系統(tǒng)建立低碳鋼消失模鑄造的工藝體系

　　作者，浙江凱斯特新材料股份有限公司，田軍

　　一、制約低碳鋼消失模鑄造工藝進(jìn)步的“瓶頸”

　　在我國(guó)，消失模鑄造工藝從灰鑄鐵起步。以取消砂芯為優(yōu)勢(shì)，在變速箱、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、飛輪殼、電機(jī)殼，等形狀較復(fù)雜的殼體類產(chǎn)品上，消失模鑄造工藝進(jìn)步迅速，較短時(shí)期就形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

　　球墨鑄鐵的推廣難度稍大一些，甚至有的行業(yè)和客戶端，較長(zhǎng)時(shí)間不接受消失模鑄造的產(chǎn)品。直到 2010 年前后才真正形成產(chǎn)能。

　　鑄鋼工藝的探索幾乎同步于球墨鑄鐵，并取得了一定的進(jìn)步，一度呈現(xiàn)出較強(qiáng)的發(fā)展趨勢(shì)。但是，鑄鋼的消失模技術(shù)并未上升到更高的層次，更未達(dá)到預(yù)期和理想的效果，總體是不成功的，尤其是低碳鋼。

　　卡住工藝進(jìn)步的“瓶頸”非常明確：

　　1、白模分解給鑄件帶來(lái)大量增碳，且分布不均勻和極不穩(wěn)定。

　　2、大量碳渣形成的內(nèi)在和外觀缺陷，嚴(yán)重制約成品率。

　　3、砂眼、氣孔缺陷大量產(chǎn)生，與水玻璃砂、覆膜砂工藝相比，差距非常明顯。

　　附圖 1，白模消失導(dǎo)致的外觀碳缺陷，

　　附圖 2，白模消失導(dǎo)致的內(nèi)在碳缺陷

　　附圖 3，集中發(fā)生的砂眼和氣孔缺陷

　　產(chǎn)品質(zhì)量低劣，經(jīng)濟(jì)效益低下，否定該工藝方向的聲音愈來(lái)愈強(qiáng)烈。部分企業(yè)不堪重負(fù)，直接判定項(xiàng)目失敗;個(gè)別企業(yè)以高昂的成本代價(jià)，走向空殼澆注，即裝箱造型前將白模焙燒清除;更多的項(xiàng)目轉(zhuǎn)向先燒后澆工藝。

　　二、先燒后澆工藝積極的進(jìn)步意義

　　白模分解產(chǎn)物造成增碳和碳缺陷的趨勢(shì)是客觀存在的，必須面對(duì)這個(gè)事實(shí)。

　　通過(guò)合理的工藝過(guò)程，將其產(chǎn)生的影響降到更低，是***方向。

　　先燒后澆就是該工藝?yán)砟钕庐a(chǎn)生的，看似用一個(gè)很簡(jiǎn)單直接、非常容易被理解的工藝方式，解決了讓消失模鑄鋼工藝舉步維艱的問(wèn)題，并風(fēng)靡了一個(gè)發(fā)展時(shí)期。

　　澆注前將白模燒干凈，或燒掉大部分，型腔中的白模消失或減少了，自然產(chǎn)生降低增碳和減少碳缺陷的效果。

　　大量生產(chǎn)實(shí)踐證明，先燒后澆確實(shí)有效改善和克服了增碳問(wèn)題，對(duì)消失模鑄鋼工藝有積極的進(jìn)步意義。

　　但其同時(shí)放大了其它方面的不利因素：

　　1、負(fù)壓狀態(tài)下，火焰在型腔內(nèi)形成的分解溫度較低，只能達(dá)到幾百攝氏度。白模較低溫度富氧燃燒，氣化程度較差，殘留的碳渣非常多。

　　涂層內(nèi)表面及殘留的白模表面，會(huì)形成連續(xù)的碳渣層。

　　碳渣的主要組分是碳化物，分解溫度較高，即便 1500℃以上的金屬液體，也不能使其較充分分解，澆注后必然產(chǎn)生更大量的碳缺陷。

　　復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄件，白模更難燒干凈。未燃燒的白模，由于表面覆蓋了連續(xù)的碳渣層，影響了澆注過(guò)程中的充分氣化分解，促進(jìn)了碳渣的更大量產(chǎn)生。

