Comment éviter les défauts d’adhérence du sable dans la production de pièces moulées lourdes avec du sable de fonderie chromite

La production de pièces moulées en acier de grandes et moyennes dimensions à parois épaisses produit souvent des défauts épais de peau et d’adhérence du sable, parfois appelés défauts de “frittage, couche de glaçure ou peau d’éléphant”. C’est un mélange de sable de chromite de qualité fonderie, de laitier d’émail et de métal, qui est magnétique. L’incidence la plus élevée se produit dans les zones exposées au rayonnement thermique pendant une longue période pendant le versement. Après traitement thermique et grenaillage, la surface des pièces moulées peut parfois être nettoyée, et parfois collée aux pièces moulées, qui ne peuvent être enlevées que par burinage, meulage ou gougeage à l’arc, ce qui augmente considérablement la charge de travail de nettoyage et de finition.

La composition chimique principale du sable de chromite est Cr2O3, qui est un minéral naturel d’oxyde de Fe-Cr avec un peu de Mg et d’Al. Il existe généralement dans les roches ignées et est principalement produit en Afrique du Sud. En termes de qualité, le minerai de chrome sud-africain a une grande pureté et la meilleure qualité. Les grains de sable de chromite de qualité fonderie ont une structure cubique très régulière avec un intérieur complexe, composé de huit structures de base. Al et Mg peuvent remplacer respectivement les atomes de Cr et Fe dans la structure, ils ne sont donc pas considérés comme des impuretés. La gangue de silicate telle que la serpentine (silicate de magnésium, silicate d’aluminium) est un composant d’impureté. Le sable de chromite de qualité idéale contenant Cr2O3> 46%, teneur en Fe <30%, est noir, densité 4,0 × 4,8 g / cm3, densité apparente 2,5 × 3,0, finesse AFS à quatre tamis de 50 à 90 Sa capacité de transfert de chaleur est meilleure que tout autre sable brut,

Dans le processus de production de sable de chromite de fonderie, en plus du lavage pour éliminer les impuretés dans le minerai brut, la procédure de traitement principale est la séparation magnétique, dont le but est d’éliminer autant que possible le fer et le silicium du sable brut.

Dans le travail réel, même si du sable de chromite de haute qualité est utilisé, des rides et des défauts de sable collant se produisent encore, qui doivent être améliorés en ajustant le processus.

En analysant les causes des défauts de la peau ridée, nous trouverons ce qui suit:

Coquillages et faciles à enlever, et peuvent laisser les plis à la surface des pièces moulées lisses: le poids du même volume de cuir lourd et de sable compact de minerai de chrome est à peu près égal. Cela montre qu’il n’y a pas d’infiltration. La métallisation des rides est due à l’augmentation du volume du sable à la surface du minerai de chrome dans l’atmosphère réductrice lorsque la température du sable s’élève au-dessus de 1250 ℃ et que les gouttelettes de fer adhèrent les unes aux autres. Lors du refroidissement, la résine du sable a brûlé et l’air pénètre dans la couche intermédiaire de l’interface pour provoquer l’oxydation du fer, liant toute la surface du sable en une couche de défauts de plissement.

Il est difficile d’éliminer le défaut de pli qui adhère fermement à la surface de la pièce moulée: l’échantillon de cuir lourd de même volume est évidemment plus lourd que le sable de moulage, ce qui indique une infiltration grave. On calcule que les vides dans le sable de moulage sont d’environ 25%, mais le pesage montre qu’il est supérieur à 25%. Il est évident que le sable s’est érodé et que les vides se sont accrus. Selon l’analyse, cela est dû au fait que les gouttelettes de fer réduites du minerai de chrome sont ensuite oxydées, et se combinent avec les impuretés de silicate dans le minerai de chrome sous une atmosphère oxydante pour former de l’olivine de fer à bas point de fusion, qui absorbe alors SiO2, ramollit et érode le Les particules de sable de minerai de chrome augmentent les vides et sont facilement infiltrées par l’acier fondu. La couche superficielle du moule peut également former une couche intermédiaire de type sandwich: l’air humide dans le moule forme une atmosphère oxydante; le liant de résine à la surface du moule contient de l’eau, et la vapeur d’eau migre vers l’intérieur et se condense lors du versement. Atmosphère oxydante; la couche superficielle est une atmosphère réductrice en raison d’une combustion incomplète de la résine. Ce qui est intéressant, c’est que la peinture en poudre de zircon contient elle-même 34% de SiO2 et qu’il y a une petite quantité d’impuretés de SiO2 libres. Dans des conditions d’atmosphère oxydante, l’oxyde de fer attaquera le SiO2 dans la peinture et formera des scories d’émail, provoquant du SiO2. La pièce gravée est en contact avec la phase liquide de l’acier, et il peut y avoir 34% de la surface de contact, de sorte que la peau lourde adhère à la surface de la pièce moulée, et le ZrO2 non érodé joue toujours le rôle d’interface de séparation .

Pour les phénomènes ci-dessus, les mesures globales pour prévenir efficacement sont:

1. La turbidité du minerai de chrome doit être <150 ppm. La teneur en SiO2 doit être <1,5%. Le revêtement en poudre de zircon doit contenir du Fe moins de 0,5% et du SiO2 libre moins de 2,0%.
2. Pour les pièces moulées avec un module de plus de 5 cm, la température de coulée doit être contrôlée dans la plage de 30 à 50 ° C au-dessus du liquidus. Le temps de coulée est calculé par la formule: GZ (temps de coulée) = 5,60 × G (poids unitaire, kg) 0,286. Si le poids de la pièce est de 5000 kg, le temps de versement est de 37,8 secondes. Débit de coulée: porte de sable et porte intérieure ≤1.0m / s; porte de tuyau de brique réfractaire ≤3.5m / s.
3. L’épaisseur du sable de surface doit être de 50 à 300 mm. Devrait éviter de se mélanger avec le sable arrière du système SiO2. La quantité de liaison de résine est réduite, ce qui est similaire à 30-50% pour le sable de silice pour répondre aux exigences.
4. La teneur en oxygène de l’acier fondu doit être maintenue <10 ppm.
5. Le revêtement en poudre de zircon à base d’eau doit être soigneusement séché. Lors de l’application de revêtements à double couche, la deuxième couche doit être appliquée après que la première couche est correctement séchée. Utilisez un sèche-linge pour sécher complètement. Lorsque les conditions le permettent, utilisez un séchoir à air chaud pour continuer la cuisson après avoir fermé la boîte, jusqu’à ce que la louche soit en place, puis retirez-la avant de verser, et réduisez encore le contenu de l’adjuvant dans l’adhésif pour éviter la formation de moisissures. Condensation de vapeur d’eau.

Une fois que les mesures complètes ci-dessus ont été prises, des défauts de peau épaisse sont rarement produits et les avantages de l’utilisation du sable de fonderie de chromite pour les grandes pièces moulées en acier peuvent également être démontrés.