經(jīng)典鑄造
從鑄造大國走向鑄造強國應從點滴做起
連載LIAN ZAI
（二）修補與缺陷防止
鑄件缺陷通過修補后可以使內廢率降低。在正規(guī)生產(chǎn)車間，修補是鑄件最終檢查站的后續(xù)工序。鑄件修補后再經(jīng)熱處理、打磨清理、表面涂漆、入庫。返回修補必須追加一定數(shù)量的原材料、人工、能源和設備使用費用，才能使這些返修品得以修復，成為合格產(chǎn)品。需要指出，由于鑄件缺陷的特點，即使某些不合格品在技術上可以修復，但在經(jīng)濟上卻是不值得修復的。因為有可能投入修復的人力、物力和財力獲得的利潤小于投入新產(chǎn)品生產(chǎn)的利潤，在經(jīng)濟上是不值得的。鑄鐵件孔洞類缺陷可以進行焊補修復，但焊補費用超過回爐重熔、澆注造型費用，故在經(jīng)濟上不可取。
在鑄鋼件孔洞類和裂紋缺陷焊補返修工作上，也存在類似的經(jīng)濟分析問題，可焊補的范圍是有限制的。根據(jù)鑄鋼國際標準ISO4990“鑄鋼件交貨通用技術條件”對需要重大焊補的鑄鋼件，工廠生產(chǎn)方應取得買方的事先同意。所謂重大焊補是指為焊補而準備的凹坑深度超過壁厚的20mm或25mm（二者之中以較小為準）或凹坑面積超過65cm2時，以及需經(jīng)液壓試驗的壓力容器鑄件。但也不一定有缺陷就得返修，例如一般用途鑄鋼件，均勻壁厚（無模數(shù)梯度）或熱節(jié)中心部位危害性不嚴重的中心縮松或縮孔，如不明確規(guī)定必須消除時，通常不進行返修。這樣可使鑄件的工藝出品率高，并避免使用冷鐵，從而降低鑄件生產(chǎn)成本。
通常返修損失是返修材料、人工和能源動力損失之和除以返修合格率。按鑄件名目匯總可得到鑄造車間全部返修損失。通過大量統(tǒng)計分析可知，從返修所得經(jīng)濟收入來挽回損失是有限的，返修目的是爭取提前交貨期限，或完成車間一定期限內生產(chǎn)率指標。
為保證均衡生產(chǎn)，同時減少返修損失，最經(jīng)濟的作法是提高鑄件產(chǎn)品合格率。鑄鋼件表面缺陷返修難。如采用高品位鑄型材料雖然提高生產(chǎn)成本，但比返修損失要小得多。選擇最佳原、輔材料進行生產(chǎn)，是預防質量事故、防止缺陷發(fā)生的首要措施，最能體現(xiàn)用最經(jīng)濟的手段生產(chǎn)出用戶滿意的鑄件。
鑄件焊補涉及到鑄件的壽命和工作可靠性，而可靠性是產(chǎn)品的重要質量特性。修補件的可靠性是否能與非修補件一致是人們擔心的問題，故對修補工藝、焊補質量給予了高度重視。經(jīng)驗證明，如果焊補質量無保證，哪怕在焊補區(qū)存在1%的“缺陷”，也會在產(chǎn)品使用中發(fā)生問題，造成物質上及工廠信譽上的重大損失，因此，修補質量必須進行嚴格檢驗：檢驗焊補前缺陷處是否清理干凈、待焊表面是否清潔、焊接倒角是否合理。焊補后的焊縫是否平整、焊補處及周圍有無裂紋、夾渣等缺陷。焊補前后應輔以無損探傷（磁粉探傷等），保證焊補質量的可靠性。
四、缺陷率
有缺陷的鑄件數(shù)量與生產(chǎn)總量之比稱缺陷率。缺陷率通常大于不合格品率，是鑄造廠進行質量管理時評估鑄件質量是否穩(wěn)定的指標。
缺陷有兩類：一類是度量的，另一類是計數(shù)的�？捎嫈�(shù)的缺陷又分為計件和計點兩種。
可以用儀表尺度來測量的缺陷屬度量類缺陷。