　　附圖 4，EPS 白模燃燒后涂層內(nèi)表面形成的連續(xù)碳渣層

　　2、白模燃燒后，燃燒通道大量進(jìn)氣，砂箱內(nèi)的實(shí)際負(fù)壓非常低(一般會(huì)降低到 0.02MP 上下)，砂型強(qiáng)度嚴(yán)重下降，極易導(dǎo)致漲箱及鐵包砂，嚴(yán)重時(shí)造成塌箱，中大鑄件及厚大鑄件反應(yīng)尤其敏感。

　　金屬液體流經(jīng)位置極易形成沖砂，大量的涂層及型砂被沖入型腔，形成砂眼缺陷。

　　附圖 5，先燒后澆導(dǎo)致的塌箱

　　3、先燒后澆，在較低的負(fù)壓狀態(tài)下開(kāi)放充型，持續(xù)大量進(jìn)入型腔的氣體不能及時(shí)充分排出，極易被金屬液流捕捉，形成氣孔缺陷，尤其是殘留的白模位置。

　　附圖6，先燒后澆集中發(fā)生的氣孔缺陷

　　三、如何建立系統(tǒng)、平衡的工藝體系

　　相比其它鑄造工藝，消失模鑄造是更系統(tǒng)的工藝過(guò)程。必須充分發(fā)揮其工藝優(yōu)勢(shì)，通過(guò)合理、系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^(guò)程控制，對(duì)白模分解產(chǎn)物“節(jié)源開(kāi)流”，才能實(shí)現(xiàn)理想的效果。

　　(一)、以排氣為核心

　　1、砂型強(qiáng)度是通過(guò)負(fù)壓得到的，負(fù)壓是通過(guò)排氣實(shí)現(xiàn)的。只有順暢的排氣，才能實(shí)現(xiàn)充足的負(fù)壓，從而保證足夠高的砂型強(qiáng)度，降低塌箱、漲箱風(fēng)險(xiǎn)，減少和消除鐵包砂、砂眼等鑄造缺陷。

　　2、白模消失產(chǎn)生大量氣體，必須瞬間排出，才能有效保持砂型所有部位的強(qiáng)度;保證順暢的澆注充型過(guò)程;減少金屬液體捕捉氣體的機(jī)會(huì)，從而減少和消除氣孔缺陷。

　　3、白模分解產(chǎn)生的游離碳，可通過(guò)排氣過(guò)程，被涂層部分吸收。排氣效果好，涂層吸收的碳相應(yīng)較多。

　　排氣是消失模鑄造的工藝優(yōu)勢(shì)，充分排氣是消失模工藝體系的核心，鑄造工藝設(shè)計(jì)及過(guò)程控制必須以此為核心展開(kāi)。對(duì)影響排氣的所有因素，應(yīng)高度敏感性地重視，以充分發(fā)揮其工藝優(yōu)勢(shì)，為降低增碳***大程度地“開(kāi)流”。

　　影響排氣的因素：

　　1、充足的排氣動(dòng)力，

　　1)功率充足的真空泵及負(fù)壓系統(tǒng)。

　　排氣功率和排氣量宜大不宜小。

　　為降低電耗，可小功率多機(jī)組并聯(lián)，根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)和負(fù)壓情況靈活開(kāi)啟和關(guān)閉。

　　有條件的，采用變頻電機(jī)，根據(jù)負(fù)壓設(shè)定范圍自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)。

　　更高層次，澆注、保壓兩套負(fù)壓系統(tǒng)，自動(dòng)切換。

　　2)足夠高的、相對(duì)穩(wěn)定的澆注負(fù)壓值。

　　結(jié)合澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和澆注速度，一般就高不就低，不要過(guò)多考慮附壁效應(yīng)。(負(fù)壓過(guò)大能抽塌箱或?qū)⒔饘僖后w抽出來(lái)也是不正確的)

