強(qiáng)化冒口補(bǔ)縮是防止鑄件產(chǎn)生收縮類缺陷的重要工藝措施。統(tǒng)計表明,鑄件凝固后,普通冒口的縮孔體積僅占冒口體積的10%~14%,真正用于補(bǔ)縮鑄件的只占6%~10%。保溫冒口可將冒口的補(bǔ)縮效率提高到20%~25%。集保溫與發(fā)熱于一體,構(gòu)成發(fā)熱保溫冒口,可將冒口的補(bǔ)縮效率提高至45%。鑄鋼件的金屬補(bǔ)貼工藝也廣泛采用保溫補(bǔ)貼和發(fā)熱保溫補(bǔ)貼,并且隨著保溫、發(fā)熱材料的開發(fā),保溫補(bǔ)貼和發(fā)熱補(bǔ)貼逐步取代了金屬補(bǔ)貼。通過補(bǔ)縮,不僅提高鑄件的工藝出品率和成品率,而且省去了切割金屬工序,降低能耗等。

　　1真空感應(yīng)熔煉及發(fā)熱保溫冒口套

　　真空感應(yīng)爐冶煉是在負(fù)壓條件下進(jìn)行加熱、熔化、精煉、合金化和澆注的冶煉方法。由于全部冶金過程是在與大氣隔離的條件下進(jìn)行的,因此避免了大氣對鋼液的污染。鋼液在真空下精煉,能顯著地提高其純度并能準(zhǔn)確控制鋼的化學(xué)成分。由于受真空室尺寸的限制,一般使用真空爐冶煉基本為毛坯料或者母合金,后續(xù)還要進(jìn)行諸如電渣重熔、鍛壓、軋制等熱加工工序。我單位真空感應(yīng)熔煉爐主要以生產(chǎn)鋼錠為主,然后進(jìn)行軋制、拉拔,做成不同規(guī)格的焊絲。這就要求鋼錠要有比較好的澆注質(zhì)量,內(nèi)部不允許有疏松、夾雜、縮孔等。在大氣狀態(tài)下,可以通過添加覆蓋劑等進(jìn)行補(bǔ)縮,使鋼錠的上表面最后凝固,從而形成橫截面如圖1所示的鋼錠。但在真空狀態(tài)下,由于缺少補(bǔ)縮手段,鋼液將從各個表面同時凝固,往往在心部出現(xiàn)不同程度的縮孔,如圖2所示,大大影響了成品率。

　　保溫冒口套是冶金工業(yè)澆鑄鑄件時用的保溫制品,這種制品,過去沿用的有膨脹珍珠巖、陶粒等輕質(zhì)保溫隔熱材料為集料的水泥制品,國外也有應(yīng)用纖維復(fù)合型的制品。漂珠具有優(yōu)越的耐高溫、隔熱和保溫性能,并且對所冶煉鋼種成分沒有什么影響,因此,就選用漂珠型保溫冒口。漂珠保溫冒口是以純凈漂珠為集料,以水玻璃為膠凝材料,經(jīng)攪拌、成型、干燥等工序制成的一種保溫制品。

　　2試驗方法

　　由于市場上銷售的漂珠型保溫冒口尺寸不適合我單位使用,因此,使用木模進(jìn)行人工打結(jié)成符合我單位使用的發(fā)熱保溫冒口。其中,要求漂珠純凈、高鋁(Al2O3>30%)、低碳(燒失量<30%),粒徑為40μm~60μm。

　　其工藝流程為:漂珠+水玻璃———稱量——計量———攪拌———封存———成型———干燥———成品檢驗;石英砂+水玻璃———稱量———計量——攪拌———備用(用于冒口底部)。

　　打結(jié)成型的保溫冒口套如圖3所示。

　　為使冒口底部的耐火度和抗蝕能力有所提高,特在冒口底部用少量石英砂-水玻璃膠砂加固,粒徑為1 mm~0.1 mm。

　　將燒結(jié)好的保溫冒口套按照如圖4所示的方法組裝到一起,然后進(jìn)行實(shí)際澆注試驗。由于漂珠型保溫冒口套是一種比較脆的產(chǎn)品,為了保證在突然受到鋼水沖刷時不致破裂,因此要在其外面加一個保護(hù)圈。

　　3應(yīng)用情況

　　所冶煉鋼種為08CrNi3CuTi鋼,配料重量為65 kg,除將鋼錠模充滿外,保溫冒口套的使用高度在120 mm~150 mm之間,余下30 mm~60 mm高度作為安全空間的裕量。工藝出品率由原先的60%左右提高至85%以上。通過后續(xù)不斷的冶煉澆注,鋼錠質(zhì)量非常穩(wěn)定,其工藝出品率也隨著工藝的不斷成熟而有所提高。

　　將鋼錠冒口部分切除之后發(fā)現(xiàn),通過肉眼觀察,其組織非常致密。將此鋼錠通過軋制、拉拔成3.2 mm埋弧焊絲進(jìn)行熔敷金屬性能試驗,其韌性有了較大程度的提高。分析原因,主要是通過使用保溫冒口,使冒口中的發(fā)熱材料在高溫下反應(yīng)放出熱量,同時保溫材料發(fā)揮保溫效果,減少了金屬液的熱散失,延緩冒口金屬液的凝固時間,實(shí)現(xiàn)對鑄件的長時間補(bǔ)縮,確保了獲得組織致密的鋼錠。從而為后續(xù)熱加工保證更加致密組織提供了基礎(chǔ)。

　　4結(jié)束語

　　通過使用發(fā)熱保溫冒口套,改變了真空感應(yīng)熔煉爐中所澆注鋼錠的凝固順序,使上表面最后凝固,達(dá)到了補(bǔ)縮的效果,提高了產(chǎn)品的工藝出品率。另外,還明顯提高了鋼錠的內(nèi)部質(zhì)量和后續(xù)產(chǎn)品的綜合力學(xué)性能。