热模法大口径2GS球铁管承口夹渣缺陷的防止

卢彦会 李朝晖 李晓勤 白占顺

(1.新兴河北工程技术有限公司，河北056000；2.新兴铸管股份有限公司，河北056000)

1 原球化处理工艺的缺点

由球化反应的化学过程，我们知道球化剂中的镁进入铁液后首先起脱硫去氧作用，当铁液中的硫量、氧量降至一定值时，镁开始对石墨的球化起作用，促进石墨长成球状。镁的脱硫反应式为：

Mg+FeS=MgS+FeMg脱S=0.76(S原铁液-S脱S后)

如果铁液中氧、硫含量高就会增加球化剂耗量，影响球化效果。我公司在原球化处理工艺中所采用的覆盖剂为回炉料和铁屑，但是目前铁屑采购困难，且氧化严重含有大量杂质。而氧化严重的铁屑增加了铁液中的氧化元素的含量，因此，当氧化严重的铁屑融入铁液后不仅消耗大量的球化剂，影响球化质量，同时形成大量的氧化物给扒渣操作带来困难，使铁液中渣量增加，从而影响球铁管的内在质量。

2 试验方法

为了避免承口夹渣缺陷，提高球化质量，我们对球化工艺和浇注工艺进行了改进。取消覆盖剂中的铁屑，只用回炉料作覆盖剂，增加回炉料的用量，调整浇注和喷涂工艺参数增加承口凝固速度和涂料层的强度。

3 试验结果及分析

我们对大量的管子进行了现场跟踪试验，试验结果见表1和表2。

表1 球化工艺现场跟踪试验结果Table 1 The test results for tracking the spheroidization process

表2 浇铸工艺现场跟踪试验结果Table 2 The test results for tracking the pouring process

经分析在3月份出现的D3面夹渣主要有两种形式：

3.1 机械夹渣

这部分夹渣管所占的比例比较少，约占全部夹渣管数量的30%。夹渣缺陷产生的主要原因是涂料和随流孕育不适合生产要求。涂料方面造成承口夹渣的原因是：

(1)喷涂在管模内表面的涂料强度低

导致涂料强度低的原因有两个方面：一是配置的涂料本身强度低；二是喷涂时风压、罐压没有达到规定的压力，特别是喷嘴间隙和喷头角度的调整最为关键。

(2)流槽内表面的石墨涂料附着力不够

潮湿的流槽涂料接触高温铁液时会爆裂脱落，这部分涂料被冲入承口型腔形成夹渣。

(3)承口砂芯上的涂料

如果芯子上的涂料过厚，并且没有完全干燥，浇注过程中也易造成承口D3面的夹渣缺陷。

3.2 氧化渣

形成这种夹渣的先决条件是：①原铁水的含碳量过高，大于3.8%；②碳当量大于4.5%；③浇注温度过高，大于1 330℃；④浇注后铁水凝固的时间大于4 min；⑤球化不良和球化衰退；⑥原铁水氧化严重等。我们在3月份出现的大量承口夹渣管主要原因是因为铁水在承口凝固时间过长造成的，由于2GS管的承口形状特殊，重量比T型管的承口重量多162 kg，近40 mm壁厚的承口完全凝固需3 min～4 min的时间。在此期间会造成球化衰退和石墨漂浮，即便碳当量不高(4.0%～4.2%)，在温度和时间变化较大的情况下，同样会产生石墨漂浮现象，这是离心铸造特有的缺陷之一。

4 预防措施

4.1 预防承口D3面机械夹渣

(1)严格控制喷涂的涂料强度、粘度和比重，要控制在工艺规程规定的范围之内，且必须一次喷涂成功。

(2)严格控制所用喷嘴的加工质量，喷嘴的涂料出口孔径按1.5 mm、2.0 mm、2.5 mm三种尺寸加工。不允许使用直径大于2.5 mm的喷嘴。喷嘴出口处应为斜面，不允许使用有台阶的喷嘴。

(3)当风压低于0.4 MPa时不允许喷涂。

(4)流槽涂料要严格按工艺进行涂刷，新补刷流槽涂料后，浇注前流槽温度要大于150℃，保温时间大于15 min，防止因流槽涂料潮湿造成浇注过程中涂料脱落。

(5)芯子涂料层的厚度要控制在0.8 mm±0.2 mm范围之内，涂料厚度大于1.2 mm的芯子不允许上机使用，制备好的芯子存放时间要大于8 h，小于18 h。

(6)随流孕育严格执行前浇点迟开3 s的规定，随流孕育剂量严格控制在铁水重量的0.3%～0.4%。

4.2 预防氧化夹渣

(1)改变一次球化的工艺，变一次出铁为两次出铁，先出2/3的铁水进行球化，待球化反应的镁光消失后，再出剩余的1/3铁水。

(2)两次出铁的球化工艺和球化前的铁水成分与原工艺一致，球化温度1 450～1 550℃，出铁前工频炉断电1.5 min～2 min后测温，扒渣后出铁球化。

(3)取消球化包内铁屑覆盖工艺，把原铁屑覆盖改为回炉料覆盖，以减少铁水中的渣量。

(4)球化包撒上聚渣剂后静置30 s以上，扒渣2～3次。

(5)浇注温度控制在1 270～1 300℃(仅使用于2GS DN1400 mm产品)。

(6)喷涂前的管模温度控制在180～240℃之间，承口的喷涂温度≤220℃(管模轴向最大温差不大于40℃)。

(7)前浇点的停留时间要严格控制在13 s内，超过13 s要及时调整扇型包的翻包速度。

(8)浇注后的冷却，要调整外喷水加速承口的冷却速度。承口凝固的时间要基本上与管身同步，冷却时间为2 min～2.5 min。特别要注意管身与承口的冷却速度，防止出现激冷裂纹的现象。

(9)扇型包的翻包速度不要大于65 s，超出此速度要调整。

(10)推管温度控制在600℃以下。

(11)在浇注车退出管模后立即打开外喷水，在外喷水停止后打开内喷水，水量要成雾状。

(12)定期调整胶体磨的间隙，保证涂料通过胶体磨时涂料被磨细。

(13)喷涂装置要定期进行检修，不允许有跑冒滴漏的现象，对过滤器要定期清洗，包括涂料容易出现沉淀的各个部位。

5 结论

通过严格控制涂料的强度，喷嘴的质量，同时改进球化工艺，调整浇注温度等工艺参数，使铸管的承口夹渣缺陷得到有效控制。采取上述工艺措施后，我公司2GS球铁管的承口夹渣缺陷明显降低，夹渣管的比例由原来的4%降至0.5%。

[1] 中国机械工程学会铸造分会编.铸造手册第一卷[M].铸铁.北京：机械工业出版社，1993.

[2] 陆文华等主编.铸造合金及其熔炼[M].北京：机械工业出版社，1996.

[3] 范英俊编著.离心球墨铸铁管工艺及装备[M].北京：中国科学技术出版社，2001.