【热坛学习】球墨铸铁黑渣缺陷分析 黑渣(硅酸镁渣)是一种以MgO和SiO2复合形成的化合物为主体、并含有硫化物、氧化物、铁、碳以及少量硫、钙、锰所形成的熔渣。从形态上看,这种熔渣呈块状、条索状或细碎状。块状黑渣常和漂浮石墨结合在一起,尺寸由几百微米到几毫米,邻近渣区的石墨大部分是片状或蠕虫石墨。绳索状黑渣多半是在铁水流动时形成,一般多出现在铸件上部。其附近的石墨多数呈爆裂状或蠕虫状,更远处有不规则石墨或片状石墨。单个细碎黑渣体积比较细小,成群地存在于铸件各处,没有漂浮石墨的区域也有这种渣存在。渣区附近存在不规则石墨,邻近渣区氧含量很低。 硅酸镁渣在光镜下呈暗黑色,常称为黑渣。 黑渣的主要组成物是MgO、SiO2组成的复化合物硅酸镁(2MgO·SiO2或MgSiO3)和非晶质硅酸盐。硅酸镁被称为镁橄榄石。在黑渣中的质量分数约为25%~30%。除了镁橄榄石以外,黑渣中还含有 FeSiO4(铁橄榄石)。MgSiO3和 FeSiO4或以聚合状态或以游离状态存在于铁水中。上述成分的熔渣熔点较高,成为铁水中的固态渣。 含有镁和硅的球化合金中镁大部分以Mg2Si形式存在。合金中的Mg2Si在高温铁水中瞬间即行燃烧,残留物为MgO和硅。硅进一步氧化生成的SiO2与MgO反应,可能产生两种产物: 2MgO+SO2—>Mg2SiO4(镁橄榄石) MgO+SiO2—> MgSiO3(顽辉石) 当MgO和SO2符合2MgO·SiO2化合比或MgO过剩时反应产物绝大多数为Mg2SiO4,反之则MgSiO3生成量增加。我们希望尽量减少渣中 Mg2SiO4量,因为Mg2SiO4含量少的熔渣,易于浮至铁水表面而被清除。 炉前处理完毕的铁水应尽快浇注。因为铁水停留时间延长,硅的氧化物增多,而且Mg2SiO4的阳离子被铁离子置换,置换下来的镁可能又进入新的硅酸盐,增加黑渣数量。 以硅酸镁为主体的熔渣量随加镁量增加而增加。加镁0.15%时,熔渣总量约占铁水重量的0.1%。球化剂中硅含量低时,Mg2SiO4、晶态和非晶态氧化物均减少。即使球化剂不含硅,上述物质仍存在。球化剂中含有铈或重稀土元素,明显减少黑渣的生成量。残余镁量超过0.06%时,黑渣量明显增加。MgS不是构成黑渣的物质,但它容易和黑渣聚合,增加黑渣体积。 下表为工艺因素对黑渣生成的影响 工艺因素
| 工艺因素数值增加产生的影响
| 黑渣量%
| 黑渣中镁橄榄石量%
| 处理后铁水停留时间
| +
| +
| 铁水温度
| -
| - | 球化处理温度
| 有最大值
| 有最大值
| 铁水含硫量
| +
| -
| 加镁量
| +
| +
| 残余镁量
| +
| +
| 加铈量
| -
| -
| 铁水含硅量
| +
| +
| 球化剂含硅量
| +
| +
| 孕育剂含硅量
| +
| -
|
|