鉻鐵礦砂在造型材料中屬于特種砂的范疇，其主要礦物組成為FeO.Cr2O3，密度為4.0～4.8g/cm3，莫氏硬度為5.5～6級(jí)，耐火度大于1900℃，鉻鐵礦砂有很好的抗堿性渣的作用，不與氧化鐵等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。由于鉻鐵礦砂熱導(dǎo)率比硅砂大好幾倍，而且在熔融金屬澆注過程中發(fā)生固相燒結(jié)，從而有利于防止熔融金屬的滲透。根據(jù)鉻鐵礦砂的這些優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用到各種鑄件的生產(chǎn)中，可以解決很多產(chǎn)品的鑄造質(zhì)量問題。我公司在鐵路車輛搖枕及側(cè)架、燒結(jié)機(jī)固定篩篦條、球磨機(jī)襯板、電鏟推壓齒輪等許多產(chǎn)品上取得了很多成功的應(yīng)用。
鐵路車輛搖枕、側(cè)架是鐵路車輛走行部分的主要部件，也是車輛運(yùn)行過程中重要的受力部件，輪廓尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝技術(shù)要求嚴(yán)格，試生產(chǎn)時(shí)在重要受力部位（鑄件某些轉(zhuǎn)角處）經(jīng)磁粉檢測(cè)發(fā)現(xiàn)存在微裂紋缺陷，解剖檢查發(fā)現(xiàn)有的部位壁與壁相交處存在縮松缺陷。經(jīng)分析認(rèn)為，這些部位相對(duì)于其他部位來(lái)看，屬于鋼液的熱量匯集而形成的“熱節(jié)”部位，和相鄰部位的冷卻速度不一樣，凝固較晚，當(dāng)冷卻凝固收縮受阻礙而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力大于金屬材料的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件就會(huì)產(chǎn)生微裂紋缺陷，這些部位在凝固前得不到鋼液的補(bǔ)充時(shí)，極易產(chǎn)生縮松缺陷。為了消除這些缺陷，我公司鑄造技術(shù)人員在工藝設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定在這些部位，造型、制芯時(shí)放置一些水玻璃鉻鐵礦砂，由于鉻鐵礦砂的熱導(dǎo)率比硅砂大好幾倍，可使該部位的凝固速度與相鄰部位的凝固速度均衡，消除了這些部位產(chǎn)生的微裂紋及縮松缺陷。固定篩篦條是燒結(jié)機(jī)上的易損備件，工況條件是在高溫下承受燒結(jié)礦的沖擊磨損。固定篩篦條屬于板類結(jié)構(gòu)鑄件，在鑄件上均勻分布長(zhǎng)、深且寬度窄的貫通條形孔，采用傳統(tǒng)砂型鑄造方法生產(chǎn)固定篩篦條時(shí)，貫通的條形孔可依靠砂芯形成，但這種工藝方案操作過程過于復(fù)雜，而且鑄件上的條形孔易被粘砂堵住，清理起來(lái)極其困難，造成鑄件的廢品率很高。我公司鑄造技術(shù)人員決定采用消失模鑄造技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定固定篩篦條泡沫模上的條形孔在裝箱振動(dòng)時(shí)用鉻鐵礦原砂進(jìn)行充填。由于鉻鐵礦砂在熔融金屬澆注過程中本身發(fā)生固相燒結(jié)，有利于防止熔融金屬的滲透，從而防止了條形孔被粘砂堵住。采用消失模鑄造并利用鉻鐵礦砂的優(yōu)點(diǎn)，我公司成功地生產(chǎn)出固定篩篦條產(chǎn)品，條形孔壁光滑平整，尺寸精確，在燒結(jié)機(jī)上安裝使用后效果良好，能夠滿足燒結(jié)生產(chǎn)的需要。球磨機(jī)襯板是冶金礦山選礦生產(chǎn)用球磨機(jī)的主要部件，材質(zhì)為低合金鋼，結(jié)構(gòu)屬于帶有凸起波峰的板類鑄件，兩個(gè)安裝螺栓孔在襯板上均布，螺栓孔上面的孔徑大，下面的孔徑小。