　　澆注負(fù)壓值必須穩(wěn)定在工藝設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，范圍設(shè)定不能太大。

　　變頻控制更好。

　　專人控制在固定值***好。

　　2、順暢的排氣通道

　　1)合理的砂箱設(shè)計(jì)：負(fù)壓管路分布均勻，宜密不宜疏，加強(qiáng)底抽;通氣孔的總面積宜大不宜小，越大越好。

　　2)砂箱定期檢查并及時(shí)維護(hù)，保持通氣孔足夠高的透氣率。

　　3)排氣管路截面積，或總截面積足夠大，并保持暢通。包括總排氣管路、分支排氣管路、氣閥內(nèi)置通道、橡膠波紋管、砂箱外排通道等。

　　3、透氣性良好的涂層

　　1)涂料的透氣性能良好。(實(shí)現(xiàn)涂層透氣性的內(nèi)因和基礎(chǔ))

　　不能為單向提高強(qiáng)度而降低其透氣性。選擇常溫強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度、透氣性均良好的涂料。自配涂料：粘結(jié)劑同時(shí)具備良好的強(qiáng)度及透氣性能;骨料在保證有效含量的前提下，必須保持合理、穩(wěn)定的粒度結(jié)構(gòu)。

　　2)涂層均勻、厚度可控。合理的濃度能形成適中的表面張力，提高流平性，促進(jìn)涂層均勻;濃度保持穩(wěn)定，定時(shí)檢測(cè)并及時(shí)調(diào)整;避免相同方向流淌。

　　3)充分烘干。保持穩(wěn)定的烘干溫度;足夠低的相對(duì)濕度;充足的烘干時(shí)間，尤其是***后一次涂料的烘干時(shí)間(建議超過(guò) 20 小時(shí))。黃模組離開(kāi)烘房至裝箱的時(shí)間越短越好，避免涂層降低至室溫并吸潮。

　　4、保持型砂充分干燥及良好的粒度結(jié)構(gòu)。連續(xù)生產(chǎn)，保持適宜的砂溫(30～50℃);充分除塵。

　　(二)、選擇適合的鑄造專用珠粒

　　1、白模分解的產(chǎn)物是固態(tài)碳化物、游離碳、二氧化碳和水。

　　(高溫狀態(tài)下)二氧化碳和水是氣體，只要能及時(shí)排出，對(duì)鑄件質(zhì)量不會(huì)造成不良影響。

　　以二氧化碳形式排出涂層，是排碳的***佳和主要途徑。

　　游離態(tài)的碳是極細(xì)的單體，可以被涂層小部分吸收;更多的被液態(tài)金屬吸收增碳;未被吸收或排出的碳，如果分散于鑄件表面，不會(huì)形成鑄造缺陷。如果集中出現(xiàn)，就形成宏觀的碳缺陷。

　　固態(tài)碳化物是大顆粒物質(zhì)，不會(huì)被吸收或排出，一定以碳缺陷的形式存在。

　　為有效減少和消除碳缺陷、降低增碳，必須選擇分解氣化好、 二氧化碳產(chǎn)生量高、固態(tài)殘留少的珠粒制備白模。

　　2、EPS 與共聚料的區(qū)別

　　1)EPS，可發(fā)性聚苯乙烯，含碳 92%。

　　每 1 個(gè)乙烯分子結(jié)合 1 個(gè)苯分子，即苯環(huán)，形成 1 個(gè)苯乙烯分子。

　　苯環(huán)異常穩(wěn)定，不易加成，不易氧化，不易分解。EPS 苯環(huán)占比高，氣化不好，固態(tài)殘留物多，會(huì)形成非常多的碳缺陷，并大量增碳(可超過(guò) 0.2%)。

　　如果聚合過(guò)程中添加穩(wěn)定或阻燃的組分，氣化效果更差，固態(tài)殘留更多。

　　2)共聚料是苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物，含碳 62%。

　　甲基丙烯酸甲酯沒(méi)有結(jié)合苯環(huán)，屬易分解的分子鏈結(jié)構(gòu)。苯乙烯和甲酯聚合后，聚合分子鏈苯環(huán)占比降低，甲基丙烯酸甲酯的分解又能催化苯環(huán)的分解。所以共聚料分解更充分，氣化好，固態(tài)殘留少。

