赵延华(总经理、工程师)
潍坊瑞兴新材料科技有限公司
一、夹渣是指铸件内部或表面有外来的非金属夹杂物，这种非金属夹杂物统称为渣滓，故称这种缺陷为夹渣，按渣滓形成时间先后分为一次渣滓和二次渣滓。
一次渣滓形成于先，它是指合金冶炼时冶金熔渣（氧化渣，还原渣，酸性渣，碱性渣）或溶剂所形成的渣滓，或金属液同炉衬，包衬相互作用产生的渣滓，或金属液炉前处理，例如孕育处理或变质处理后生成的渣滓（即：浇注前铁水中含有的渣滓）。
图1、图2为典型球墨铸铁件的一次夹渣
图1 铸件名 球铁件 图2 铸件名 球铁件
图3中白色物体为球墨铸铁浇注过程中氧化形成的二次夹渣
图3 砂型浇注后
图4为白色夹渣物的能谱分析数据，从数据中的可以看出夹杂物主要来自于浇注过程中镁，稀土，锰，被氧化形成的夹渣物，还有硅的氧化物，应该来自于包衬的侵蚀。
图4 图3的电镜分析
图5为铸件表面二次氧化形成的白色夹渣被抛丸清理去除后的凹坑
图5 球墨铸铁件表面的凹坑
二次渣滓形成于后，它是指金属液在浇包内挡住或去除一次渣后，进行浇注直至充型过程中，由于浇注系统设计不合理,铁液产生了严重的涡流金属液的二次氧化或其他各种原因而形成的渣滓。
二、影响铸件渣孔的因素及纠正措施：
1、原材料的纯净度，所用的金属材料的纯净度，直接影响到金属液中夹杂物的含量。特别是回炉料没经清砂而直接回炉使用，上面有不少的型砂，并且所用生铁和废钢表面严重锈蚀，在冶炼过程中这些氧化物因比重较小，很难从铁水中去除。不仅容易形成一次夹渣物，还导致铁水冶金质量恶化，容易形成气孔和白口。
2、电炉耐材的耐火度
一般电炉材料是由二氧化硅酸性炉衬，三氧化二铝中性炉衬，氧化镁碱性炉衬组成，炉衬的侵蚀程度是由炉衬的性质和耐火程度决定的，炉衬易侵蚀导致一次夹杂物增多，特别是在浇注过程中随着铁水温度的下降，夹杂物不断析出，很大一部分挂在浇包壁上。在循环浇注过程中，包壁上的夹杂物有部分重新融入铁水中，如果浇包修理不及时夹杂会越来越多。
3、电炉耐火材料的酸碱度在使用过程中对金属材料的化学成分有一定的要求。利用酸性炉衬熔炼时，只能熔炼灰铁和球铁以及普碳钢，如果这些材料中锰，铬等碱性金属材料含量较高，会加大炉衬的侵蚀程度。所以熔炼不锈钢等高锰铬的材料，只能用中性或碱性炉衬。根据对炉衬，耐火度和使用寿命的要求而定。
4、铁水包耐材的耐火度
铁水包耐材的耐火度，决定了包的侵蚀程度，对铁水包耐材的要求如下：
1）在高温条件下使用时不软化不熔融，即应有一定的耐火度，规定耐火度底线为1580℃，低于这个温度不属于耐火材料。
2）能承受结构的建筑载荷和操作中的作用应力，在高温下也不丧失结构强度。
3）在高温下体积稳定，不致产生过大的作用应力和收缩裂缝。
4）在高温急剧变化时，不致崩裂破坏。
5）对熔融金属，炉渣，氧化皮，炉气的侵蚀有一定抵抗作用，即具有良好的化学稳定性。
6）具有良好的耐磨性和抗震性。
为了减少包壁挂渣造成的渣滓重熔，我们开发了一种防化学粘挂渣包衬材料，获得国家专利《专利号：201610758370.0》。
产品对比
三、使用防粘（挂）渣铁水包衬料的情况
1、该产品的特点是不挂渣、不粘渣、不和铁水产生化学反应，抗侵蚀能力强，具有相应的保温效果，易修补，抗热震性好，使用周期长，提高生产效率，降低生产成本，详见表1。很好地保证了铁水的纯净度，降低了铸件的夹渣缺陷。
2、表1 防化学粘（挂）渣型铁水包包衬料技术参数
表1 防化学粘（挂）渣型铁水包包衬料技术参数
锰钢包 碳钢包使用
钢水包使用
球铁包使用
3、成本分析
1）包衬材料价格分析
使用普通包衬材料，购买价格低，使用过程中渣子很容易粘在包内壁，粘结力较大，用力清理才能清理干净，经常把浇包内壁清理的凸凹不平，下次使用更容易粘渣，降低了浇包的使用包次数，使用防粘渣包衬材料，购买价格高，渣子不容易在浇包内壁粘附，粘结力小，很容易清理，大大降低了浇包内壁凸凹不平的现象，提高了浇包的使用包次数，可达到传统包衬的10～20倍，普通包衬的2～3倍，浇注每吨铁水防粘渣包衬材料比普通普通包衬材料反而低，即买的贵用着便宜。