由于螺栓孔周圍鑄件壁很厚，鋼液澆注后凝固慢，使螺栓孔周圍區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)，采用水玻璃硅砂制作螺栓孔砂芯，澆注后孔常被粘砂堵注，清理起來(lái)非常困難，而采用水玻璃鉻鐵礦砂芯后，利用其在高溫金屬液澆注過程中本身發(fā)生固相燒結(jié)，且能阻止熔融金屬的滲透的優(yōu)點(diǎn)，鑄出的襯板螺栓孔表面粗糙度及尺寸精度均符合規(guī)定的技術(shù)要求，在球磨機(jī)上安裝效果良好，成功的解決了螺栓孔清理困難的問題。電鏟推壓齒輪要求毛坯齒直接鑄出，齒與齒之間部分的周圍區(qū)域鑄件壁較厚，澆注后被高溫金屬液包圍，再加上其上部冒口的熱作用，采用水玻璃硅砂型進(jìn)行鑄造，鑄齒根部粘砂嚴(yán)重，采用電弧氣刨清理后無(wú)法保證鑄齒的形狀和尺寸。對(duì)此，我公司鑄造技術(shù)人員決定采用消失模鑄造技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，將制作的推壓齒輪白模涂刷完涂料進(jìn)行烘干后，在鑄齒之間用水玻璃鉻鐵礦砂舂實(shí)，然后吹CO2進(jìn)行硬化，再將帶著水玻璃鉻鐵礦砂的白模進(jìn)行裝箱，澆注后鉻鐵礦砂脫落干凈，鑄齒表面光潔，形狀及尺寸精度均符合規(guī)定的要求。鉻鐵礦砂雖然在消除鑄件微裂紋、粘砂、縮松缺陷等方面效果明顯，但使用不當(dāng)也會(huì)產(chǎn)生問題。鉻鐵礦砂中有害的雜質(zhì)是碳酸鹽，其與高溫金屬液接觸時(shí)分解出CO2，使鑄件表面產(chǎn)生氣孔。因此鉻鐵礦砂在配制使用前應(yīng)經(jīng)過900～950℃的高溫焙燒，使其中的碳酸鹽分解，然后再加工破碎成一定粒度。對(duì)久置和灼減量超標(biāo)的鉻鐵礦砂，使用之前也要經(jīng)高溫煅燒。為確保鉻鐵礦原砂的質(zhì)量要求，要求對(duì)入廠的鉻鐵礦砂按照規(guī)定進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。首先鉻鐵礦砂入廠，要檢查其合格的技術(shù)證件，若不合格或無(wú)技術(shù)證件禁止入廠；檢查入廠的鉻鐵礦砂外觀應(yīng)保持純凈，不得混入任何雜質(zhì)；最后進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)理化指標(biāo)，檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合的技術(shù)條件為:原砂粒度30/50目，Cr2O3≥45%，SiO2≤5%，CaO≤1%，灼減量≤1%，耐火度1600～1800℃。為保證水玻璃鉻鐵礦砂的使用效果，除鉻鐵礦原砂符合規(guī)定技術(shù)條件外，使用的水玻璃必須符合的技術(shù)要求為:模數(shù)2.20～2.40、波美度48～52°Be、水不溶物<0.8%。混制完型砂性能要求:透氣性≥250；濕強(qiáng)度0.05～0.09MPa；水分≤5%；干拉強(qiáng)度1.2～3.5MPa。要達(dá)到規(guī)定的水玻璃鉻鐵礦砂性能指標(biāo)，要嚴(yán)格執(zhí)行如下鉻鐵礦砂配制工藝規(guī)程。碾砂前應(yīng)檢查碾砂機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是否正常，碾輪與底盤要保證10～15㎜的間隙，注意經(jīng)常觀察和調(diào)整；碾砂機(jī)沖洗后的第一碾所混制的水玻璃鉻鐵礦砂應(yīng)特別注意水分的控制，該碾水分含量最高不許超過規(guī)定的0.5%；水玻璃鉻鐵礦砂配制操作人員必須經(jīng)常清理碾輪上的粘砂，并保持混砂機(jī)內(nèi)干凈以保證水玻璃鉻鐵礦砂混碾均勻；混制配比要求為:原砂100%,水玻璃2.5%～3.5%；混制時(shí)間:原砂+水玻璃混2～3.5min出砂；對(duì)每次所配制的水玻璃鉻鐵礦砂均需進(jìn)行物理性能檢驗(yàn)，鑄造技術(shù)人員應(yīng)掌握檢驗(yàn)結(jié)果以便發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。