　　共聚反應(yīng)是復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按***佳比例參與共聚，珠粒分解產(chǎn)生的二氧化碳方可接近或達(dá)到峰值，促 進(jìn)碳***大程度地以氣體的形式排出，游離碳和碳化物的殘留才能降到***低。

　　所以，共聚組分中甲基丙烯酸甲酯的量并非越高越好。甲酯過(guò)量提高，只能單向增加分解發(fā)氣量。單組分甲基丙烯酸甲酯的聚合物含碳量更低，發(fā)氣量更大，但 CO2產(chǎn)生量并非***高，相同工藝狀態(tài)下，排碳效果不是***佳。

　　共聚料(STMMA)是鑄造專用珠粒，不添加任何阻燃劑和穩(wěn)定劑。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按***佳比例參與聚合反應(yīng)，珠粒分解氣化充分，CO2產(chǎn)生量接近峰值，保證碳大量排出，固態(tài)殘留物***少量產(chǎn)生，從而有效降低增碳，減少碳缺陷，實(shí)現(xiàn)***大程度的“節(jié)源”。

　　共聚料(STMMA)覆蓋了 70%以上的美國(guó)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)批量應(yīng)用前，已得到國(guó)外消失模鑄造領(lǐng)域的充分論證和認(rèn)可。

　　工藝合理狀態(tài)下，共聚料形成的增碳可控制在 0.03%以下。

　　3、制備合格的白模，

　　1)滿足使用強(qiáng)度及白模成型需要的前提下，降低預(yù)發(fā)自然堆積密度，降低白模重量。

　　2)內(nèi)外充分熔合，含水量足夠低。

　　3)重視白模室溫熟化。

　　(三)、依據(jù)鑄造性能及凝固特征合理設(shè)計(jì)鑄造工藝

　　1、相變特征

　　研究金屬的鑄造性能和凝固規(guī)律，必須對(duì)其相變過(guò)程有一定深度的了解。尤其是碳鋼產(chǎn)品，鑄態(tài)使用較少。

　　附圖 7，F(xiàn)e-C(Fe3C)合金雙重相圖

　　1)理想狀態(tài)下：

　　亞共析鋼，共析轉(zhuǎn)變前，C 在奧氏體中的固溶度始終處于不飽和狀態(tài)，所以不會(huì)有 C(石墨)或 Fe3C 析出。

　　共析鋼，降低至共析溫度時(shí)，C 在奧氏體中的固溶度才能達(dá)到飽和狀態(tài)，共析轉(zhuǎn)變前不會(huì)有 C(石墨)或 Fe3C 析出。

　　所以，理論上，亞共析鋼和共析鋼，共析轉(zhuǎn)變前只是 Fe 的同素異構(gòu)體之間的相互轉(zhuǎn)變，無(wú)穩(wěn)定系結(jié)晶和亞穩(wěn)定系結(jié)晶方式的區(qū)別。

　　冷卻速度對(duì)組織的影響只局限于晶粒尺寸，即冷卻速度越快，晶粒越細(xì)化，冷卻速度越慢，晶粒越粗大。

　　理想狀態(tài)下，亞共析鋼和共析鋼改變冷卻速度，對(duì)硬度和加工性能幾乎沒(méi)有影響?？刹捎谜鸬臒崽幚矸绞郊?xì)化組織。

　　但是，隨著反石墨化元素含量及冷卻速度提高，共析點(diǎn)將相應(yīng)左移。左移至共析點(diǎn)碳值小于實(shí)際含碳量，就會(huì)析出 Fe3C 組織。且隨著共析點(diǎn)碳值與實(shí)際含碳量的差值增加，析出 Fe3C 的時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，析出量相應(yīng)增加。

