铸件气孔可分为两种 ： 一种是析 出性气孔 ， 另一种是
反 应性 气孔 。 析 出性 气孔是 指金属液 在冷 却和凝 固过 程中， 因气 体溶 解 度 下降 ， 析 出的气体 来 不及排 除 而
产生的铸件气孔。 它的主要特征是气孔在铸件断面上 大 面积 分布 ， 而 冒口、 热 节 等温度较 高处分布 密集 ， 形 状是球状或裂纹多角形或断续裂纹状或混合型。 其气
砂 ＋表面烘干工艺。生产中铸件质量一值不稳， 废品
率 一般在 １ ５ 左右 ， 严 重 时甚至达 ３ ０ 左 右 ， 废 品主 要类 型为 气孔 。笔者 从 熔炼 、 造 型等方面 分析 了低碳 锌 钢件易产 生气孔 的原 因 ， 并从熔 炼工艺 和造 型工艺 提 出了降低 气孔废 品 的措施 。 １ 气孔缺 陷的类型 和特 征 为 了解 决低碳 锌钢件 气孔缺 陷问题 ， 有必要 对其 产生的原 因进行分析 ， 以寻 找解决 办法 。 根 据资料 ］ ，
４ ０
图 １ 影 响气 孔 因索 圈
２ ． １ 熔 炼 方 面 影 响
２ ． １ ． １ 熔炼脱 碳 量
熔炼钢藏时， 大气和原材料中的氢、 氮不可避免
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２ ０ ０ １ 年 第 ３期
被 钢 液 所 吸收 ， 冷 却 凝 固 时部 分 元 素 将 析 出变 成 气 体， 如果来 不及排 除就成 为气 孔 。为 了减 低这部 分气 体 和杂 质 ， 在 配 料时 ， 一般 将 配料 含 碳量 高于 钢 的实 际 含碳 量 ， 这 部分 差 称 为脱 碳量 ， 熔炼 时 有氧 化期 将
其 脱 除 。利用 反 应 ［ ｃ ］ ＋［ Ｏ］ ＝［ ｃ Ｏ］ 产生的 Ｃ Ｏ 气 体， 在上 升 的过程 中吸 附钢液 中的气 体 和杂 质 ， 从 而
尽管 优 化 了原辅 材 料 ， 减 少 了水分 的 来源 ， 但是 由于 电弧的 电离作用 ， 空 气中 的氢、 氮被 钢液 所溶解 。 因此 为减少 气体和杂 质 ， 须 增大 脱碳量 。一般 熔炼 中 高 碳钢时脱 碳 量是 ０ ． ２ ， 而熔 炼 低碳 钢 时则 将脱 碳
前 言
出现在 铸钢 件整 个 断面 ， 大 多呈 现球 状 分 布 ； 有 时 气
镇 江 某 铸 钢 厂 为 电｛ 蓝行业 提 供 低 碳 （ ≤０ ． ０ ８ ｃ ） 铸钢件 ， 其 采用 ３ 吨 电弧 炉 炼钢 ， 熔 炼工 艺 为氧化 法， 即熔化 期—— 氧 化期——还 原期 —— 出钢 —— 浇 注； 造 型采 用 水玻 璃 （ 加入 量 ７ 一８ ） 砂 和石 灰石
ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｈ ａ ｓ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍ ｍｅ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ， ｍｏ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ Ｌ ｏ ｗ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ Ｃａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ Ａｉ ｒ ｈ ｏ ｌ ｅ Ｃａ ｕ ｓ ｅ Ｐ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ
低碳 铸件 气孔 原因 防止
孔 的 原 因 并提 出 ７解 决 措 施 。
关键词
