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關于廣西玉柴機器股份有限公司 鑄造一車間煤粉

文章作者:admin    時間:2019-04-28 14:12

 

本篇主旨是共同探討鑄一車間鑄件砂眼和夾砂等缺陷存在的原因是否與型砂材料或者是型砂數據適宜性有無必然相關性。
一、原因分析:
1、推測驗證:去年12月型砂性能數據顯示,濕壓拉、泥份數據尚可,土粉比還算合適,可緊實率水比偏大,根據鑄件有大比例夾砂和砂眼,根據現場撫摸待澆的砂型并結合李工反應型砂發散,韌性差等現象判斷原因:1)膨潤土量和水分數據失調,沒有發揮膨潤土應有的潛能。2)型砂偏粗,泥份高加上砂溫高型砂保水性差,型砂發脆、發散。當時調整方案是穩定水分、強度,調整膨潤土和水分的匹配區間,適量水分對型砂柔韌性的發揮是關鍵,型砂水分受熱遷移,造成背水層強度降低,是引起夾砂的主要原因,必須控制(當時和李工在型砂檢測室做模擬型砂強度與水分相關性做了一些驗證),目的是提高濕態強度,改善型砂的保水和柔韌性性能。
 2、型砂性能數據:

 

零件名稱:                       工序名稱:配型砂                       控制特性:型砂型能                     檢查頻次:

日期

當氣溫及濕度

取樣時間

取樣地點

機型

濕壓強度(Mpa)

水份(%)

透氣性

緊實率(%)

結論

檢驗員

備  注

12.19

19℃ 74%

18:10

17#皮帶

901000機體

0.146~0.146

2.95

140

50

合格

檢2306

①3500pa②27.5③7.74%④5.33%⑤11.19

12.25

19℃ 78%

17:35

17#皮帶

L3000機體

0.147~0.150

3.00

130

48

合格

檢2306

①3750pa②27.5③7.47%④5.48%⑤11.14

8.27

15℃ 71%

17:05

17#皮帶

L3000機體

0.154~0.159

2.97

140

46

合格

檢2322

①4000pa②27.5③7.41%④5.29%⑤11.57

3.28

21℃ 79%

11:45

17#皮帶

L3000機體

0.157~0.158

2.96

135

46

合格

檢2322
















2)數據研判:對比2月27號煤粉切換以及切換后一個月的數據研判,濕拉、透氣性略升,緊實率略有下降外,其它指標波動有限,需要強調的是3月1號調整了型砂工藝(加了3kg/碾的α淀粉),為穩定型砂發氣量,降低煤粉的補加量4kg,接著鑄件夾砂砂缺陷有所改善,而且3月27號前后降低α淀粉至1kg/碾時,鑄件質量既有反復,回調至現在的2kg/攆的α淀粉補加量至今。
3)α淀粉的吸(保)水性較微粉和膨潤土好,不影響型砂濕壓而能有效推高熱濕拉和韌性,個人認為加入α淀粉,提高了型砂的保(吸)水性能,同樣水分會拉低緊實率,改善透氣性,嗆火幾率自然降低,氣孔和夾砂缺陷降低。
4)通過現場觀察(焰色、夾砂位置及性狀),夾砂在上、下型均有存在,位置大都在帶深腔的根部或是側面,而且均有涂料覆蓋。判斷是砂溫偏高、泥份高或是型砂粗等原因,造成砂型脆、散,保水性差(混砂時如果強意加水,緊實率會高,則型砂回彈開裂會造成混制的型砂流動性差,嚴重會影響鑄件尺寸),從切換前混砂到澆注工段這段時間,砂型表層水分流失型砂會發散,到加入α淀粉,優化了流動性,降低緊實率/水分比值,并伴隨鑄件質量的改觀,也正說明型砂保(吸)水性差,造成混制好的型砂到澆注工段表面水分流失,型砂變脆、發散,低水分的型砂造就低強度的砂型,即便有涂料覆蓋也會在涂料薄弱地方經不起高溫鐵水的烘烤和靜壓力考驗(可排除由于型砂膨脹性因素造成砂子脫落),形成砂眼或夾砂缺陷。

4)期間型砂數據變化邏輯與型砂工藝調整的時間窗口具有相關性(如下圖)。




二、關于煤粉:
1、作用機理:煤粉在型砂中的作用是在高溫環境下揮發出具有還原氣氛或是防粘砂碳生成,在鑄件和型砂間形成不被高溫鐵水親潤的隔離層,并形成防粘砂層的只是在型砂中起到防粘砂作用,同時改善型砂的退讓性,另外煤粉受高熱時的焦化性,提高表層砂型的拉強度,以抵抗表層的鼓起力,穩定型砂高溫性能,減少鑄件夾砂缺陷,煤粉的優劣會影響型砂的泥份和發氣量。即便形成夾砂,沒有涂料覆蓋的區域夾砂才對,可現實是有涂料覆蓋的地方反而夾砂。無論從理論還是鑄造實際角度,改善型砂保水性、柔韌性以及強度不是煤粉所能為。

