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                首頁 » 耐材資訊 » 耐材說

                熔鑄耐▼火磚的生產工序——澆鑄

                發布日期: 2021-01-06 14:35:19    閱讀量(122)    作者:

                配合料在電弧爐中經過熔化和精煉階段後達到澆鑄標準以後,將將熔融液由電爐直接澆入鑄型的操作過程稱為澆鑄。此過程雖然短暫,但每一步都關系到最後產品的質◥量,是一個復雜的工藝階段。這裏只介紹一下我國熔鑄耐火磚常用的幾種方法Ψ:

                1.澆鑄ㄨ的方法

                1.1普通澆鑄法(代號:中國PT,康寧、旭、東芝RC,西普RN):鑄件采用普通的冒口澆鑄,並在熱態時鏟除冒口,其斷面分為兩個部分,一部分先固化,結晶細密,該區占鑄件厚度的40%-50%,另一部分後固化,存在縮↓孔和粗大結晶。用這種方法澆鑄的磚價格較低,多用於窯的上部結構,澄清池壁等處▓。

                1.2傾斜澆鑄法(代號:中國QX,康寧TA、旭TC、東芝TCL,西普RO):傾斜澆鑄法←是在澆鑄之前將鑄型造成一個角度〖,並將冒口放到鑄型的一端進行澆鑄,這樣既能在T部得到一個致密區,又可利用普通模具〗在T方向上得到較高的精確度。所以用這種鑄件砌築池壁時,便可利用它的高度。

                1.3無縮孔澆鑄(代號:中國WS,康寧VF、旭VF、東芝DCL,澆鑄,將縮孔集』中在某一區域內,退火後用◆金剛石鋸把他切除,剩余的有用部分成分均□勻→,組織致密,其平均體積密度接近理論密度;另一種是切割鑄腿法:從減少切割面積出發,將鑄件澆鑄成“L”型,使縮孔的絕大部分集中在“L”較小的腿上,此腿體積占鑄件總體積的60%,整個鑄件在退火時一直埋在保溫彩神8官网裏,並保持傾斜以促使縮孔向腿上集中。這種工藝由於切割代價¤高-金剛石鋸切割費用一般都高於卐鑄件本體的價格,顧只有在個別情況下采用。

                2.澆鑄過⌒程的特征

                澆鑄過程,對鑄件質量有很□ 大的影響,不僅影響鑄件外形的完整,而且還直接⌒影響到鑄件內部的質量。澆鑄過程的■特征如下:

                1)在澆鑄過程中,熔融液與鑄型之間進行著劇烈的熱交換過程和化√學反應過程。澆鑄時熔融液溫度很高,與鑄型之間有很大的溫差,所以澆鑄過程中,熔融液不♀斷冷卻,溫度降低,而鑄型被加〓熱,鑄型彩神8官网組成物分解氣化,與熔融液進行某些化學反應,使型腔內氣壓增加,對充型不利。嚴重時會出現漲型,是鑄件有氣孔層或澆鑄不足等缺陷。

                2)熔融液澆鑄過程是不穩定的過程,澆鑄流股的沖擊和≡流量的不勻等,嚴重時會使鑄件產生鼓包、冷隔、鑄口所在面空殼等缺陷。

                3)熔融液充填砂型的過程,相似於¤充填多孔容器,因為砂型壁有一定的透氣性,如果型腔內的壓力低於型壁內的氣壓,則熔體會吸入外界氣體造成氣孔等缺陷,反之,熔融液會被壓入型壁孔隙中,造成嚴重附砂。

                4)澆鑄過程的時間長短對鑄件的溫度分布有顯著影響。

                3.澆鑄工藝

                澆鑄■工藝包括澆鑄溫度、澆鑄速度、澆鑄時間和補澆

                3.1澆鑄溫度

                澆鑄溫度是爐內熔液澆入鑄型時的溫度,一般是用◥光學高溫計測量靠近爐嘴處的流股溫度。AZS磚強化熔融時,澆鑄溫度可達1820-1840度。熔體的黏度取決於熔體的化學成分和溫度,而熔體∮的組分決定於配方,因而溫度起重要作用,熔體的溫度越高,其黏度越低,因而流動↙性越好,充型▂能力越強。但並非澆鑄溫度越高越好,如果澆鑄溫度過ㄨ高,使鑄件與模型之間的溫差減小,由表向裏的凝固區的寬度增大,凝固收縮速度加快。在收縮應力增【大的同時,初期晶粒粗▓化,成分偏析,在鑄件的核心部位最後凝固時極易產生熱裂,大二後的鑄件更是如此的。因此應根據鑄件的大小及形】狀規定一個澆鑄溫度上限,防止開裂,同時還要規定一個下限防止充型能力不足。