Ｃａ ｕ ｓ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｐｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎｇ ａ ｎ ｄ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｆ ｏｒ Ｐｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎｇ ｔ ｈ ｅ Ａｉ ｒ Ｈｏ ｌ ｅ ｓ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｌｏ ｗ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ （ Ｃ≤ ０ ． ０ ８ ） ｉ ｓ ａ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｅ ｄ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ ｈ ｏ ｌ ｅ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ
ｌ ９ ９ ３ ，１ ５ （ ３ ） ： １ ５ —１ ９
［ ４ ］ 车 忠华 ＋ 铝 硅棱 复夸脱氧荆在 炼钢 生产中的应 用［ Ｊ ］ ＋ 铸造
２ ０ ０ ０ ，４ ９ （ ４ ） ： ２ ３ ７— ２ ３ ９
４ １
（ ４ ） 控制 石砂在高 温下 易分解 产生气 体 ， 所 以型砂采 用水玻 璃 砂 。 在混 制 型砂时 ， 严 格按 工艺配 比 。对于 一些 高深的铸 型 ， 在用烘 罩进行 表 面烘干 的 同时 ， 在型 腔底 部 用 焦 炭直接 烘 干 ， 以保
量 提高 到 ０ ． ３ ， 以保 证充 分 沸腾 ， 尽 量减 少 气 体和 杂质 。 （ ３ ） 加强脱 氧
降低钢 液 中的［ Ｈ］ 、 ［ Ｎ］ 和杂 质含量 。如果 脱碳量 少 ， 则气体 和 杂质去 除就少 。脱碳 量多 ， 则气 体和杂 质去
除就 多 。
根 据 前面 分析 可 知 ， 低碳 钢 液初 始 含氧 量较 高 ， 因此 须加强 脱氧 。 以前 该 厂脱氧 工艺是 用纯 铝 、 锰铁 、 硅铁 沉淀脱氧 —— 还 原扩 散脱 氧 —— 纯 铝终 脱氧 。 但 用纯 铝 脱 氧 时 ， 因铝熔点低， 密度小 ， 脱 氧 时容 易上 浮［ ， 使真 正用 于脱 氧 的铝 仅占 加入 量 的 ２ ５ 左右 。
证型腔底 部水 分尽量少 。
高温钢液 浇入铸 型时 ， 将使型 腔表面 的水分蒸 发 和型 砂 分解 ， 产生 的 气体 一方 面 通过 型砂 逸 出 ， 另一 方面 则进入 钢液 ， 如 来不及 排 出则形成气孔 。型砂 水 分越 高和发 气量越 大则越 易 产生 气孔 这 种现象 对低
ａ ｔ ｔ ｈ ｅ Ｌｏ ｗ Ｃａ ｒ ｂ ｏ ｎ Ｃａ ｓ ｔ ｉ ｎｇ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｌｉ Ｚｈ ｏ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ （ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｚ ｈ ｅ ｎ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ２ １ ２ ０ ０ ３ ）
［ ２ ］ 黄 希枯 ， 钢铁 冶金 原 理 ［ Ｍ］ ＋ 北京 ： 冶金 工 业部 出艟社 ，
１ ９ ８ １ ： １ ８ １ —１ ８ ３