　　2)過(guò)共析鋼，共析轉(zhuǎn)變前，根據(jù)含碳量不同，隨著溫度降低至 1148℃以下的相應(yīng)溫度，含碳量超過(guò)其在奧氏體中的飽和固溶度，過(guò)飽和的 C 便會(huì)持續(xù)以 C(石墨)或 Fe3C 形式析出，直至共析轉(zhuǎn)變。

　　按穩(wěn)定系的結(jié)晶方式，析出一定量石墨將降低基體的疲勞強(qiáng)度和延伸率。按亞穩(wěn)定系結(jié)晶方式，析出一定量 Fe3C，提高基體硬度，提高耐磨性能，但降低了延伸率和沖擊韌性，組織脆性增加。

　　3)含碳量超過(guò) 0.0218%，無(wú)論共析鋼、亞共析鋼、過(guò)共析鋼，都有共析轉(zhuǎn)變過(guò)程。

　　按穩(wěn)定系結(jié)晶，C 趨向于以石墨形式析出，基體疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性降低。所以，一般碳素結(jié)構(gòu)鋼，***硅的含量。

　　按亞穩(wěn)定系結(jié)晶方式，C 趨向于以 Fe3C 形式析出，促進(jìn)產(chǎn)生珠光體組織，提高基體疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性。所以，一般碳素結(jié)構(gòu)鋼，錳含量比較高。

　　一般狀態(tài)下，抑制碳的石墨化，是碳鋼共析轉(zhuǎn)變的基本需要。

　　附圖 8，鑄鋼組織結(jié)晶示意圖

　　2、低碳鋼的鑄造性能及凝固特點(diǎn)：

　　1)澆注溫度高(超過(guò) 1600℃)，有利于白模的氣化分解。

　　2)初晶溫度高(1500℃左右)，含碳量越低，初晶溫度越高。

　　3)隨著含碳量降低，凝固結(jié)束溫度提高，凝固速度加快。

　　4)鑄態(tài)組織粗大，一般通過(guò)正火處理細(xì)化晶粒。

　　5)為減少氧化，降低收縮趨勢(shì)，避免鑄態(tài)晶粒過(guò)度粗大，澆注過(guò)熱溫度較低(一般 100℃～150℃)，凝固較快，流動(dòng)性較差。

　　6)、高溫低碳易氧化，且鋼液中的氣體和非金屬夾雜物上浮困難，極易形成內(nèi)在缺陷。

　　7)、凝固收縮量較大。一般超過(guò) 2.1%，合金鋼可超過(guò) 2.5%，易變形及產(chǎn)生裂紋。

　　8)、順序凝固狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)自身補(bǔ)縮較困難，產(chǎn)生縮松或縮孔的熱節(jié)尺寸較小，需要更多的補(bǔ)縮冒口，且尺寸較大。

　　3、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)以促進(jìn)形成正凝固溫度場(chǎng)為主。

　　有利于上液面保持高溫狀態(tài)，促進(jìn)形成自下而上順序凝固，***大程度實(shí)現(xiàn)自上而下的補(bǔ)縮。

　　液面高溫，有利于白模的充分氣化分解。

　　結(jié)合鑄件高度及結(jié)構(gòu)確定澆注系統(tǒng)的模式。

　　(四)、應(yīng)重視的其它因素，

　　1、涂層性能

　　涂層是消失模鑄造至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。良好的透氣性、足夠高的耐熱性能、足夠高的常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度，是必須同時(shí)具備的基本性能。

　　1)涂料性能，耐熱性能主要取決于骨料的耐火度。

　　常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度主要通過(guò)粘結(jié)劑組分得到。

　　影響透氣性能的主要組分是粘結(jié)劑的透氣性能，然后是骨料的粒度結(jié)構(gòu)。(通過(guò)骨料粒度結(jié)構(gòu)提高透氣性的空間不大)

　　2)操作和控制過(guò)程的影響粘結(jié)劑性能和骨料粒度結(jié)構(gòu)優(yōu)良，達(dá)到合理的濃度，形成良好的懸浮性和流平性，有助于得到更均勻的涂層。

　　未充分烘干或吸潮的涂層，透氣性、常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度均嚴(yán)重降低。

