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发布时间:2022-11-08 01:27:42
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  【摘要】通过分析存在抛光麻点问题的大型汽车模具,确定为钢中夹杂物的影响,利用扫描电镜确定了夹杂物成分及具体来源,通过氩气保护浇注系统优化,有效防止了浇注过程钢液的二次氧化。通过模内充氩优化,降低了浇注系统内氧含量,以上工艺措施有效地控制了钢中夹杂物水平。

  关键词:模铸;夹杂物;氩气保护;模具钢

  2试验材料与方法

  2.1试验材料制备

  对存在缺陷的样品通过探伤(UT)定位、低倍确认及扫描电镜成分分析等手段,最终确定夹杂物的具体来源。

  3夹杂缺陷定性

  对试样进行解剖后,在低倍显微照片上发现了明显的大颗粒夹杂物,具体如图1所示。

  对大颗粒夹杂物缺陷进行扫描电镜分析,其成分主要为Al的氧化物,同时含有Mn及少量Cr的氧化物,具体结果如图2及表2所示。由此可以判断,该夹杂物的产生主要是由于浇注过程中钢液二次氧化所致。

  通过对试样中存在的夹杂物进行定性分析可以看出,该夹杂物主要是由于浇注过程钢液二次氧化所致,因此,需对浇注过程氩气保护系统进行优化研究。

  4.1模铸工艺流程

  4.2氩气保护浇注系统优化

  原氩气保护装置为喇叭筒型,浇注过程钢包水口与中注管漏斗砖之间距离偏大,并且三者之间不能实现完全无缝连接,无法实现全封闭浇注。由于氩气保护装置存在先天缺陷,使浇注过程钢液与空气接触,二次氧化的几率较大,不利于保证产品质量。为了解决此问题,需要开发新型的全封闭氩气保护装置。基于现有浇注设备所具备的升降功能,本研究设计出了一种新型氩气保护罩,历经4次改进,最终形成可伸缩式全封闭氩气保护罩,浇注时可实现全封闭浇注,整个浇注过程钢水与空气隔绝,减少了钢水二次氧化、过程结冷瘤等现象。

  4.3模内充氩优化

  浇注前对钢锭模内进行模内充氩,将钢锭模内存储的空气排出,保证钢水进入浇注系统后不与空气接触,减少钢水二次氧化。本研究对钢锭模内充氩过程中氧气浓度变化情况进行标定,确定合适的充氩时间,既能减少钢锭模内氧气浓度又能减少氩气使用量,在较低成本条件下实现最好的效果。钢锭模内氧气浓度随充氩时间的变化情况如表3所示。

  从表3中可以看出,随着模内充氩时间的延长,钢锭模内氧含量呈下降趋势,充氩15min后氧含量达到稳定状态1.2738hh钢材价格,继续充氩氧含量始终保持在17.6%左右,没有继续降低的趋势,因此模内充氩时间设定为15min。

  通过氩气保护浇注系统优化和模内充氩优化,使得钢材探伤夹杂率由1.6%降低至0.08%,有效降低了钢材废品率的产生,具体如表4所示。

  (1)钢中大颗粒及异常夹杂物由于浇注过程钢液存在与空气接触的二次氧化过程,导致在浇注过程中形成大量氧化物夹杂,夹杂物进入钢锭后形成材料内部缺陷,影响模具材料的抛光性能。

  (2)通过氩气保护浇注系统优化,有效防止了浇注过程钢水的二次氧化;通过模内充氩优化,降低了浇注系统内氧气浓度,可以有效控制钢材的夹杂物水平,满足材料抛光要求。

  TheEnd

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