熔模铸造不锈钢铸件气孔缺陷的解决.doc

熔模铸造不锈钢铸件缩气孔缺陷的消除
王启兰
(福建铁王精密铸造有限公司)
摘要:分析了由电焙烧炉焙烧型壳产生的气孔的原因,并提出了相应的解决措施。通过更改浇注系统和铸件组树的位置，配合增加焙烧炉内硅碳棒的数量以及改变测温管的位置。有效的解决了因电炉的焙烧不足产生的气孔缺陷。
关键词：电炉；阀门；气孔
我厂是长期生产不锈钢五金标件，主要用于连接流体的球阀、管件。铸件要求气密性检测，铸件不得有气孔、缩孔、缩松缺陷存在。在生产中铸件的废品率都控制在1.2%左右。2010年4月由重油焙烧炉改为电焙烧炉一个月后，大批量的铸件浇口根部出现缩气孔。废品率从1.2%上升到了12%。大大提高了品质失效成本，对企业造成了巨大的经济损失，为此采取了一系列的措施，使废品得到了有效地控控制。本文选择了其中的一项一片式球阀铸件进行了分析。
1、铸件的结构及原工艺方案
浇注系统
铸件内孔为1″的一片式球阀，材质为304、316，为出口精密件，尺寸及质量表面要求严格。采用硅溶胶熔模生产工艺，型壳厚度为4-7mm,电炉焙烧，焙烧温度为1050℃,浇注温度1580℃。原工艺如图一。

内浇口
铸件

图一：原工艺组树方案

2存在的问题及原因分析
2.1存在的问题
2010年四月，由原来的重油焙烧炉改用电焙烧炉后一个月，铸件出现了大量的气孔，缺陷部位很有规律性，都在浇口根部壁厚处呈直径2-10mm孔洞状，严重的已经穿通了壁厚。在浇注系统上表现在最下方，铸件最密集的地方。如图二所示。
浇注系统缩孔位置
铸件缩孔位置

图二铸件及浇注系统气孔位置及形貌
2.2）原因分析
如图二所示铸件缺陷都产生在浇口根部壁厚处呈直径2-10mm孔洞状。判定为缩气孔，铸件产生缩气孔的原因：1、浇注时合金液浇不足，铸件凝固时收缩得不到合金液的补充情况下才会产生这样的不良。2、型壳焙烧不透，浇注时合金液含有大量气，铸件凝固前未能溢出。气集结在厚大处，产生气孔。３、浇注太快，铸件型腔里的气来不及排出。铸件的原组树方案中内浇口大于了横浇道，形成了半开放式的浇注系统，静压力小于80mm。由于长期生产中都是此组树方案，不做更改。
2.3）根据分析的原因制定更改方案
1、更改大炉车间的作业标准，将原来规定的浇口杯浇注五分满改为八分满。如图所示：
图三

2、提高焙烧温度及浇注温度，焙烧温度由原来1050℃提高到1200℃。3、延长浇注的时间。
2、4）根据制定的方案试做，试做结果如下表缺陷没有得到改善。
各方案试做对比表
试做方法
焙浇/浇注（温度）
浇注速度
试做总数（件）
缩气孔（件）
缩气孔率
组树方案不变，在模头的下排上方加两个排气块，浇注八分满。
1200/1580(焙烧90分钟)
>14S
60
9
15%
组树方案不变
1200/1580(焙烧90分钟)
>14S
180
32
18%
组树方案不变
1200/1580(焙烧45分)
8-10S
200
46
23%
组树方案不变
1200/1580(焙烧45分)
14-16S
200
46(较轻微)
23%

3调整思路，重新分析原因及制定解决措施
3.1）调整思路，重新分析原因
在提高焙烧温度及焙烧时间缺陷得不到改善，重新分析原因。产生孔洞，说明壳模及钢水里有大量的气体在铸件凝固前没有溢出。对产生缩气孔的浇注系统进行观察，缩气孔都是产生在底部，铸件最密集的地方，型壳做完未层后都形成一个整体了。浇注时的焙烧炉门打开时浇口杯里有气体溢出。用红外线测温仪对焙烧炉炉膛进行测温，实际温度与电表显示温度相差100多度，测温管安放在硅碳棒的上方，正是温度最高的地方，电表显示的温度不是实际温度。由于对电炉的不了解，只是认为电炉的焙烧升温快，壳模焙烧快，烧得透。够买的电炉只在炉壁两侧各安了三根硅碳棒。其实电焙烧炉硅碳棒发热，是逐层加热，热是由外向里辐射加热。在很短的时间内很难使放在炉堂中间的型壳烧透。型壳焙烧不透，透气性不好。电焙烧炉在焙烧时炉膛是封闭的，型壳浇口杯朝下，型壳型腔内形成封闭的空间，型壳内残留蜡燃烧的气体不能排出来，叉壳浇注时间很短，型腔里的气很难通过型壳及排气孔排出，集结在热结处，产生张力，因此，钢液难以充型而形成缩气孔。
3.2)解决措施
3.2.1提高焙烧炉烧结性能
为了使焙烧炉的温度提高，型壳焙浇时受热均匀。增加硅碳棒的数量，在炉底增加了三根硅碳棒，改变了测温管的位置，由原来两侧热力集中的地方改在炉后门，使电表显示的温度更准确。提高了焙烧温度，由原来的1050℃提高到1200℃。
3.2.2）更改组树方案
采用竖浇注系统，加大了静压力，使铸件在短时间里平稳充型，提高钢液的充型能力。将铸件由原来的坚组改为平组，加宽蜡组之间的间距。加宽竖浇道与内浇口的截面积形成顺序凝固。如图四所示
浇注系统

铸件

图四（更改后组树方案）
4、结论；
通过：1）更改组树方案;2)增加焙烧炉的硅碳棒的数量和进行合理的分布，提高了电焙烧炉的烧结性能；3）提高焙烧温度，显著减少了铸件的缩气孔。并且，此方法已推广应用到本公司所有易产生缩气孔的铸件上。通过一个月的努力。铸件的废品率由原来的15%降到了1.2%。
5、总结：
浇注系统
利用电焙烧炉的优点，配合合理的浇注系统，电焙烧炉也可以很好的焙浇熔模铸造型壳。不仅节约成本，而且获得优质的铸件。