碳钢铸件铸造工艺跟铸铁工艺有着很明显的不同,但同为碳钢铸件的低碳、中碳和高碳
相互间工艺差异不大,主要是在铸钢的熔炼、浇注过程中含碳量的控制上的差异。但是如何控制含碳量却是整个碳钢铸件铸造工艺得最精华所在,也是碳钢铸件成败的所在。
此类差异大至可分为含碳量超标和增碳问题两大类型来说明:
若讨论造成铸件含碳量超标的原因主要有以下几点:
1)铸件的模样材料选择不合理。一是含碳量高;二是铸模密度太高。使铸件在浇注充型过程中液相及雾状游离碳含量高,造成铸钢件的渗碳机率增大。
2)铸钢件的生产熔炼配料中碳含量未严格控制,特别是各种废钢中的含碳量和各种废钢中是否存在有其它合金成分的材料不明。
3)在铸件的浇注系统设置中浇注充型设计不合理。造成热分解产物不能顺利进入集渣腔或冒口中,延长了热分解产物中的接触反应时间。而造成渗碳、增碳现象的发生。
4)铸造模样的涂料层及浇注砂箱中的型砂透气性差。将造成遇热分解时的热分解产物,不能迅速排出浇注型腔,而创造出渗碳、积碳的不利工况与条件来。
另一个重大缺陷是铸钢件在铸造过程中容易产生增碳问题
在我国目前还没有解决该种缺陷的完善方法,
经过试验,发现其增碳有一定的规律性,铸件表面增碳,而心部几乎不增碳;内浇口附近不增碳,而离内浇口越远,增碳越严重。
采取如下相应措施,可使铸件成分基本在工艺要求范围内。
(1)选择含碳量少的泡沫材料,这是关键,目前消失模铸造用材料主要有EPS , STMMA , EPSMMA 三种,其含碳量依次减少。
(2)利用离内浇口越远,增碳越严重的特点,在离内浇口最远程或在铸件的最高点设置冒口,使先进入铸件的增碳污染严重的钢水进人冒口内,同时冒口还起到集渣、集气的作用。使用该工艺,可使铸件整体含碳量控制在工艺要求范围内。
(3)消失模模样的密度非常重要,只要表面光洁,密度低,可带来增碳低和发气量少的好处。
补充说明:
铸钢件含碳量区分:
低碳钢铸件C%<0.25%
中碳钢铸件0.25%<C%<0.66%
高碳钢铸件0..66%<C%<1.3%
铸钢的铸造工艺特点
因为铸钢的熔点较高,钢液易氧化、流动性差、收缩大,铸钢体收缩率为10~14%,线收缩为1.8~2.5%。为防止铸钢件产生浇注不足、冷隔、缩孔、裂纹及粘砂等缺陷,必须采取比铸铁更复杂的工艺措施:简单说明如下
1、铸钢件的壁厚不能小于8mm;应使其壁厚均匀、避免尖角和直角结构。
2、浇注系统的结构力求简单、且截面尺寸比铸铁的大;
3、采用干铸型、快干型或热铸型;可减少气体来源、并提高钢水流动性及铸型强度
4、采用CO2硬化的水玻璃砂型。减少高温下钢水与铸型材料相互作用,产生粘砂缺陷。
5、采用耐火度较高的人造石英砂做铸型,并在铸型表面刷石英粉或锆砂粉制得的涂料。
6、采用空心型芯和油砂芯等来改善砂型或型芯的透气性。
7、可在铸型用型砂中加入锯末、在型芯中加入焦炭。
8、可在铸造工艺上大都采用加大冒口、冷铁和补贴等措施,以实现顺序凝固。
9、适当提高浇注温度,一般为1520°~1600℃。
一般小型、薄壁及形状复杂的铸件,其浇注温度约为钢的熔点温度+150℃;
大型、厚壁铸件的浇注温度比其熔点高出100℃左右。
铸钢的熔炼 一般采用平炉,电弧炉和感应炉等。
平炉的特点是容量大、可利用废钢作原料、能准确控制钢的成分并能熔炼优质钢及低合金钢,多用于熔炼质量要求高的、大型铸钢件用的钢液。
三相电弧炉的开炉和停炉操作方便,能保证钢液的成分和质量、对炉料的要求不甚严格、容易升温,故能炼优质钢、高级合金钢和特殊钢等,是生产成型铸钢件的常用设备。
高频或中频感应炉,能熔炼各种高级合金钢和碳含量极低的钢。适于小型铸钢车间采用。
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