CN104084564A - 锰基合金保护浇铸技术 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一项锰基合金熔液保护性浇铸技术。将复合石蜡植物可燃纤维物置于熔液与大气接触的位置。通过缠绕在浇口处和置放于模腔内的复合石蜡植物可燃纤维物在合金熔液的高温作用下燃烧而生成的保护气氛阻绝了合金熔液界面与大气接触，有效地避免了氧化锰渣膜的形成，从而有效地减少了合金铸锭(件)叠皮、裂纹、皮下气泡等缺陷，使得铸锭(件)表面质量显著改善。与无行保护浇铸的情况相比，采用本方案浇铸的合金总氧含量降低5-20ppm；夹杂级别降低1.5-2.5级。铸锭(件)合格率提高8-10％。采用了新型复合石蜡工艺配方，改善石蜡燃烧性质，延长了燃烧时间、提高燃烧充分性以及对模壁具有一定的润滑作用，提高了保护效果。

Description

锰基合金保护浇铸技术

技术领域

本发明涉及锰基合金在熔炼之后浇铸过程中采用燃烧阻绝空气法致使熔液不被氧化的保护技术。 

技术背景

锰基合金以其优越的高电阻性能、高阻抗静音性能以及特殊的热膨胀性能在电工、船舶、仪器仪表行业中广泛应用。在实际生产过程中，由于锰基合金化学性质特别活泼，在熔炼后不论是浇铸用于锻造零件的合金锭还是直接浇铸零件都存在一个严重的质量问题，在熔融液态下锰基合金极易发生氧化。在采用下浇铸时，合金熔液在模具内上涨过程中往往其表面上生成一层氧化锰的浮渣膜。一旦这层氧化渣膜破裂将被裹挟在合金当中，造成合金内部缺陷和铸件表面缺陷。严重时会导致材料报废。因此在浇铸过程中，从浇铸开始到合金熔液表面凝固之前必须采取有效措施加以保护避免与大气接触，减少氧化锰渣膜的形成，以杜绝或减少合金二次氧化而产生的叠皮、夹渣，提高铸锭(件)质量，特别是其表面质量。 

在黑色冶金铸造行业中通常采用SiO₂+Al₂O₃+CaO+C一类的保护渣作为熔炼和浇铸时的保护熔渣。这类的保护渣的初熔点高，大多都在1100℃以上。而锰基合金的熔液低于此温度，在浇铸过程中没有足够热量供这类保护渣熔化。另外，该类保护渣中含有碳的成分可能造成锰基合金增碳、铸锭(件)粘模等缺点。上述渣料保护方式不适合在锰基合金浇铸过程中使用。 

发明内容

本发明的目的在于，采用新的燃烧介质工艺配方，利用火焰燃烧阻绝空气方法对锰基合金实施保护性浇铸。有效地避免以往无保护浇铸时的熔液在浇铸过程与大气接触情况，最大限度减少熔液表面氧化锰渣膜的形成，提高锰基合金铸件(铸锭)质量，特别是表面质量。 

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：利用可燃性纤维，制成所需形状，在低于125℃条件下充分干燥后，置于50～75℃的液体复合石蜡中充分浸透，然后冷却、凝固备用。锰基合金熔液浇铸前，将浸过复合石蜡的可燃纤维物置于可能与空气相接处的浇口和浇铸系统模腔内，然后进行浇铸操作。 

复合石蜡为，分子式为CxHy的纯石蜡的和分子式为C₁₈H₃₆O₂的硬脂酸按1∶0.8～1∶1.3配比混合物。其燃烧后都生成CO₂和H₂O；无毒，无污染。 

可燃纤维编制成适合形状，在适当的条件下充分干燥后，投放到事先配置好且加热到50～75℃的液体复合石蜡中。在液体复合石蜡融液中可燃纤维浸泡足够的时间，以使复合石蜡充分浸入可燃纤维中，然后取出冷却、凝固备用。 

为防止浇铸时锰基合金熔液流过浇口部位氧化，预先围绕浇口部位缠绕复合石蜡可燃纤维环，在开始浇铸时合金熔液引燃复合石蜡可燃纤维环，在浇口部位形成一个化学贫氧区域。控制燃烧持续时间应与合金熔液流过时间相适应，以达到保护锰基合金熔液在此处不被氧化的目的。此方法简单易行，操作方便，效果明显。 

为防止锰基合金熔液浇铸到模具内在上涨的过程中发生氧化，采用模具内放置复合石蜡可燃纤维物实施保护浇铸。在开始浇注之前将与模具形状适合的复合石蜡可燃纤维物投放模腔内。当锰基合金熔液浇入模腔内，在高温的作用下复合石蜡可燃纤维物上的复合石蜡发生融化分解，连同可燃纤维物一同发生燃烧。燃烧所产生的CO₂和H₂O，在模腔内的小环境中形成弱还原气氛，隔绝合金熔液与大气接触，有效地减少甚至避免了合金熔液面由于氧化所产生的氧化锰渣膜。燃烧时复合石蜡分解物附着到模壁上起到了一定的润滑作用，降低合金界面张力，使得合金熔液在浇铸过程中在模腔内平稳上涨。在锰基合金浇铸过程中此项措施起到了避免锰基合金熔液面氧化，熔液面平稳上升两项作用，因而提高铸锭(件)质量。 