出炉的， 其它材料也保证干燥 。通过这些措施以保证
原辅材料尽量少地带入水分 ， 减少钢液气体来源 。
（ ２ ） 提高 脱碳量
［ ３ ］ 朱立新等， ＡＩ —ｓ ｉ 、 Ａｌ —Ｍｎ复 夸脱 氧的研 兜Ｄ］ 上海空蜃 ，
体 主要 为氢气 ， 其 次 是氮 气 ； 反 应性 气 孔是 金属 液 和 铸型 之间或 金属液 内部发 生化学 反应而产生 的气体 。 金属 液和 铸型 间反 应性 气 孔 的特 征是 在铸 件表 面 以 下 １ —３ ｍｍ（ 或 氧化 皮 下） 有 许 多小 孔 ， 呈球 状 或 梨 状。 金 属液 内部 化学元 素之 间发 生化 学反应 而产生 的 气孔 的特征是蜂 窝状 ， 呈 团球 状或梨状 ， 均匀分布 。 通 过解剖观 察该 厂气孔 废品铸件 ， 发现气孔 有 时
（ ５ ） 加强质 量控制 生产时 加强质量控 制 ， 将上 述几点 列为 质量控制
碳钢铸件尤其敏感 。 前面所说的磁极铸件 因高度较高 （ 爪部尺 寸 １ ５ Ｏ ×８ ０ ０ ａｍ） ｒ ， 表面 不易烘干 ， 虽然 同一
炉其 它 铸件 没有 出现气 孔 ， 但 其 却 出现 了皮 下针 孔 ， 说 明低碳钢 铸件对 水分很 敏感 。
３ 改进措 施
点， 严格控制 ， 不符合要求决不转入下道工序。 实践证 明， 采用以上综合措施后 ， 低碳铸钢废品 率大大降低 ， 由原来的 ｌ ５ 以下降到 ６ 左右 ， 并且
未 出现 整炉报 废 。 参考 资料
［ １ ］ 车庆春 ， 铸件 彤成理谁 基础 ［ Ｍ］ ． 北京 ： 机械 工业 出版社 ，
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铸造 工程 ・ 造 型材料
低碳 铸 件气 孔 缺陷 产生 的原 因 及对 策
李忠华 （ 江苏理工 大学 材料科 学与工程学 院 摘 要 镇江 ２ １ ２ ｏ ｏ ３ ）
低碳（ ≤０ ． ０ ８ ｃ） 铸件 是一种 容 易产生 气孔缺 陷的钢 种 ， 本文从熔 炼 ， 造型 等方 面分析 ７产 生 气
１ ９ ８ ４： ｌ ９ Ｂ 一２ ０ ５
为 了降低废 品率 ， 我们认 为要降低 低碳钢铸 件气 孔缺 陷必须从 以下 几方面进 行控制 ： （ １ ） 优化 原辅 材料 该 厂所 使用 的废钢大 多是钢 屑压块 ， 加上一 些少 量块状 废钢 。因此 我 们对现 有废钢进行优 化配 料 在 熔炼 低 碳钢铸 件 时 ， 尽 量选 择一 些新 鲜 的钢 屑压 块 ， 并尽 可能多 搭配一 些块状 优质废钢 石 灰尽量采 用新
铸件 出现 气孔 。 这种 气孔将 是大 面积分布 的并且 使整 炉铸 件报废
２ ． ２ 型砂 的 影 响
生产中我们也发现用纯铝脱氧时， 铝会浮在或裹在渣 中与空气接触燃烧 ， 使脱氧效果不稳定 。因此我们改 进脱氧 工艺 ， 用 熔点高 、 密 度大 、 脱氧 效 果稳定砌的铝
硅铁 台金 代 替纯 铝 ， 并 加 大用 量 ， 将 低碳 钢液 脱 氧剂 量由 １ ． ５ ｋ ｇ ／ ｔ 钢液提 高 到 ２ ｋ ｇ ／ ｔ 钢液。
孔出现在铸钢件的局部地区， 如在某 些高度较高的铸 件（ 四爪 ｛ 蓝极 、 二 爪｛ 蓝极 等 ） ， 特别 容 易 在其底 部 出现 密集 细针状 皮下气孔 。根 据这些现 象 ， 我 们认 为这些
气孔 既有析 出性 气孔 ， 也 有反 应性 气 孔 ， 气孔 的 气体 有来 自钢液 ， 也有来 自型砂 的 ２ 产生 气孔 的因素 为 了确 定 钢 液 和 型砂 中 气体 的 来源 ， 从人、 机、 物、 法、 环境 等方面分析 了各 种原 因和影 响 因素。 根据 产生 气孔缺 陷的各种 因素制 成因果 图 ， 如图 １ 所示。