大型鑄鋼件粘砂機理及預防對策研究

周學峰

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

關鍵詞：鑄鋼件；粘砂機理；對策預防；研究；

引言：

在對鑄鋼件進行生產中會產生粘砂層，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)的生產造成極大的不便，對以后的清洗工作也是個挑戰(zhàn)，在對特殊的部位進行清洗粘砂時可能在一定程度上造成裂紋缺塊，后果導致經濟受到一定程度的影響，這種現象很常見，特別是一些構造繁瑣的部分及一些鑄鋼件的壁厚很大的部位?？偲恼聦φ成皺C理進行分析，并且總結前些年應對的方法，供同行人員進行借鑒與討論。

一、粘砂是由哪些因素形成

（一）化學因素

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

（二）機械因素

生產過程有高溫金屬液（例如鋼水）進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，粘砂的嚴重程度與滲透進孔縫中的金屬液正比[2]。

二、怎樣預防粘砂

（一）選取原砂

在進行鑄鋼件，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，特別應該把控鉻砂礦的質量，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，經過長時間的實際生產過程中有經驗得知，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）制芯與成型生產把控

時間上把控。型砂制作時間有嚴格的控制，可使用的時間通常指在二十四小時內抗拉硬度余下八成試樣時間。但在實際制造時的可以使用時間是指型砂的表面開始發(fā)生固化，那時所用時間即為可以使用時間。實際情況下型砂時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，使用時間較長，可以到十五分鐘左右，延長時間的作用是保障工作人員有足夠時間進行安全操作，安穩(wěn)操作不至于損害相關反應鏈，型砂強度也得到保障，固粘砂的形成不會發(fā)生。要想對使用時長進行準確把控可以使用溫度調控、固化劑的使用和加入的計量等方法[3]。

鑄鋼件有樹脂砂型，樹脂砂型有很多優(yōu)點，比如有優(yōu)良的流動性與較強的硬度，填砂過程中單靠自身優(yōu)良的性質還遠遠不夠，需要外界物理因素，比如用木條或者是風吹子等進行物理壓實，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行壓實，這樣不易發(fā)生因為壓實度不夠致使砂型出現物理性粘砂與沖砂缺失。也有一部位工作人員錯誤的認為樹脂砂不用進行物理壓實操作，因為樹脂砂本身具有很重的重量，依靠其重量就可以解決出現的問題，這些操作都是經過一系列的實際操作而得來的，都是依靠實際數據來進行操作，具有可靠的實驗背景。在另外的情況下，以軋機的機架等等一些構造簡明但是壁厚很大的物件為例，可以在適當的情況下測旁使用貼皮芯，皮芯有利于型砂可以很好的壓實，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，芯子里面和轉角位置的疏松層能很好的增強退讓性，有效降低砂型和鋼水之間的熱作用，而對全鉻礦砂的有關特點，其熱膨脹的系數很小，正因為系數小能進最大程度減小一些特別位置的粘砂的傾向；還有以汽輪的機缸為例，它內部的氣路位置，內部的芯子大小很小，其截面面積相應更小而且內部構造繁瑣，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反應，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。進行波美度的檢查和一些懸浮性的檢查在涂料用到的時候很重要，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，涂刷時要先進行橫向涂刷，然后進行縱向涂刷，不同的鑄鋼件有不同要求，列如大型鑄鋼件來說，涂料的厚度最低標準為二毫米以上，對于有些特殊位置一種涂料難以達到要求，這時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。

進行澆注。在澆注時孔口時，里面的受熱時間很長，是很容易產生粘砂形成，所以在澆注時應該注意散開，并在外部條件上給于幫助，使其能盡快降低溫度，能夠快速、準確的進行澆注。

三、結束語

在鑄鋼件中的粘砂機理里面是比較繁瑣麻煩，但是僅僅對粘砂問題而言，其實并不是很麻煩的事情，我們可以從不同方向可以進行解決。只要弄清粘砂的形成原因不復雜，大體僅僅分為機械與化學粘砂這兩方面，了解了形成機理，那么我們可以很明白解決它。在預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是預防的第二步，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也有很高的要求。本文總體上講解對粘砂的處理方法與預防。

參考文獻：

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

[2]閆新飛.大型鑄鋼件嗆火機理及防嗆火措施分析[J].鑄造設備與工藝，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].現代鑄鐵，2017，37（4）：63-66.

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