　　涂層***后一次烘干一定要充分。裝箱前，室溫暴露時(shí)間越短越好。

　　3)涂層厚度的確定相同性能的涂料，涂層增厚，耐熱性能、常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度均相應(yīng)提高，透氣性則相應(yīng)降低。

　　根據(jù)涂料及骨料的耐火度、透氣性能、強(qiáng)度指標(biāo)，結(jié)合澆注溫度和鑄件結(jié)構(gòu)，在滿足強(qiáng)度需要，尤其是高溫強(qiáng)度需要，保證不粘砂的前提下，涂層厚度宜薄不宜厚，以實(shí)現(xiàn)其透氣性***佳。

　　復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄件，盲區(qū)或半盲區(qū)位置，盲孔、通孔或凹陷等過(guò)量受熱位置，局部厚壁處，可對(duì)相應(yīng)區(qū)域預(yù)涂刷，局部涂層增厚。

　　涂層透氣性不足，將造成澆注液流不順暢，甚至形成反噴，提高增碳的趨勢(shì)，促進(jìn)碳缺陷的大量產(chǎn)生。

　　涂層強(qiáng)度不足，易大量產(chǎn)生砂眼缺陷，高溫強(qiáng)度影響更大。

　　附圖 9：涂層高溫強(qiáng)度不足形成的表面皺皮

　　2、裝箱和澆口杯的聯(lián)接，

　　1)無(wú)需要人工輔助塞砂的半盲區(qū)結(jié)構(gòu)，建議一次加砂震實(shí)。

　　2)澆口杯和直澆道的聯(lián)接，以無(wú)縫隙、型砂更遠(yuǎn)離液態(tài)金屬為原則。

　　3)裝箱時(shí)保證黃模組涂層全干燥狀態(tài)，不建議箱內(nèi)組裝。

　　3、脫氧，

　　因熔煉和澆注溫度較高，鋼液在熔煉和澆注過(guò)程中必然大量吸氧。碳含量低，更多的 O 和 Fe 結(jié)合，基體組織氧化較嚴(yán)重。如不充分脫氧，必然產(chǎn)生大量的氧化夾渣。

　　附圖 10，未充分脫氧導(dǎo)致組織嚴(yán)重氧化

　　Al 和 O、N 有較強(qiáng)的親和力，鋼的熔煉過(guò)程一般以純鋁脫氧定氮。

　　鋁對(duì)碳鋼組織和性能的影響，

　　1)鋁有細(xì)化奧氏體晶粒的作用，并提高晶粒粗化的溫度，從而顯著提高組織的沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度;降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度，改善低溫韌性;降低時(shí)效傾向性。

　　當(dāng)殘余鋁含量超過(guò)一定值，又能促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大粗化。鋼種不同，此數(shù)值有較大差別。碳鋼細(xì)化晶粒的***高殘余鋁含量為 0.05%。

　　2)、鋁是較強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，作用僅次于硅。鐵素體鋼及珠光體鋼，如鋁使用量過(guò)多，將較強(qiáng)地促進(jìn)組織的石墨化傾向，降低高溫強(qiáng)度和韌性。

　　3)強(qiáng)烈縮小奧氏體相區(qū)。

　　4)(較高含量)提高組織耐腐蝕性、抗氧化性、耐磨性(和其它元素配合使用)

　　5)影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。

　　6)高溫狀態(tài)下，鋁極易吸氫，脫氧鋁過(guò)量使用，易形成大量的針孔。(超過(guò) 0.06%)

　　綜合鋁對(duì)組織及性能的影響，兼顧成本，以脫氧為主要目的的鋁的使用量，在保證脫氧效果的前提下，宜低不宜高。一般 0.1～0.15%。

　　4、熔渣，造渣是煉鋼的重要環(huán)節(jié)。

　　入爐原材料必然帶入部分鐵的氧化物和其它雜質(zhì)，同時(shí)，由于澆注溫度較高，整個(gè)熔煉過(guò)程伴隨著大量氧化、過(guò)度腐蝕爐襯，鋼液中不斷產(chǎn)生大量的液態(tài)熔渣。

