摘要：针对酯固化碱性酚醛自硬树脂砂条件下生产的铸钢件产生的气孔，根据气孔特征和分布状况，分析了导致气孔在铸造过程中形成的诸多因素。通过采取恰当的铸造工艺措施和严格管理生产过程，降低了气孔发生的概率，避免了因严重气孔缺陷导致铸件报废，提高了铸件质量。

　　关键词：酯固化酚醛树脂砂 铸钢件 气孔

　　Abstract: For blowholes of steel castings produced by ester solidify phenol resin sand, the paper analyzes many factors to bring about blow hole in the course of casting according to its features and distribution situation. By means of right casting technology measurements and strict management of the production process to reduce probability of blow hole, avoid casting rejection and thus improve quality of casting.

　　Key words: Eeast-cured phenolic system (Ecp) steel casting blowholes

　　随着铸造业向规模化、精密化、绿色生产方面发展，近年来，使用碱性酚醛树脂自硬砂工艺生产铸钢件的企业增加很快，显示出这种工艺所具有的优越性。与水玻璃砂相比，碱性酚醛树脂自硬砂具有清洁环保、尺寸精度和表面光洁度高、劳动强度低、工作效率高等诸多优势。虽然酯固化碱性酚醛自硬树脂砂与其他几种树脂自硬砂相比，其发气量较低(如图1在1000℃测得的发气量曲线，括号内的数字为粘结剂的加入量)，又不含氮，因此铸件产生气孔的倾向较小，但许多企业在使用碱性酚醛树脂自硬砂生产初期相当长的一段时间内，由于采取工艺措施不当或者执行不力，铸件产生了严重的气孔缺陷，导致大量铸件报废，给企业带来很大的经济压力。笔者根据自己碱性酚醛树脂自硬砂生产工作经验，对碱性酚醛树脂自硬砂生产初期铸钢件产生的气孔现象做些浅显的探讨。

醇酸脲烷树脂砂(1.5%) 酚醛脲烷树脂砂(1.5%) 酸固化呋喃树脂砂(1.5%) 酸固化酚醛树脂砂(1.5%) 碱性酚醛树脂砂(1.5%) 水玻璃脂固化自硬砂(3%)

　　图1.几种自硬砂的发气量曲线

　　Fig.1 Hard sand of since several kinds sands the curve of tolerance

　　1 生产条件与状况

　　造型采用12T和25T两台连续混砂机，手工制芯，使用福建平潭水洗硅砂，性能如表1。

　　表1. 硅砂技术参数

　　Tab.1 Silicon sand technical parameter 名称 SiO2 三筛粒度 微粉含量 含泥量 含水量 角形因数 灼烧减量 酸耗值 参数 ≥97.5% ≥85% ≤0.3% ≤0.3% ≤0.2% ≤1.3 ≤0.3% 2.0~3.5ml 型砂中新砂占25%，再生砂占75%，酚醛树脂加入量为砂量的1.6%，固化剂酯加入量为树脂的25%。全年车间工作环境温度为5~28℃，采用漂珠制成的保温冒口，冒口套壁厚15~40mm，顶部有直径Φ10~Φ20mm的通孔。为增加砂型退让性，避免裂纹，芯砂采用CO2硬化水玻璃砂。造型主要使用方形砂箱。大多铸钢件重量在1000kg以下，回转体铸件居多。砂型、砂芯表干后刷醇基涂料2~3遍。砂型终强度(24h抗拉强度)在0.25~0.28MPa，灼烧减量2.2%~2.6%。炼钢设备为5T碱性电弧炉。

　　2 气孔类型及气体来源分析

　　侵入气孔：酯硬化碱性酚醛树脂砂生产的铸钢件以侵入性气孔居多，回转体铸件气孔的主要位置分布在两冒口中间铸件上部，其他形状铸件气孔主要集中在远离冒口的铸件上部，引起这种气孔的气体主要来源于以下几个方面。