                3.2澆鑄速度和澆鑄時間

                澆鑄速「度決定了澆鑄時間。沒個鑄件都有最佳澆鑄∩時間,澆鑄時間不當會使逐漸產生很多缺陷。如果澆鑄速度」過快則流股粗,流速快,對鑄模的沖擊力大,鑄模的一部分被沖破或熔融,是該部分鑄件產生突起。此外,粗大的熔體快速澆入鑄模時,一部分氣體被帶入鑄模中並≡迅速上升到模型的頂蓋。此時,接觸頂蓋的熔體已形成薄殼,在薄殼下充滿@ 氣體,形成所謂的空↘殼。同時,帶入的氣體也容⊙易在鑄型中形成氣泡。除了氣體以外,高速澆入的粗大流股還可能︽將爐嘴區的生料←帶入熔體內,在熔體中形成夾雜。相反,如果澆鑄速度太慢,也會產生諸如邊角疏松、節疤、夾砂以及澆不足等缺陷。當澆註速度慢,流股很細時,先澆入模型中的熔體凝固成小球,充至邊角,造〗成邊角疏松。如果先澆入的熔體已凝固成薄殼,向內收縮。後澆入的熔體進入到薄殼與模型之間的縫隙內形◆成表面疤痕。

                同時,如ω果流股太細,熔體在為達到邊角時已凝固,造成澆不足。而且,由於澆鑄的時間過長,模蓋的烘烤時間過長,易剝落掉入熔體中造成夾砂。

                3.3補澆

                鑄件澆鑄完畢,冷縮一段時間後,在其出現的縮孔裏再鑄滿熔液,這一操作過程成為補澆。通常小型磚凝固很快,不能補澆,中@ 型磚可以補澆,間隔時︼間較短,只↓有大型磚補澆時間較長。補澆是減小鑄件縮孔,提高容重的有效手□ 段之一,它實際上相當於擴大了冒口的容積,操作的關鍵在於控制補澆的最適宜時間。實現連續的多次補澆是提高產品容重∮的重要方法。

                4.澆鑄與澆鑄中氣孔的關系

                普通澆註的AZS耐火磚有縮孔和縮松存在是正常現象,但是經常發現有很多√氣孔存在,顯然,任何一個氣孔的存在都會◣直接降低鑄件的質量。

                鑄件中的氣孔有兩類,一∩類是顯微氣孔,只有制成薄片在顯微鏡下才能看到;另一類是宏觀氣孔,肉眼可見,也就是我們常說的氣孔。他們不外來自四個方面:即爐料、熔化過程、鑄型彩神8官网、澆鑄過程。

                這裏就鑄型和澆鑄對氣孔的影響進行討論。

                4.1由鑄型彩神8官网引發的氣孔

                和鑄型接觸的鑄●件邊緣,常見的氣孔有兩種:

                1)垂直於型壁∴而密集的皮下蜂窩狀氣孔是由於砂型工作面潮濕引起的。水是發★氣物質,一個單位體積的水↘被加熱到1000度變成水蒸氣,在壓力保持¤不變時體積增大1700倍。如果加熱到澆鑄溫度,可能要達到近萬倍。所以砂型表面上的水突然生成這麽多的氣體將形成▲一個高壓,使氣體侵入正在凝固的邊緣熔體,並向阻力〇小的方向延伸,於是變成了長條形狀。因此,澆鑄操作中,禁止使用潮濕的鑄型。

                2)皮下圓形氣孔卐,多是◣離邊緣10毫米以內的單個圓形氣泡,這是由於砂型粘接劑在▲與熔體接觸時分解產生大量的氣體,一部分從砂型空隙逸出,一部分由於瞬時型腔排氣不暢,壓力而侵入熔體,所以澆鑄時註意型腔排氣是很重ㄨ要的,當然提高砂型的透氣性(例如用圓形砂粒清洗沙中塵土,背面的透氣▂性要大於工作面的等等),是指從裏向外不斷擴大更為重要。