不是所有缺陷都能用儀表尺度來衡量的，例如氣孔缺陷一般用計數(shù)的辦法來得出數(shù)據(jù)。計數(shù)數(shù)據(jù)的特點在于它們是不連續(xù)的，非負的整數(shù)。針對氣孔這類缺陷計數(shù)來衡量這批產(chǎn)品的質量，這類計數(shù)數(shù)據(jù)稱為計件數(shù)據(jù)。
計件數(shù)據(jù)有兩種表示法：一種是直接把計件數(shù)據(jù)寫出來（在質量管理中稱作C數(shù)據(jù)），另一種是把它們折算成百分率數(shù)據(jù)寫出來（簡稱P數(shù)據(jù)），如缺陷率。
對于某些缺陷如夾砂，在計件的同時，還要求在一個鑄件上計數(shù)，看有幾處夾砂。假設以5個鑄件作為檢查單位，匯總夾砂處數(shù)或面積大小就可比較缺陷的為害程度，這是又一類計數(shù)數(shù)據(jù)，稱為計點數(shù)據(jù)。由于計點數(shù)據(jù)在數(shù)學上具有類似于計件數(shù)據(jù)的性質，因此也簡稱為C數(shù)據(jù)。
綜上所述，缺陷的數(shù)量有三種方法進行衡量，即計數(shù)獲得的C數(shù)據(jù)和P數(shù)據(jù)，以及代表度量法。
工廠檢查鑄件可能百分之百的檢查，或者從整批鑄件中抽樣檢查，即抽取一個或幾個樣組來檢查。經(jīng)驗告訴我們，即使作百分之百的檢查，也不一定能把缺陷鑄件全部檢查出來。抽樣的檢查能省工且效果不差，但必須采取正確措施使樣組的檢查結果能反映出整批鑄件的缺陷情況。計數(shù)缺陷率分布圖使得參差不齊的樣組檢查結果統(tǒng)一起來，是公認的有科學根據(jù)的定量方法。
—未完·待續(xù)—
摘自《鑄件缺陷和對策手冊》陳國楨、肖柯則、姜不居著 機械工業(yè)出版社出版
行業(yè)新動態(tài)
鐵神一號凈化劑成功進入鑄鐵孕育劑系列
鐵神一號凈化劑（下簡稱凈化劑）作為一種不含硅的新型孕育劑，已經(jīng)被由機械工業(yè)出版社組織編寫的大型工具書《沖天爐技術手冊》收錄，成功進入鑄鐵孕育劑系列。此舉不僅在于使凈化劑名正言順地進入鑄鐵孕育劑系列，而且更因凈化劑的加入而豐富了鑄鐵孕育劑的種類。使我國常用的鑄鐵孕育劑的種類從7種增加到8種。由該書確認的我國常用鑄鐵孕育劑的種類是：1）硅鐵（FeSi）；2）硅鈣（CaSi）；3）鋇硅鐵（BaSiFe）；4）鍶硅鐵（SrSiFe）；5）稀土鈣鋇硅鐵（RECaBa）；6）稀土鉻錳硅鐵（RECrMn）；7）氮系穩(wěn)定化孕育劑（DWF）；8）無硅礦物類凈化型孕育劑（凈化劑）—TSYH。
對于凈化劑這個剛剛加入我國常用鑄鐵孕育劑家族的新成員，該書對凈化劑性能的表述為：
�。�8）無硅礦物類凈化型孕育劑（凈化劑）—TSYH。無硅礦物類凈化型孕育劑（凈化劑）—TSYH與傳統(tǒng)孕育劑不同之處是不以硅鐵為基，以多種粉狀礦物鹽機械混合而成，主要成份是SiO230—50、CaO0.2—1、MgO1—5、La…La0.01—1.0，兼有孕育、變質、凈化和聚渣等多重強效、長效功能，適用于各類鑄鐵的孕育與凈化，也適用于鋼水精煉。用于耐水壓、高致密的鑄件，孕育效果更為明顯。
該書表4—38我國常用的商品化鑄鐵孕育劑種類、性能及適用，對凈化劑“性能特點”表述為：凈化劑由多種氧化物組成，不含Si，不增Si，不影響原鐵液化學成分的非硅鐵基礦物類新型復合功能長效孕育劑。用于灰鑄鐵可顯著增加A型石墨數(shù)量，用于球鐵則顯著增加石墨球數(shù)，減小石墨球徑，使之更細小圓整且分布均勻。有效孕育時間灰鑄鐵可長達30分鐘，球墨鑄鐵可達20分鐘，并且具有強烈的凈化鐵液作用，是比較理想的鐵液孕育、凈化精煉劑，同時有強烈細化晶粒的作用，對于合金鑄鐵可降低鉬鎳鉻銅的加入量。采用小包定量包裝，用改進型“包內沖入法”加入。