2.1.1灼烧减量和粘结剂的影响：据资料介绍，再生砂灼烧减量≤1.5%较好，而实际生产检测表明，再生砂灼烧减量大多在2.2%~2.6%范围，砂灼烧减量的增加增大了砂型的发气量，图2所示。而粘结剂用量的增加，也会增加砂型的发气量，如图3所示。增强砂型的透气性，有利于避免气孔缺陷的产生。

　　图2.旧砂灼减量与发气量的关系 图3.树脂加入量与发气量的关系

　　Fig.2 Reclamation sand LOI and sand Fig.3 The resin is joined and

　　the relation of tolerances measured and sent the relation of tolerances

　　2.1.2砂型中的水分：造型时，模具只占砂箱的中部区域，其他空间均由型砂充填，尤其是吃砂量较大时，方形砂箱的四个角处砂型更厚，浇注后，湿型型壁被金属液加热，从金属—铸型界面到型壁中达100℃等温面这一区域内，主要是水分成为大量水蒸汽，称这个区域为发气区，发气区中水蒸气除了有侵入金属液中的倾向外，还向外扩散到型壁壁中温度低于100℃的区域中。由于水蒸气在此又重新凝结成水分等原因，形成了水分凝聚区.此区域中的水分含量可以高达型砂原始水分含量的2~3倍，水分堵塞了砂粒间的空隙。因此，水分凝聚区成为发气区中的水蒸气向外扩散的屏障，阻碍了水蒸气的逸出，从而提高了发气区中的气体压力，增加了气体侵入金属液中的危险性[1]。酯硬化碱性酚醛树脂砂浇注系统大多采用底注式，在金属液面上升到型腔顶部时，金属液表面存在着氧化膜，或甚至粘度增大，侵入的气体无法排出型外，随着冒口逐渐被充满，冒口对铸件顶部压力增加，迫使未排出的气体向两冒口中间位置聚集，最终在铸件表面下部或表面形成集中的气孔。

　　2.1.3冒口潮湿：保温冒口套在未干透使用时，钢液迅速充满冒口，冒口中的水分在高温下被汽化，大部分气体被排出，而朝铸件方向的气体侵入钢液中，尤其是浇注系统为顶注式或阶梯式，气体在冒口正下方位置随着钢液粘度的增大，而停留在某一高度，最终表现为气孔出现在冒口的正下方的铸件内。

　　2.1.4 水玻璃砂芯中的水分：采用水玻璃砂芯有利于防止裂纹，但在排气不畅时，会导致气孔缺陷。水玻璃砂芯并不整体烘干，而是吹CO2硬化放置24小时后浇注，钢液充满型腔的过程中，砂芯中的水分侵入周围的钢液，并随钢液上浮，当砂芯顶部周围上箱排气不畅时，气体容易集中在铸件与砂芯的交界面上，导致铸件内孔顶部圆周出现间断性的气孔。

　　2.2 析出气孔

　　酯硬化碱性酚醛树脂不含N、S、P等有害元素，钢液中S、P含量控制在0.03%以下，不存在因析出氮引起的气孔，但由于炉料因潮湿、污锈等因素导致钢液中产生气体，在铸钢件上弥散分布的析出性气孔有所表现。

　　2.3 反应气孔

　　2.3.1 CO反应气孔：铸钢件很容易产生这种气孔缺陷，形成的根本原因是冶炼时钢液脱氧不良。气泡是在钢液凝固时期形成的，因此难于上浮，排除掉。气泡形成于固液界面前的液相中，因此随着固液界面向铸件中心的推进，界面前的液相中会不断地产生新的，成群的CO气泡而导致这种气孔缺陷极易成为弥散性气孔。

　　2.3.2 外冷铁表面气孔：是铸件外表面直接同直接外冷铁接触处产生的表面气孔。形成原因很多，外冷铁表面有油污或小坑;水汽在外冷铁表面凝结成水珠;涂料中发气物质过多等，都易在冷铁位置出现气孔缺陷。

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