                4.2由澆鑄操作引發的氣孔

                這類氣孔有三種:澆鑄口面空殼▓、泡沫層∑內部針孔等。

                4.2.1空殼

                快速澆鑄時,型腔排氣不暢,於是在磚頂面死角處形成氣袋▓,凝固後,即成為只有一層薄殼的大面積氣袋層,在廢品分析中稱之為空▲殼。為了防止空殼的形成,所以澆鑄操作除了時間限定△外,還具體提要求澆鑄流股先粗後細,先快後慢。但在接」近充滿型時,必須適當快一點,否則上邊角會出現澆不足,而型蓋為避免被熔體形成的靜壓頂開,都要壓上重物或人力壓住。

                4.2.2泡沫層

                鑄型內落入保溫彩神8官网等雜物,與落入型腔的第一段熔液反應生成←一個僵化的氣泡層,浮於液◎面上,一直上浮到型腔頂面↘,凝固後形㊣ 成鑄口面的氣泡層,故澆鑄前必須檢查並保持型腔清◥潔。

                4.2.3針孔

                針孔往往發生於澆鑄的第一塊磚,這是因為爐嘴區沒⊙有清理幹凈,混有生料或石墨爐嘴氧化露頭粉末等,與熔液急劇反應後澆入鑄型,由於熔液黏度大,這些氣泡不能上浮,便不規則█的留在熔液裏。所以澆鑄時保持熔液通道的清潔也是不能忽視的。其他條件引發的氣孔♀最常見的是爐料潮濕和熔融∏溫度不足,使鑄件成【為縮孔分散型或稱面包型。此外還有@不被人們註意的操作,例如(1)澆鑄前串動了電極,使大量】石墨粉落入爐內,結果造成在鑄件夾雜氣孔而不致¤密;(2)帶電澆鑄,在電極同熔液繼續反應的情況下料液是不致密的,顯然鑄件也不會致密;(3)帶生料〒澆鑄,特別是爐口前區有生料時澆鑄,生料進入鑄件,除破々壞巖相結構外,也產生氣孔。

                5.澆鑄過程中◣的缺陷及防治措施

                5.1澆鑄過程中的缺陷

                5.1.2鑄件的收縮

                鑄件@ 形成縮孔、縮松、內應力、裂紋、變形等缺陷都與熔液凝固時發生的收縮有關。鑄件的⊙收縮可分為液態收縮、凝固收縮、固態收縮三個階段。對固定成分的AZS來說,其液相線溫度是個常數,因此↑澆鑄溫度越高,液態體積收縮就越大。凝固收縮則表現為型腔內液面的繼續下降,所以凝固收縮加上液態收縮,就是鑄件產生縮孔的基本原♀因。由此比重◆差已知AZS這部分的體積收縮可∩達12%-15%。

                5.1.3鑄件中縮孔的◣形成及其影響因素

                縮孔的形成:熔融液在鑄型內發生自型壁開始逐層凝固時,如果由液∩態收縮和固態收縮引起的熔液減少,得不到補充,在鑄件最後凝固的地方就會◥出現集中縮孔。

                當鑄件邊緣溫度降到固相線溫度以下時,鑄件表面變形※成一層硬殼,形成一個包著溶液的密封容器。當進一步◤冷卻時,殼內熔液一方面因溫度繼續降低發生液∞態收縮,另一方面由於硬殼增厚而產生凝固收縮,這兩者▅的收縮因得不到補充而使液面降低。另外,固態殼同樣因溫度降★低而發生固態收縮,使鑄件外表尺寸縮小。由於AZS熔液的液態收縮和凝固收縮都大大超過外殼的固態收縮,所以在重力作用☆下,頁面將與外殼的頂面脫離,出現縮孔。隨著凝固繼續╱進行,硬殼不斷加厚,液面■將不斷下降,待熔液全部凝固後,在鑄卐件的鑄口下方,核心部分就形◣成一個縮孔。

                如果硬◆殼內的溶液中氣體量少,那麽當液面和殼頂面脫離時,縮孔就形成真空,上表面的薄殼在大氣壓力作用下就可能向縮孔方向凹陷Ψ 進去,此時的縮孔就應』包括外面的縮凹和內部的縮孔兩個部分。

                影響縮孔體積的因素※包括:熔液本身收縮※大,則縮孔容積大;熔液本身凝固收縮大,則縮孔體積大;熔液本身@固態收縮大,則縮孔容積減小;澆鑄速度▃越緩慢,縮孔體積就越小;鑄型的激冷能力№越大,縮孔體積越小。