2）修包、每次使用时清理人工费用分析
普通包衬材料和防粘渣包衬材料每次的修包费用基本一致，但使用时清理费用普通包衬材料远远高于防粘渣包衬材料，清理时只能清理浇包内表面的上1/3～1/4,从图6视频7可以看出，浇包内表面的中、下也粘有数量不等的渣子，增加了铸件夹渣的可能性。
3）铸件夹渣、浇不足缺陷分析
当铁水进入浇包后，包内的铁水温度不断下降，浇包内壁未清理干净的渣子被铁水加热，温度不断升高，先熔化的渣子被扒掉了，浇包移动和浇注过程中熔化的渣子随铁水流进入型腔，过滤网只能挡住固体渣子，挡不住液体渣子，液体渣子遇到过滤网时会产生变形即变细，陶瓷过滤片有一定过滤液体渣的能力，但降低了陶瓷过滤片通过铁水的能力，延长了该型铸件的浇注时间，容易产生浇不足；陶瓷过滤片的成本远高于树脂过滤片。
4）铸件价格分析
使用防化学粘（挂）渣包衬材料，降低了铸件的夹渣倾向，大大减少因浇注过程中造成的铸件渣孔废品率，提高铸件的合格率；提升综合经济效益。要求气密性实验的铸件合格率高，有气密性要求的铸件价格远高于普通铸件。
4、铁水在炉内的最高温度及高温静止时间
铁水温度越高，越有利于渣滓的上浮和析出，高的铁水温度，对净化铁水是非常有必要的，一般灰铁铸件和球铁铸件，根据许多工厂的经验，现在很多厂，一般控制在1520-1550度之间，但过高温度及保温时间过长，会降低冶金质量，也加大了炉衬及包衬的浸蚀，因此现在提倡快速熔化快速出炉，广西玉柴，洛阳一拖及很多大型企业，已经将灰铸铁的出炉温度降低至1500-1480℃，一汽二汽和国外，一般球铁的出炉温度都不超过1520℃，甚至有的国外文献指出，球铁出炉温度不能超过1500℃，这样球铁件的石墨球数增加，白口宽度减少，铁水熔清后，最好断电静置，使夹杂物迅速上浮，一般静置时间五分钟左右即可。
5、球化和孕育处理过程
球化和孕育处理过程是铁水成渣最迅速和激烈的过程，要求球化剂和孕育剂纯净度要高，粒度大小合适，尽量没有粉末。氧化镁含量要低，球化剂氧化镁的含量一般要求小于百分之一。扒渣要充分搅拌，扒渣次数一般不低于两次。扒渣后铁水要尽量使用专用的覆盖剂，很多企业直接使用聚渣剂覆盖是错误的，因为聚渣剂提渣效果比较好，但熔点比较低，做覆盖剂使用会被铁水溶解，进入铸件。在保证球化的情况下，残留稀土，镁，要尽量的低。加入过量的球化剂会使上述能谱分析报告中夹杂物增多。
图8为日本一家聚渣剂生产商的数据，可以看出耐火度挺低，不能作为覆盖剂使用作为浇注使用的随流孕育剂的纯净度要高，粒度要合适。过细的粒度在浇注时氧化严重，一般粒度控制在0.3—1.0mm之间。小于0.3的粉状物不超过5%。 
图8 日本一家聚渣剂生产商的数据
6、防止铸件夹杂物的最后一道屏障，合理的浇注系统的设计要注意几点：
1）铁水充型要力求平稳，避免飞溅和紊流；
2）浇注系统要尽量采用半封闭式；
3）浇注系统优先选用泡沫陶瓷过滤器，实践证明泡沫陶瓷过滤器对夹杂物的过滤效果大大优于其他过滤方式，尽管泡沫陶瓷过滤器的成本较高，但其产生的综合效果还是值得非常优先使用。
泡沫陶瓷过滤器是用碳化硅或用三氧化二铝等耐火材料粉料，磷酸二氢铝粘粘剂和泡沫体等材料烧结而成。这种过滤器依靠其蜂窝孔的曲折缝隙，不仅机械的阻挡，筛分非金属夹杂物，并且还有吸附微观夹杂物的作用，故有更好的金属液净化效果。
总之夹渣从形成时间上分为一次夹渣和二次夹渣，另外还有一些氧化膜夹渣，渣气孔，球铁的黑渣，表现形式多种多样，形成的原因及过程也复杂多变，所以在生产过程中解决夹渣缺陷要从其产生的原因和表现形式分析，找出正确的对策，辅之以合理的浇注系统，阻止夹渣在铸件上形成。
四、结论
使用防化学粘（挂）渣包衬材料与普通包衬材料比较具有以下特点：
1）购买成本高使用成本低；
2）使用工时费；
3）铸件夹渣、浇不足缺陷少，成品率高；
4）铸件价格高。
网站首页
协会概况
最新资讯
政策专区
产业链配套
行业统计
技术交流
服务专区
人力资源
会员中心
招商
联系我们