クロマイト鋳造砂を使用した重い鋳物の製造における砂の付着欠陥を防ぐ方法

厚肉の大中型鋼鋳物の製造は、しばしば「焼結、釉薬層または象の皮」の欠陥と呼ばれる、重い皮膚および砂の付着欠陥を生成します。これは、鋳造グレードのクロマイトサンド、エナメルスラグ、および磁性のある金属の混合物です。発生率が最も高いのは、注入中に長時間熱放射にさらされた領域です。熱処理とショットブラストの後、鋳物の表面を洗浄したり、鋳物に付着させたりすることがあります。これは、チゼル、研削、またはアークガウジングによってのみ除去できるため、洗浄と仕上げの作業負荷が大幅に増加します。

クロマイトサンドの主な化学組成はCr2O3です。これは、MgとAlが少ない天然のFe-Cr酸化物鉱物です。通常、火成岩に存在し、主に南アフリカで生産されます。品質の面では、南アフリカのクロム鉱石は高純度で最高の品質を持っています。鋳造グレードのクロマイト砂粒は、8つの基本構造からなる複雑な内部を持つ非常に規則的な立方構造を持っています。AlとMgは、それぞれ構造内のCr原子とFe原子を置き換えることができるため、不純物とは見なされません。蛇紋岩（ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム）などのケイ酸塩脈石は不純物成分です。Cr2O3> 46％、Fe含有量<30％を含む理想的なグレードのクロマイト砂は黒色、比重4.0〜4.8g / cm3、かさ密度2.5〜3.0、4ふるいAFS細かさ50-90です。その伝熱能力は他の生砂よりも優れています、

鋳物グレードのクロマイトサンドの製造工程では、原鉱中の不純物を除去するための洗浄に加えて、主な処理手順は磁気分離であり、その目的は生砂中の鉄とシリコンを可能な限り除去することです。

実際の作業では、高品質のクロマイトサンドを使用しても、シワやベタベタした砂の欠陥が発生するため、プロセスを調整して改善する必要があります。

しわのある皮膚の欠陥の原因を分析すると、次のことがわかります。

殻をむき、簡単に取り除くことができ、滑らかな鋳物の表面にしわを残すことができます。同じ量の重い革とコンパクトなクロム鉱石の砂の重量はほぼ同じです。浸潤がないことを示しています。しわのメタライゼーションは、砂の温度が1250℃を超えると、還元性雰囲気のクロム鉱石の表面の砂の体積が増加し、鉄の液滴が互いに付着するためです。冷却すると、砂の中の樹脂が燃え尽き、空気が界面の中間層に入り、鉄の酸化を引き起こし、砂の表面全体をしわの欠陥の層に結合します。

鋳物の表面にしっかりと付着しているしわの欠陥を取り除くことは困難です。同じ体積の重い革のサンプルは明らかに鋳物砂よりも重く、深刻な浸透があることを示しています。鋳物砂の空隙率は約25％と計算されていますが、計量では25％以上であることがわかります。砂が侵食され、空隙が増加していることは明らかです。分析によると、これは、クロム鉱石から還元された鉄滴がその後酸化され、酸化雰囲気下でクロム鉱石中のケイ酸塩不純物と結合して低融点鉄かんらん石を形成し、それが次にSiO2を吸収し、軟化して侵食するためです。クロム鉱石の砂粒子はボイドを増加させ、溶融鋼が容易に浸透します。金型の表面層もサンドイッチ状の中間層を形成する場合があります。金型内の湿った空気が酸化性雰囲気を形成します。金型表面の樹脂バインダーには水が含まれており、注入時に水蒸気が内部に移動して凝縮します。酸化性雰囲気; 樹脂の不完全燃焼により、表面層は還元性雰囲気になります。興味深いのは、ジルコンパウダーペイント自体に34％のSiO2が含まれており、少量の遊離SiO2不純物が含まれていることです。酸化性雰囲気条件下では、酸化鉄が塗料中のSiO2を攻撃し、エナメルスラグを形成して、SiO2を引き起こします。エッチングされた部品は鋼の液相と接触しており、接触面積の34％が存在する可能性があるため、重いスキンが鋳造物の表面に付着し、侵食されていないZrO2が依然としてパーティング界面の役割を果たします。 。

上記の現象について、効果的に防止するための包括的な対策は次のとおりです。

1. クロム鉱石の濁度は150ppm未満である必要があります。SiO2の含有量は1.5％未満である必要があります。ジルコン粉体塗装には、0.5％未満のFeと2.0％未満の遊離SiO2が含まれている必要があります。
2. 弾性率が5cmを超える鋳物の場合、注湯温度は液相線から30〜50°Cの範囲内に制御する必要があります。注湯時間は、GZ（注湯時間）= 5.60×G（ピース重量、kg）0.286の式で計算されます。ピース重量が5000kgの場合、注入時間は37.8秒です。注湯流量：サンドゲートおよびインナーゲート≤1.0m/ s; 耐火レンガパイプゲート≤3.5m/ s。
3. 表面の砂の厚さは50-300mmでなければなりません。SiO2システムのバックサンドとの混合を防ぐ必要があります。樹脂結合の量が減少します。これは、要件を満たすためのケイ砂の30〜50％に相当します。
4. 溶鋼の酸素含有量は10ppm未満に保つ必要があります。
5. 水性ジルコン粉体塗装は完全に乾燥させる必要があります。二層コーティングを適用する場合、第1層が適切に乾燥した後に第2層を適用する必要があります。乾燥機を使用して完全に乾かします。条件が許せば、熱風乾燥機を使用して、箱を閉じた後、取鍋が所定の位置に来るまで焼き続け、注ぐ前にそれを取り除き、カビを防ぐために接着剤中の混合物の含有量をさらに減らします。

上記の包括的な対策を講じた後、厚肉の欠陥が発生することはめったになく、大型の鋳鋼にクロマイト鋳物砂を使用することの利点も実証できます。