                5.2鑄件中縮松的形☆成及其影響因素

                縮松是指鑄件縮孔的下方,分散的∏細小空洞或密集的粗晶,或粗大的⌒結晶群體等,肉眼能看到的都稱為縮松。縮松的形成主要與熔液▼成分,結晶凝固特點以及鑄件的凝固順序有關,當鑄件結晶」性很強時,在最後凝固的縮孔處變自由▼的生長出粗大※的結晶,AZS這部分往往是粗大的柱狀剛玉晶體,晶面上長有六邊形的斜鋯石晶體。當▽細長的鑄件周邊凝固,熔液補縮困◎難時,其下部便產生軸線♀縮松。

                5.3減少鑄件縮松和縮孔的基本方法

                制定合理的澆鑄工藝來有●效的控制凝固過程,建立良好的補縮條件,盡可能的使縮∑ 松轉化為集中縮孔,使它移向鑄件最後凝固的地方,這樣就可以在其上加一個冒口,使縮孔最後移入冒口內,從而ζ 獲得致密的制品。

                凝固過程分為順序凝固和逐層凝固兩種方式:所謂控制凝固過程就是把自然的逐層凝固(表面層先凝固,逐漸ω 向鑄件中心長厚)人為的從鑄件遠離冒口的末端區到冒口之間,建立一個逐漸遞增的溫度梯度,使末端區先『凝固,然後按順序向著冒口方向凝固,即實現順序凝固,以達到熔液補縮,將縮△孔引入冒口的目的。順序凝固,容易使鑄件不同部位,存¤在較大溫差,從而使鑄件出現裂紋和殘留應力等缺陷的傾◇向。

                5.4冒口

                5.4.1冒口的作用及其補縮原理

                對鑄々件凝固收縮進行補給的非鑄體本體的附加部分稱為〓冒口。冒口○有減小縮孔和排氣以及做觀察孔的作用。冒口♀的大小▼、形狀、數量,必須保證他是凝固最慢的部分,並ぷ有足夠的容積,容納足夠的◤熔液,以補充鑄件在凝固過程中發生的體積收縮。

                冒口補縮的基本原理:鑄件在凝固的過程中必須存在一個朝向冒口的溫度梯度◤,當鑄件冒口區和末端區是彼此連接時,便可獲得無縮孔的致密鑄件。反之,冒口區和末端區之間,被一個無溫度梯度的中♀間區隔開,則■中間區將出現軸線縮松。

                5.4.2冒口↓的設計

                冒〗口設計的內容為形狀、尺♀寸和數量以及處置方法。

                1)冒口形狀

                根據冒〓口補縮原理,冒口必須是最慢凝固的部分,因此設計冒ω口時,首先要求◥他散熱速度小,其形狀應在相同∩體積下具有最小表面積時熱量散失就慢。計算表明:球體的表面積□最小,然後是圓柱體、立方體、依次遞增。冒口設計還需考慮實際◤生產中制作的難易,所以在AZS生產中不用球形冒口≡。

                2)冒口尺寸

                主要是指∞它的直徑和高度,由於鑄件形狀◤復雜,大小不一,其所需冒口不能相同。因此引入一個補縮模數即冒口體積與鑄件體積之比,以控制鑄件▅單重為目標來選取冒口的大小。大容積的冒口對提高鑄件容重是有效的,大容積冒口分為一個大冒口或兩個中冒口,或一個冒口用完之後再更換一個冒口等多▆種形式。

                關於冒口的高度,一般認【為冒口越高,液體靜壓越大,補縮作用■也越明顯。實際上,如果冒口過高便會抵擋不住熔體靜壓而發生外凸,同事鑄件底√部退火後有裂紋,所以在不改進其它的工藝條件下片面的提高冒口高度是不可取的。根據AZS的縮孔縮松占有澆鑄高度一半的規律,認為冒口高度的設計原◆則應是與鑄件的高度一致,即二者之比為1:1。

                3)冒口的數量及處置方法

                一般一個ㄨ鑄件選用一個冒口,普通澆鑄中鑄件長在700毫米以上者則選用兩個冒口※,冒口的處置方法→有兩種:冷割除和熱鏟除↑。冷割除冒口:當冒口連同鑄件在一起退火,則冒口的鏟除必須用用金剛石鋸片切割。熱鏟除冒口↓:鑄件澆鑄完畢後,等待冒口補縮結束後立即將冒口除掉,並用砂型板蓋上鑄口,然後退火。熱鏟除冒口的時間控制是很重☆要的,過早則冒口作用減小,熔液外溢,鑄口凸起增大冷加工量:反之過晚,鑄件易產生內裂♂,故根據磚卐型大小,冒口的大小,一般控制這段時間為12-40分鐘,保持鑄口面略低於鑄件『表面且平整美觀。

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