對于凈化劑的“適用范圍”，該書認為：凈化劑適用于灰鑄鐵、球墨鑄鐵、耐磨合金鑄鐵的孕育，也適用于鋼水凈化精化精煉。
加入量：0.5—0.6%
都江堰市金星鋼鐵助劑研究所
二○○八年八月
論文一則
鐵神一號凈化劑對含Ba孕育劑的比較優(yōu)勢
蔣祖濱 都江堰市金星鋼鐵助劑研究所 四川·都江堰 611830
在現(xiàn)代鑄造工藝條件下，強化孕育和對鐵液進行有效的凈化精煉已經(jīng)成為進一步提高鑄件產(chǎn)品質量的重要手段。在我國常用的十多種孕育劑中，鐵神一號凈化劑（下稱凈化劑）和含Ba孕育劑均屬于高端長效孕育劑。有專家認為[1]：含Ba孕育劑最重要的作用是減緩孕育衰退，具有很強的促進石墨化的能力，可改善薄壁鑄件中石墨的形態(tài)和分布狀況，進而減少厚薄部位的硬度差。含Ba在20%—30%的SiBa孕育劑，能顯著降低鑄鐵的白口傾向，可保持孕育效果的時間增至30min左右，特別適用大型鑄件，而用于小件可能導致產(chǎn)品珠光體量不夠。認為含Ba在2%—3%的含Ba孕育劑，是值得廣泛推廣的孕育劑[2]。
對于鐵神一號凈化劑（下稱凈化劑），鑄造界對其認識稍晚一些。機械工業(yè)出版社正在編印的大型工具書《沖天爐技術手冊》將凈化劑定義為“無硅礦物類凈化型孕育劑”，認為凈化劑兼有孕育、變質、凈化和聚渣等多重強效、長效功能，適用于各類鑄鐵的孕育與凈化，也適用于鋼水精煉，用于耐水壓高致密的鑄件孕育效果更為明顯。
對于凈化劑的性能特點，《沖天爐技術手冊》認為：凈化劑是由多種氧化物組成，不含Si，不增Si，不影響原鐵液化學成份的非硅鐵基礦物類新型復合功能長效孕育劑。用于灰鑄鐵可顯著增加A型石墨數(shù)量，用于球鐵則顯著增加石墨球數(shù)，減小石墨球徑，使之更細小圓整，且均勻分布，有效孕育時間灰鑄鐵可長達30分鐘，球墨鑄鐵可達20分鐘，并具有強烈凈化鐵液作用，是比較理想的鐵液孕育、凈化精煉劑，同時有強烈細化晶粒的作用，對于合金鑄鐵可降低鉬、鎳、鉻、銅的加入量。
在基本了解了凈化劑和含Ba孕育劑的基礎上，對兩種高端長效孕育劑進行比較，供鑄造同仁選購孕育劑時參考。
1、價格
凈化劑長期保持每噸11000元的價格，其中包含到二級城市運費。含Ba孕育劑2008年1—3月不含運費價為每噸11000元[3]。凈化劑具有一定的價格優(yōu)勢。
2、孕育
凈化劑和含Ba孕育劑都是長效孕育劑，對灰鑄鐵的有效孕育時間都可以維持30分鐘左右，基本持平。
表1[4]凈化劑和BaSiFe對HT200試棒冶金質量指標的影響
表1數(shù)據(jù)表明凈化劑具有一定的孕育優(yōu)勢。鑄造生產(chǎn)實際結果表明，凈化劑既適合大型灰鑄鐵件生產(chǎn)，也適合小型灰鑄鐵件生產(chǎn)，應用范圍廣泛。
3、鐵液的凈化精煉
專家認為[5]：鐵水不純凈，均勻度差是一種客觀存在，無需質疑。鐵水中存在各種有害氣體和各種非金屬類雜物，致使鐵水凝固后造成了各種鑄造缺陷，影響了鑄件產(chǎn)品的使用性能，已經(jīng)成為鑄造界共識。因此，如何獲得高潔凈度的優(yōu)質鐵水，采取行之有效的鐵水凈化措施來生產(chǎn)優(yōu)質鑄件產(chǎn)品，已經(jīng)引起國內鑄造界的廣泛關注和高度重視[6]。