 

 

材料
數據
項目

光亮碳
(%)

揮發物
(%)

發氣量
(ml/g)

灰分
(%)

燒失量(%)

硫分
(%)

水分
(%)

140目通過率
   (%)

焦渣特征
(級)

G值
(%)

Y值
(%)

楷模(A)煤粉

13.85

33.27

351

9.14

90.53

0.42

2.21

96

5

83.05

8.93

B煤粉

11.3

33.42

362

8.83

91.67

0.51

2.63

95

5

76.41












2、生產工藝及質量控制:煤粉的生產工序主要包括:脫水、混配、碾磨和包裝,源頭把好材料供應端,過程管控好原材料入庫、脫水、混配和碾磨關,終端嚴格遵循產品出庫檢驗的閘門,過程監控采用車間檢測半成品和中心化驗室隨機抽查過程監控數據,原材料進廠和產品出庫檢測交叉聯控機制運作。煤粉質量的優劣關鍵是原材料,然后是工藝過程管理和監控。
三、切換預案:
1、結合兩家煤粉指標判斷,以現有型砂的透氣性及水分狀況,并結合從現場澆注、落砂情況和數據判斷,煤粉量在上線,建議保持現有工藝,按現有煤粉補加量切換,關注緊實率/水分和透氣性的變化。結合現在數據對標切換前的逆向推理(歸位),可能會出現的狀況有:
1)小概率會型砂緊實率升高,透氣性變差,嗆火幾率升高。就降低煤粉的補加量或者多淘汰舊砂,泥份和發氣量會跟隨略降低,在確保型砂柔韌性的前提下,增加保(吸)水材料的量,推高型砂流動性和透氣比率(透氣性高時能顯著提高水分遷移速度,能減少高濕區的膨脹力,適當提高透氣性對提高抗夾砂能力有較大作用),穩定水分的前提下降低緊實率和嗆火幾率,緊實率/水分自然降低;
2)小概率會型砂韌性變差、發散。降低型砂含泥量,舊砂應多淘汰一部分,降低泥份及鮞化因素造成的砂型變脆,并要注意(廢)芯砂的加入量的變化;不建議再增加煤粉補加量,可適當增加膨潤土和α淀粉的量;
3)大概率會型砂數據波動有限,而且鑄件質量穩定,就保持現有型砂添加工藝不變;
2、膨潤土的量可根據緊實率、潰散性或者強度指標和緊實率/水分的值再作進一步調整,濕拉/濕壓不要太小,否則會造成型砂回彈開裂;
3、根據現場火焰、落砂情況和煤粉有效量判斷煤粉的量處在上線;
4、管控型砂緊實率和含泥,建議緊實率/水比值在12~14為宜,確保潰散指數不要低于60%,這個過程型砂循環至少15個周期。
5、穩定型砂濕壓拉強度,控制好膨潤土/水的值。每種膨潤土在特定型砂環境下會存在某一緊實度下型砂的透氣性和濕拉較高而濕壓強度中等,這時的水分可以設定為型砂水分。型砂緊實度控制不好,使得帶深腔或是吊砂的復雜砂型或承受較高的高溫金屬的靜壓力部位出現滲透粘砂,所以必須降低型砂含泥量調整好膨潤土/水分的值及潛粘土量的控制。緊實率過高、過低均會讓型砂開裂(鐵液靜壓力造成鑄件粘砂、夾砂),而過高同樣會引起砂型緊實后的回彈(高壓造型壓實比壓太高或型砂脆,呈現濕拉/濕壓值小),引起型砂開裂造成鑄件夾砂或粘砂缺陷。關注緊實度與膨潤土/水分比值和熱濕拉強度的數據波動,應確保型砂熱態性能穩定,還有緊實率與透氣性的協調。
四、建議:
1、適當放寬煤粉粒度區間,可改善型砂透氣、流動性和高溫穩定性,降底型砂含泥量,避免造成鑄件氣孔缺陷。
2、多方舉措改善型砂柔韌及高溫性能,降低砂溫。
3、管控型砂的粒度分布。
型砂混配工藝和控制參數恰當與否是決定型砂型性能和高品質鑄件的必要條件,只有含泥、濕壓強度、熱穩定性等反應型砂性能的數據穩定了,鑄件品質才能保障,我在此無法給出準確量化的指標,只能建議調整的方向,至于對調整的力度的拿捏還有待在實際生產現場狀況逐步摸索。以上方案是我們個人的觀點,供各位同仁參考,當與不當之處,望各位多指正,為盼!


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