鑄鋼過濾技術實踐與創新

2016-03-22 03:30:04王偉東

環球市場 2016年34期

譚鐸王偉東

中車齊齊哈爾車輛有限公司

鑄鋼過濾技術實踐與創新

譚鐸王偉東

中車齊齊哈爾車輛有限公司

隨著工業科技和生產工藝的不斷發展，機械制造業及工程界對鑄件質量尤其是鑄件表面質量的要求越來越高，經濟地生產潔凈的鑄鋼件也變得越來越重要。基于此，本文將著重分析探討鑄鋼過濾技術應用，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

鑄鋼；過濾技術；HOLLOTEX

1 、宏觀氧化物夾雜的來源

在商品鑄鋼件中觀察到的宏觀氧化物夾雜的尺寸范圍從直徑3mm到大于50mm，在鑄件表面形成一個深達6mm或更深的坑。由于上浮作用，宏觀氧化物夾雜幾乎總是位于鑄件上箱表面或皮下。過去35年來，眾多的研究者研究了氧化物夾雜的形成問題。由美國鑄鋼協會(SSFA)和聯合碳化物公司的研究者的研究結果是這一問題的權威總結。

早在上世紀60年代初期的BatetneMemioral學院，由美國鑄鋼協會贊助的研究工作得出宏觀氧化物夾雜主要來源于鋼水澆注期間的再氧化和熔融的澆包耐火材料的結論。來自于商品鑄件和實驗鑄件的宏觀氧化夾雜物的組成描給在isq一1A2O3一Mno+eFo偽三元系相圖中。這些宏觀氧化夾雜物的化學成分受到鋼水成分(主要是M磷i比)和加入的強脫氧劑(從，iT，Z：)的強烈影響。研究者的結論是宏觀氧化物夾雜形成于型腔外及澆注期間存在于澆注系統中的硅砂的卷人。一但進入型腔，夾雜物上浮至上箱鑄件表面導致嵌入的表面缺陷。基于成分的不同，這些夾雜物大致在11490一1260oC之間凝固。

早期的研究得到兩個重要的結論：l)宏觀氧化夾雜物只要存在氧的情況下，不管是空氣中的氧還是與鋼液有接觸的耐火材料，就會產生；2)問題的解決需在在鋼液進人型腔前的澆注系統中將宏觀氧化夾雜物去除。

聯合碳化物公司的aFrrel，iBlek和iHvlt研究了脫氧夾雜物和再氧化夾雜物的形成機制。他們的結論是大尺寸的氧化物夾雜是澆注期間再氧化的結果。有關人員認為再氧化產物要明顯大于脫氧產物，并且在硅錳等較弱脫氧劑的情況下數量較多。在鋁脫氧鋼中最初生成的再氧化夾雜物是串狀或叢狀的氧化鋁。隨著再氧化的進行，夾雜物中氧化鋁所占的百分比不斷下降，而硅、錳所占的百分比不斷上升。aFrrel等人提出的再氧化夾雜物和脫氧夾雜物的形成機制示于圖3中。得于的結論之一是問題的解決將更多的是一個機械的而非化學的問題。改變脫氧工藝將使再氧化產生的夾雜物的成分發生改變，但不能阻止其產生。

2 、過濾機理

2.1 過篩原理

這是一個純物理原理，大于過濾孔直徑的顆粒物被阻擋住，只阻擋較大的顆粒物，雖然在鐵液中這種大顆粒物量較少，但其對鑄件的質量影響較大。

2.2 過濾物堆積

后面被阻留住的雜質不斷粘附在前面被阻留住的雜質上，雜質的不斷堆積，在過濾片前表面形成濾餅，因此小于過濾孔的雜質也可以被阻擋住。由于濾餅會減少金屬液通道面積，所以隨著濾餅的逐漸變厚、變大，到一定程度就會堵住過濾片。

2.3 深層過濾

因為金屬液在進入過濾孔后會有小的紊流，雜質會與過濾孔內壁接觸使其粘附在過濾孔內表面，但是，過大的流速會產生較強的沖刷力，會將已粘附住的顆粒剝落下來而又進入金屬液中。泡沫陶瓷過濾片的過濾就是基于這種深層過濾機理。但試驗表明，當泡沫陶瓷過濾片的厚度從22mm減小到12.7mm時，過濾效果并沒有惡化。所以目前對這種深層過濾機理在鑄件上的過濾效果還是有爭議的。