五年來，伴隨著凈化劑在鑄鐵生產(chǎn)中的廣泛應用，有專家提出了更適合各種類型鑄造企業(yè)使用的“現(xiàn)代鐵水凈化技術”[7]�，F(xiàn)代鐵水凈化技術的核心，是使用都江堰市金星鋼鐵助劑研究所擁有自主知識產(chǎn)權的發(fā)明專利產(chǎn)品鐵神一號凈化劑。凈化劑不但具有強烈的凈化鐵水作用，而且具有細化晶粒的作用，因而可以增加材料性能，提高1—2個牌號[8]。
正因為凈化劑具有強烈凈化鐵液的作用，使其順利進入了日本鑄造市場。未見含Ba孕育劑具有凈化鐵液作用的相關報道，因此，相對于含Ba孕育劑，凈化劑對鐵液獨具凈化精煉能力，成為提高鑄件質量，增加經(jīng)濟效益的唯一選擇。
4、細化晶粒，減少合金加入量
在高牌號鑄件生產(chǎn)中，添加不同合金金屬，以便細化晶粒，提高鑄件綜合性能，成為一種非常必要的工藝措施。如何減少合金屬加入量以降低生成本，成為急待解決的重要課題。
由于含Ba孕育劑良好的孕育效果，對晶粒具有一定的細化作用，但是未見可以減少合金加入量的報道。
鑄件生產(chǎn)實際證明：凈化劑可以明顯細化晶粒，可以減少合金加入量。如某機器公司，生產(chǎn)單件重達20—30噸的大型注塑機球鐵鑄件產(chǎn)品，使用凈化劑前，每噸鐵液加入9公斤電解銅，使用凈化劑后，每噸鐵液只加入3公斤電解銅，達到了同樣的效果，每噸鐵液少加入6公斤電解銅，大幅度降低了生產(chǎn)成本[9]。
5、增加回爐料用量，降低爐料成本
凈化劑是孕育劑家庭中少有的不含硅，不增硅的長效孕育劑。在使用凈化劑處理鐵液時，可以增加回爐料用量，減少生鐵用量和硅鐵用量，從而降低爐料成本。凈化劑在球鐵生產(chǎn)中的成功使用，打破了厚大斷面球鐵墨鑄鐵件“不能過多使用回爐料和硅含量過高的生鐵以及原鐵液硅含量不能超過一定范圍”這個禁區(qū)[10]，解決了“是否可以適當提高原鐵液硅含量以充分利用Si固熔強化鐵素體的作用，通過提高原鐵液Si含量來提高厚大斷面球墨鑄鐵件的力學性能”[11]這個難題。
6、結論
在確認含Ba孕育劑是值得廣泛推廣的孕育的前提下，通過對凈化劑和含Ba孕育劑各種性能的逐一比較分析，認為凈化劑在具有與含Ba孕育劑相同的長效孕育作用的同時，更具有較為低廉的價格優(yōu)勢、綜合孕育優(yōu)勢、凈化精煉優(yōu)勢、細化晶粒優(yōu)勢和增加回爐料用量，降低爐料成本的綜合優(yōu)勢。使用凈化劑處理鐵液更能提高鑄件綜合質量，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。因此，凈化劑在鑄造界廣泛推廣具有十分重要的現(xiàn)實意義和深遠的戰(zhàn)略意義。
參考文獻
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[4]蔣祖濱，劉金海，曾大本等，鐵神一號凈化劑對灰鑄鐵組織和力學性能的影響[J]鑄造技術，2006.（3）：234—236
[5][6]于永來，突破鑄造瓶頸，探索鐵水凈化新途徑[J]。鑄造縱橫，2007.（4）：28—29
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[9][10][11]丁霖溥、丁刃鋒、柴樹繁等，大型厚壁球墨鑄鐵體的質量控制，鑄造1977（1）27—30