　　出爐前必須充分造渣，使上浮的熔渣顆粒固化聚集，和液態(tài)金屬分離。

　　澆注過(guò)程中，高溫鋼液持續(xù)腐蝕包襯。直至澆注結(jié)束，仍有部分熔渣不斷上浮。

　　消失模鑄造很難實(shí)現(xiàn)封閉模式的澆注過(guò)程，更難以通過(guò)封閉式澆注系統(tǒng)避渣。所以，澆注過(guò)程必須有效檔渣，或使用“茶壺包”。

　　高溫出爐，低溫澆注，就是為了通過(guò)靜置過(guò)程，讓熔渣有充足的時(shí)間上浮至液面。但是，為節(jié)約電耗，提***率，一般企業(yè)較難實(shí)現(xiàn)。 (高端產(chǎn)品，靜置過(guò)程很有必要)

　　5、烤包

　　低碳鋼初晶溫度高，澆注過(guò)熱溫度一般較低，流動(dòng)性差，凝固較快。如包襯溫度較低，與其接觸部分鋼液極易快速降至接近初晶溫度，隨著液面下降，凝固于包襯表面，形成“掛包”。

　　提高出爐溫度可以促進(jìn)包襯吸收更多的熱量，相應(yīng)提高包襯表面溫度。但超出澆注溫度的單向提高，易導(dǎo)致其它方面的問(wèn)題，且包襯溫度的均勻提高短時(shí)間內(nèi)是很難實(shí)現(xiàn)的。

　　鋼液入包后，靜置狀態(tài)下，冷包將促進(jìn)鋼液溫度更不均勻，始澆溫度和末澆溫差相應(yīng)加大，增加澆注溫度不穩(wěn)定性，降低澆注質(zhì)量。

　　新修或室溫狀態(tài)下的包襯，不同程度含水，水分將被入包鋼液部分吸收，加劇鋼液氧化，增加氣孔傾向。

　　烤包非常重要。

　　五、正確的工藝?yán)砟罘浅Ｖ匾?/p>

　　能否建立系統(tǒng)的、平衡的工藝體系，取決于是否具備正確的工藝?yán)砟睿@非常重要。

　　正確的理念，才能確定正確的方向。工藝方向正確的前提下，才能充分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)資源，綜合制定和實(shí)施有效的工藝措施，形成適合本企業(yè)的工藝體系。

　　整體工藝流程就有了“靈魂”。(清楚為什么這樣做)

　　一味地借鑒別人的經(jīng)驗(yàn)，將思維***在模仿更多方法的空間內(nèi)，將難以系統(tǒng)形成自己的核心技術(shù)，更無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)提高。

　　六、 成功案例

　　(一)、山東蓬萊萬(wàn)壽機(jī)械有限公司，重卡車橋及零部件產(chǎn)品。

　　2019 年下半年開(kāi)始規(guī)劃鑄鋼項(xiàng)目。

　　重卡車橋系列支架、連接板等，安保產(chǎn)品。

　　25 鋼，需要焊接在沖壓橋殼上，碳含量控制嚴(yán)格。

　　光譜分析，表面 2mm 增碳低于 0.03%，2mm 以內(nèi)無(wú)增碳。

　　2020 年月產(chǎn)量達(dá) 700～800 噸。2021 年月產(chǎn)量超過(guò) 1000 噸。

　　共聚料 2#、3#規(guī)格，月用量 4 噸左右，鑄造質(zhì)量一直比較穩(wěn)定。

　　附圖 11：重卡車橋焊接低碳鋼鑄件的白模及黃模組

　　附圖 12：重卡車橋焊接低碳鋼鑄件

　　從低碳鋼鑄造的困境中成功突圍，需要具備系統(tǒng)、科學(xué)的理念：

　　1、工藝?yán)砟蠲鞔_

　　2010 年就突出鑄造專用珠粒的理念，全部球墨鑄鐵和灰鑄鐵產(chǎn)品均選用共聚料生產(chǎn)?；诣T鐵綜合成品率超過(guò) 98.5%，球墨鑄鐵綜合成品率超過(guò) 97%。并取得了相當(dāng)理想的經(jīng)濟(jì)效益。

