速度不要大于65 s，超出此速度要調(diào)整。

(10)推管溫度控制在600℃以下。

(11)在澆注車退出管模后立即打開外噴水，在外噴水停止后打開內(nèi)噴水，水量要成霧狀。

(12)定期調(diào)整膠體磨的間隙，保證涂料通過膠體磨時涂料被磨細。

(13)噴涂裝置要定期進行檢修，不允許有跑冒滴漏的現(xiàn)象，對過濾器要定期清洗，包括涂料容易出現(xiàn)沉淀的各個部位。

5 結(jié)論

通過嚴格控制涂料的強度，噴嘴的質(zhì)量，同時改進球化工藝，調(diào)整澆注溫度等工藝參數(shù)，使鑄管的承口夾渣缺陷得到有效控制。采取上述工藝措施后，我公司2GS球鐵管的承口夾渣缺陷明顯降低，夾渣管的比例由原來的4%降至0.5%。

[1] 中國機械工程學會鑄造分會編.鑄造手冊第一卷[M].鑄鐵.北京：機械工業(yè)出版社，1993.

[2] 陸文華等主編.鑄造合金及其熔煉[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996.

[3] 范英俊編著.離心球墨鑄鐵管工藝及裝備[M].北京：中國科學技術(shù)出版社，2001.