如何防止生产厚壁大中型铸钢件的重皮缺陷、粘砂缺陷
生产厚壁大中型铸钢件时常会产生重皮和粘砂缺陷，有时又称作：“烧结、釉层或象皮”缺陷。它是一层铬砂、釉质渣和金属的混合物，具有磁性。以浇注时长时间暴露于热幅射的区域发生率最高。在热处理、抛丸后有时可清除留下光洁的铸件表面，有时则粘附于铸件，只能用铲凿、打磨或电弧气刨方法加以清除，严重增加清理、精整工作量。
铬矿砂的主要化学成分是Cr2O3，是一种天然的Ｆｅ－Ｃｒ氧化矿物，略含一些 Ｍｇ和Ａｌ，通常存在于火成岩中，主产于苏联和南非。从品质上来说，南非铬矿砂纯度高，质量最好。铬矿砂晶粒是十分规则的立方结构，内部复杂，由八个基本结构组成一个晶粒。Ａｌ和Ｍｇ可分别置换结构中的Ｃｒ和 Ｆｅ原子，因此不看作杂质。蛇纹石（硅酸镁、硅酸铝）等硅酸盐脉石为杂质成份。理想的铬矿砂，含Ｃｒ2O3＞４6%，含Ｆｅ应＜３0%，呈黑色，比重４．0～４．8g/cm3，堆积密度 2.5～3.0，四筛制ＡＦＳ细度为５０－９０。它的传热能力优于其它原砂，耐浸润能力极好，且线性热膨胀低于硅砂、橄榄石砂，接近于锆英砂。
在铬矿砂的生产过程中，除了水洗清除原矿中的杂质外，最主要的加工工序是磁选，其目的是尽可能地去除原砂中的铁和硅。
实际工作中，即使使用了优质铬矿砂，还会出现皱皮，粘砂缺陷，需要通过调整工艺来改进。
分析皱皮缺陷的形成原因，我们会有如下发现：
脱壳且易清除且能留下光洁铸件表面的皱皮：同体积重皮和紧实的铬矿砂型砂其重量大致相等。说明无浸渗现象产生。皱皮的金属化现象，是由于砂温升到１２５０℃以上时还原气氛下铬矿表面，砂的体积增大，铁滴相互粘附在一起。冷却时，砂中的树脂已烧尽，空气进入界面的夹层致使铁氧化，把整个表层的砂粘结成一层皱皮缺陷。7 s9 M, h9 s7 }7 z7 P9 X k8 V: M
难以清除牢固粘附于铸件表面的皱皮缺陷：同体积的重皮试样明显地重于型砂，说明有严重的浸渗产生。经计算型砂中空隙约为２５%，称重表明却高于２５%，显然砂粒已被熔蚀导致空隙率增大。据分析，这是由于铬矿砂中还原出来的铁滴随后又被氧化，在氧化气氛下与铬矿砂中的硅酸盐杂质化合形成低熔点的铁橄榄石，进而吸收ＳｉＯ２，软化、熔蚀铬矿砂砂粒，而使空隙增加，而且易被钢液浸渗。铸型表层也可能形成一种三明治式的夹层：型内潮湿的空气形成氧化气氛；铸型表层树脂粘结剂内含有水份，浇注时水汽迁向内部冷凝后又会形成潮湿层而引发成氧化气氛；表面一层则由于树脂的不完全燃烧而是还原性气氛。饶有兴味的是：锆英粉涂料本身中含有３４％的ＳｉＯ２，且有少量的游离的 ＳｉＯ２杂质，在氧化气氛条件下，氧化铁会侵袭涂料中的ＳｉＯ２而形成釉质的熔渣，致使ＳｉＯ２浸蚀部位与钢液相接触，可有３４％的接触面积，使重皮粘附于铸件表面，没被熔蚀的ＺｒＯ２则仍起分型界面的作用。清除重皮层后粘附点是白亮的金属本色能说明这种现象，而富含铁质的重皮层会产生严重锈蚀。
对于以上现象，有效防止的综合措施是：
1.铬矿砂的浊度应<１５０ｐｐｍ。ＳｉＯ２含量应<１．５％。锆英粉涂料含Ｆｅ应<０．５％，游离ＳｉＯ２应<２．０％。
2.模数５Ｃｍ以上的铸件，浇注温度应控制在液相线以上３０—５０℃范围内。浇注时间以公式计算：ＧＺ（浇注时间）＝５．６０×Ｇ（件重，ｋｇ）０．２８６。如件重为５０００ｋｇ，浇注时间为３７．８秒。浇注流速：砂型浇口及内浇口≤１．０ｍ／ｓ；耐火砖管浇口≤３．５ｍ／ｓ。
3.面砂厚度应在５０—３００ｍｍ。应防止与ＳｉＯ２体系背砂混杂。树脂粘结刘用量减少，类似于硅砂用的３０—５０％即可达到要求。
4.钢液含氧量应保持<１０ｐｐｍ。
5.水基锆英粉涂料应彻底烘干。施用双层涂料时，应在首层适当烘干后才施涂第二层。应用烘干器彻底干燥，条件许可时，合箱后用热风烘干器继续烘烤，直至浇包就位待浇前再行撤除，并进一步降低粘结刘中附加物的含量，避免型内产生水汽冷凝。
采取以上综合措施之后，就很少产生重皮缺陷，也能体现出选用铬矿砂作为大型铸钢件铸造砂的优势。
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