　　根據(jù)碳鋼的鑄造特點(diǎn)，在原工藝體系基礎(chǔ)上，針對(duì)性系統(tǒng)制定和落實(shí)具體的工藝措施，直接澆注，僅兩個(gè)月就形成批量生產(chǎn)。

　　2、過(guò)程控制嚴(yán)謹(jǐn)

　　3、突出骨干員工的作用，工藝執(zhí)行過(guò)程嚴(yán)格考核，產(chǎn)量、成品率和每個(gè)員工的收入保持制度性的聯(lián)系，保證工藝執(zhí)行力。

　　無(wú)焊補(bǔ)狀態(tài)的綜合成品率達(dá)到 99%，很多人會(huì)持懷疑態(tài)度，但數(shù)據(jù)來(lái)自企業(yè)的管理系統(tǒng)，是真實(shí)的，且較穩(wěn)定。

　　(二)貴州凱里市，富安鴻達(dá)精密鑄造有限公司

　　鑄鋼產(chǎn)品涉及重卡、鐵路機(jī)車、軍工、智能設(shè)備等領(lǐng)域。

　　共聚料，先燒后澆。

　　大量碳渣、砂眼缺陷，產(chǎn)品外觀極差，內(nèi)在鑄造缺陷造成的廢品很高。

　　投產(chǎn) 6 年，綜合成品率一直較低。

　　附圖 13，先燒后澆工藝白模組

　　附圖 14，先燒后澆工藝

　　附圖 15，共聚料先燒后澆產(chǎn)生的表面碳缺陷

　　附圖 16，EPS 板材手工件，表面大量碳皺皮

　　附圖 17，排氣不暢導(dǎo)致的整組澆注不足

　　2021 年 5 月，與浙江凱斯特新材料股份有限公司簽署合作協(xié)議，凱斯特公司提供全方位的技術(shù)支持，建設(shè)新的工藝體系。

　　至 8 月底，先燒后澆全部改變?yōu)橹苯訚沧ⅰ?/p>

　　附圖 18，重卡汽車零部件 35 鋼

　　附圖 19，重卡汽車零部件 45 鋼

　　附圖 20，鐵路機(jī)車零部件 B 級(jí)鋼，含碳量相當(dāng)于 15 鋼

　　附圖 21：鐵路機(jī)車零部件 B 級(jí)鋼，含碳量相當(dāng)于 15 鋼

　　附圖 22：低合金鋼履帶板 含碳量相當(dāng)于 35 鋼

　　歷時(shí) 4 個(gè)月，顛覆性改造了原有的工藝體系，實(shí)現(xiàn)了從先燒后澆至直接澆注的***轉(zhuǎn)變。

　　工藝改造過(guò)程未增加任何投資。

　　節(jié)約了燒白模的成本，工藝出品率提高 10%以上。

　　產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生了質(zhì)的變化：

　　外觀碳缺陷很少出現(xiàn)，更無(wú)集中發(fā)生，外觀質(zhì)量跨越性提高;

　　加工面極少發(fā)現(xiàn)碳缺陷;

　　內(nèi)部無(wú)增碳，加工面基本無(wú)色差;

　　表面增碳低于 0.03%，甚至很難檢測(cè);

　　綜合成品率超過(guò) 95%。

　　工藝改造完成后，通過(guò)不斷提高管理和過(guò)程控制水平，進(jìn)一步優(yōu)化工藝，產(chǎn)品質(zhì)量必將繼續(xù)提高。

　　附圖 23：較大表面鑄件的外觀(B 級(jí)鋼)

　　2020 年下半年，浙江凱斯特新材料有限公司開(kāi)始策劃和推廣消失模鑄鋼技術(shù)。通過(guò)為客戶提供白區(qū)、黑區(qū)及項(xiàng)目策劃等更***的技術(shù)服務(wù)，促進(jìn)共聚料在鑄鋼領(lǐng)域的應(yīng)用，進(jìn)而推動(dòng)消失模鑄鋼直接澆注技術(shù)。