本发明的贡献在于：将复合石蜡可燃纤维应用于熔点较低的锰基合金浇铸过程，利用燃烧阻绝空气的原理，起到对合金熔融液态界面保护作用。采用了新型复合石蜡工艺配方，改善石蜡燃烧性质，延长了燃烧时间、提高燃烧充分性以及具有了一定的对模壁润滑作用。 

采用本发明的技术方案后，锰基合金在浇铸过程中有效减少了氧化锰渣膜形成。显著提高铸锭(件)质量，降低了废品率。采用本技术方案与无保护浇铸锰基合金锭(件)相比，氧化物夹杂级别降低1.5～2.5级；总氧含量降低5～20ppm，铸锭(件)上氧化锰渣膜造成的铸件叠皮、裂纹、皮下气泡等缺陷显著减少，铸锭(件)合格率提高8％-15％。本技术方案简单易行，实用可靠，完全可实现工业生产应用。 

附图说明

图1：锰基合金保护示意图. 

图中： 

①浇铸浇口 

②复合石蜡可燃纤维物 

③浇铸模具 

④复合石蜡可燃纤维物 

⑤合金熔液 

具体实施方式

实施例1： 

棉线绳及缠绕好的棉线球在恒温炉内120℃烘烤2小时进行调制脱水处理。然后浸入预先制备好的，比例为1∶1，纯石蜡与硬质酸的复合石蜡60℃融液中，充分浸透后自然冷却备用。合金熔液浇铸之前将复合石蜡棉线绳缠绕在浇口位置，将复合石蜡棉线球置放于模具内。浇铸时可见短时燃烧现象，而后合金铸锭(件)自然冷却至完全凝固。经检测，与无保护浇铸情况相比，采用本方案浇铸的合金中总氧含量降低8ppm；总夹杂级别降低1.5级，铸件表面目视可见叠皮缺陷明显减少。 

实施例2： 

草绳以及事先编制成与模具内腔相匹配直径的草绳环在恒温炉内120℃烘烤3小时进行调制脱水处理。然后浸入预先制备好的，纯石蜡与硬质酸的比例为1∶1.3，复合石蜡70℃融液中，充分浸透后自 然冷却备用。合金熔液浇铸前将预先将制备好的复合石蜡草绳环放置模具内，复合石蜡草绳缠绕到浇口上。浇铸时可见充分燃烧，而后合金铸锭(件)自然冷却至完全凝固。经检测，与无保护浇铸情况相比，采用本方案浇铸的合金中总氧含量降低20ppm；总夹杂级别降低2.5级，铸锭(件)表面光滑，无目视叠皮、裂纹和皮下气泡缺陷。且合金铸锭(件)脱模方便。 

实施例3： 

将棉毡剪成与浇口直径和模具内腔直径相适应的开口圆环和圆饼，在电炉内120℃烘烤3小时进行调制脱水处理。然后浸入预先制备好的，纯石蜡与硬质酸比例为1∶0.85，复合石蜡55℃融液中，充分浸透后自然冷却备用。合金熔液浇铸前预先将制备好的复合石蜡开口棉毡套到浇口上，将复合石蜡棉毡园饼至于模腔内。浇铸时可见复合石蜡棉毡燃烧。而后合金铸锭(件)自然冷却至完全凝固。经检测，与无保护浇铸情况相比，采用本方案浇铸合金总氧含量降低12ppm；总夹杂级别降低2级，铸锭(件)表面光滑，无目视叠皮、裂纹和皮下气泡。 

Claims (3)

1.一种锰基合金保护性浇铸技术，其特征在于：利用可燃性植物纤维，制成所需形状，在低于125℃条件下充分干燥后，置于50～75℃的融化的复合石蜡液体中充分浸透，然后冷却、凝固备用。锰基合金熔液浇铸前，将浸过复合石蜡的可燃植物纤维物置于可能与空气相接处的浇口和浇铸系统模腔内，然后进行浇铸操作。

2.如权利要求1所述的锰基合金保护性浇铸技术，其特征在于：所述复合石蜡为纯石蜡与硬脂酸，配置比例为1∶0.8～1∶1.3。

3.如权利要求1所述的锰基合金保护性浇铸技术，其特征在于：所述可燃性纤维物包括草绳、棉绳、棉毡等，并预先制成与合金熔液通过的浇口和浇铸模具相适应的形状。