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除尘灰对Si质消失模铸钢涂料烧结性的影响
作者:管理员    发布于:2017-11-15 14:01:51    文字:【】【】【

  消失模铸造技术以尺寸精度高、表面光洁、污染少等优点,被国内外铸造界誉为“21世纪的铸造技术”

  和“铸造工业的绿色革命,。涂料作为消失模铸造的关键技术之一,对消失模铸造工艺的成功与否起着至关重要的作用。依据烧结剥离型涂料的理论基础,涂料在浇注温度下必须产生一定数量的低熔物,低熔物促进耐火骨料烧结并粘着在铸件表面上,铸件冷却时的收缩率与涂料层的收缩率不同,从而涂料烧结层从铸件表面自动剥离,获得表面光洁的铸件。石英粉作为涂料的耐火骨料具有熔点高、来源广、价格便宜等优势,但是涂料的烧结性差,易出现粘粉铸造缺陷。为了改善Si质消失模涂料的烧结性,一是引入合适的烧结助剂,利用烧结助剂形成的液相,达到加快物质扩散以促进烧结;二是由熔点各异的耐火骨料组成复合骨料,熔点往往降低且开始烧结的温度也随之降低,如果选择合适的复合骨料和配比,可以使涂料在浇注温度下产生一定程度的烧结。

  本文采用加入钢铁冶金生产过程中产生的除尘灰作为烧结助剂来改善耐火骨料的烧结性,同时也使资源得到了循环利用、减少污染物的排放,对企业的可持续发展具有重要的意义。

  1试验材料与方法1.1试验材料试验选用的耐火骨料为纯度99.9%的石英粉,粒度为200220目,烧结助剂为除尘灰,化学成分见表1. 1.2试验方法(1)试样制备表1除尘灰的化学成分w(%)组成其他含量按表2配比配制耐火骨料,放入涂料搅拌机,加适量水搅拌2h,然后加入成型模具(650mmx30mmx 4mm)中,待干燥后将试样从模具中取出。

  表2耐火骨料配比w(%)试样ABCD石英粉98979695除尘灰2345(2)试验方法采用陶瓷纤维马弗炉对制备好的试样进行烧结试1550、1600丈。当试样被加热到烧结温度后,保温10min,待冷却至室温后,用BST401抗折弯仪测试烧结后试样的破坏载荷,用游标卡尺测量断口宽度和断口厚度。根据下式计算试样的抗弯强度5:2试验结果及分析不同烧结温度下试样烧结后的抗弯强度如所示。可以看出,随着除尘灰含量的增加和烧结温度的升高,试样的抗弯强度都有增大的趋势。表明随着除尘灰含量的增加,试样的烧结程度增大,在烧结温度下产生的液相量增多。A、B试样的抗弯强度随着烧结温度的变化较小,说明A、B试样在不同烧结温度下产生的液相量少,试样的烧结性差;C试样在1500丈后抗弯强度显著增大,说明C试样在1 500丈以后产生的液相量显著增加;D试样在1400丈后抗弯强度显著增大,说明D试样在1 400丈以后产生的液相量增加显著。

  由于铸钢件的浇注温度在1 5001580丈之间,要使涂料在浇注温度下产生一定的液相量,产生一定程度的烧结,而又不使涂料的耐火度过低,即涂料具有关重要。分析4种不同除尘灰加入量的试样,可以看出:A、B在不同烧结温度下抗弯强度变化不明显,耐火度高,烧结性差;D在1400丈以后抗弯强度显著增大,液相量显著增加,说明产生了过多的液相,耐火度偏低;C在1 500丈以后抗弯强度显著增大,说明在铸钢件浇注温度下会有一定量的液相生成,产生适度烧结,而又不会使液相量过多。因此除尘灰含量为4%时符合工艺要求。

  3现场浇注及结果分析3.1现场浇注为了验证试验结果,在某铸造公司进行现场浇注试验。涂料配比见表3,模样装箱造型后进行负压浇注,浇注温度为1550丈。

  表3涂料配方组分耐火骨料载体粘结剂悬浮剂消泡剂烧结助剂材料名称石英粉水胶粉膨润土除尘灰配比w(%)适量3.2浇注结果分析浇注完毕开箱冷却后,铸件表面涂层剥离情况见。可以看到,涂层大部分能从铸件表面自动剥离下来,只有铸件横梁底部热节部位的涂层不能自动从铸件表面剥离,但是粘附的涂料壳已经烧结,用锤子轻轻敲打即可剥离下来。

  铸件涂层脱落情况Fig.2将从铸件表面剥离下来的涂层进行微观分析,涂层的断面微观形貌如所示。可以看出,涂层断面内层部分即与钢液接触部分的涂层烧结良好,耐火骨料已连成整片,看不到零散的颗粒状耐火骨料,见(b);涂层断面中间部分耐火骨料产生轻度烧结,局部耐火骨料颗粒连成一体,见(c);涂层断面外层部分没有被烧结,耐火骨料颗粒清晰可见,见(d)。

  由以上分析可知,由于烧结助剂的加入,在浇注温度下与钢液接触部分的涂层烧结良好,烧结助剂在浇注温度下熔融,熔融物包围在耐火骨料的周围,将其连结在一起,使涂层烧结,填塞涂层孔隙,阻碍钢液渗透。

  铸件冷却时由于涂料烧结层与金属的收缩率相差较大(b)涂层内层部分(A处放大)(cV涂层中间部分(B处放大>涂层断面微观形貌且涂料的内应力大于与铸件的粘结力,因而涂料烧结层会自动剥落下来。

  4结论随除尘灰含量增加和烧结温度提高,烧结试样的抗弯强度逐渐增大,在铸钢件浇注温度范围内,除尘灰含量为4%时符合铸钢用Si质消失模铸造涂料的要求。

  除尘灰的加入使消失模铸造涂料具有高耐火度、低烧结点的烧结特性,明显改善了涂料的剥离性,消除了粘粉不易清理的缺陷。

脚注信息
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