大型铸钢件粘砂机理及预防对策研究

周学峰

摘要：本文对一些大型铸钢件中粘砂机理进行分析，详细分析各种变形钢件的特点，例如圆形钢件、环形钢件和片状形钢件等多种类型。经过对这几种类型的钢件总结分析可以得出在对大型铸钢件在加工时对其进行相关预防的办法及对变形的控制。

关键词：铸钢件；粘砂机理；对策预防；研究；

引言：

在对铸钢件进行生产中会产生粘砂层，形成的原因是由砂土与钢水在表层形成的一层膜，这对后续的生产造成极大的不便，对以后的清洗工作也是个挑战，在对特殊的部位进行清洗粘砂时可能在一定程度上造成裂纹缺块，后果导致经济受到一定程度的影响，这种现象很常见，特别是一些构造繁琐的部分及一些铸钢件的壁厚很大的部位。总篇文章对粘砂机理进行分析，并且总结前些年应对的方法，供同行人员进行借鉴与讨论。

一、粘砂是由哪些因素形成

（一）化学因素

化学方面形成的粘砂是通过一系列的化学反应，首先表面金属发生氧化还原反应，生成氧化产物，例如氧化铁，然后与型砂中的二氧化硅元素进行反应，会得到铁硅酸盐的产物，粘砂的形成就是形成的产物和砂粒组成的存在。钢水的性质致使其很容易发生氧化还原反应，在表面生成氧化薄膜，主要元素为氧化铁，熔点较高，可达到1370℃，可以使砂粒湿润，很容易渗透砂型，在与SO2进行化学反应时得到硅酸亚铁，该产物性质呈酸性，如果加入呈碱性性质的产物，那么会加速粘砂的形成，两者的发生的反应生成硅酸盐等物质，物质具有熔点低等特点，而熔点低的性质具备很好的流动能力和容易渗透砂型孔缝中[1]。

（二）机械因素

生产过程有高温金属液（例如钢水）进入到砂型表面的孔缝，待其降温冷固之后，连同砂粒附着在铸钢件上，粘砂的严重程度与渗透进孔缝中的金属液正比[2]。

二、怎样预防粘砂

（一）选取原砂

在进行铸钢件，不同的部位选择的原砂不同，选取合适的原砂能得到效果更好的产品大型的铸钢件中选择铬矿砂的是热节方面，硅砂使用的方面为背砂，特别应该把控铬砂矿的质量，里面元素主要有二氧化硅、灼减量、三氧化二铬与消耗值。防止粘砂的形成最主要的元素是二氧化硅与三氧化二硅，经过长时间的实际生产过程中有经验得知，在铬矿砂的二氧化硅元素含量多余1.5%是容易形成粘砂缺陷。

（二）制芯与成型生产把控

时间上把控。型砂制作时间有严格的控制，可使用的时间通常指在二十四小时内抗拉硬度余下八成试样时间。但在实际制造时的可以使用时间是指型砂的表面开始发生固化，那时所用时间即为可以使用时间。实际情况下型砂时间可以把控在八分钟左右，但是对一些大型、中型的铸型和砂芯下，使用时间较长，可以到十五分钟左右，延长时间的作用是保障工作人员有足够时间进行安全操作，安稳操作不至于损害相关反应链，型砂强度也得到保障，固粘砂的形成不会发生。要想对使用时长进行准确把控可以使用温度调控、固化剂的使用和加入的计量等方法[3]。

铸钢件有树脂砂型，树脂砂型有很多优点，比如有优良的流动性与较强的硬度，填砂过程中单靠自身优良的性质还远远不够，需要外界物理因素，比如用木条或者是风吹子等进行物理压实，这样大幅度提高铸型牢固度，在对特殊部位，角落部位、凹凸部位和活块部位一定要进行压实，这样不易发生因为压实度不够致使砂型出现物理性粘砂与冲砂缺失。也有一部位工作人员错误的认为树脂砂不用进行物理压实操作，因为树脂砂本身具有很重的重量，依靠其重量就可以解决出现的问题，这些操作都是经过一系列的实际操作而得来的，都是依靠实际数据来进行操作，具有可靠的实验背景。在另外的情况下，以轧机的机架等等一些构造简明但是壁厚很大的物件为例，可以在适当的情况下测旁使用贴皮芯，皮芯有利于型砂可以很好的压实，在一定程度上也节省了珍贵的铬矿砂的量。

特别位置特殊对待。在铸钢件中使用的方法并不是一成不变的，不同的位置使用的方式也不相同，以砂芯和盲孔芯为例，在打芯时，芯子里面和转角位置的疏松层能很好的增强退让性，有效降低砂型和钢水之间的热作用，而对全铬矿砂的有关特点，其热膨胀的系数很小，正因为系数小能进最大程度减小一些特别位置的粘砂的倾向；还有以汽轮的机缸为例，它内部的气路位置，内部的芯子大小很小，其截面面积相应更小而且内部构造繁琐，形线没有规律性，在清砂的处理上造成极大的不便，故在钢水被围绕的情况下，要注意排气与疏松层方面，我们可以使用尼龙绳在芯子骨架上缠绕，这样能很好预防该位置的粘砂缺陷[4]。

涂料选用与用法选取很重要。砂型的外表有一定的粗燥性，而涂料的作用可以降低其粗糙程度，涂料的其他作用的一方可以阻止铸型和金属生成化学反应，而且还可以阻碍砂粒的受热，涂粉里主要成分分为几种，例如刚玉、镁粉、硅石粉等等，不同的涂料在铸造不同的铸钢件有不同的用途。进行波美度的检查和一些悬浮性的检查在涂料用到的时候很重要，悬浮性程度一定要适中，波美度的程度要合适。涂料涂刷的方式方法也有很大的讲究，在涂刷是厚度不宜过薄，要有一定的厚度，涂刷时要先进行横向涂刷，然后进行纵向涂刷，不同的铸钢件有不同要求，列如大型铸钢件来说，涂料的厚度最低标准为二毫米以上，对于有些特殊位置一种涂料难以达到要求，这时可以使用多类涂料混合使用，这种形式能很好保证没有粘砂的存在。

进行浇注。在浇注时孔口时，里面的受热時间很长，是很容易产生粘砂形成，所以在浇注时应该注意散开，并在外部条件上给于帮助，使其能尽快降低温度，能够快速、准确的进行浇注。

三、结束语

在铸钢件中的粘砂机理里面是比较繁琐麻烦，但是仅仅对粘砂问题而言，其实并不是很麻烦的事情，我们可以从不同方向可以进行解决。只要弄清粘砂的形成原因不复杂，大体仅仅分为机械与化学粘砂这两方面，了解了形成机理，那么我们可以很明白解决它。在预防上面先从根本出发，原砂的选择是第一步，把控制芯和成型的生产是预防的第二步，另外涂料的涂刷和涂刷的方式也有一定的讲究，还有浇注的注意事项也有很高的要求。本文总体上讲解对粘砂的处理方法与预防。

参考文献：

[1]付立伟.呋喃树脂砂铸钢件的粘砂机理及预防措施研究[J].科技创新与应用，2016（15）：65-65.

[2]闫新飞.大型铸钢件呛火机理及防呛火措施分析[J].铸造设备与工艺，2015（5）：51-52.

[3]史家全，吴来发，汪大新，等.粘土砂湿型铸铁件常见铸造缺陷的防止措施[J].现代铸铁，2017，37（4）：63-66.

[4]唐贤其.涂料在铸钢件生产中的应用研究[J].金属加工（热加工），2015（5）：43-45.