精密铸造用氧化锆陶瓷过滤片铸钢过滤网
泡沫陶瓷过滤器使用成本分析
一、铁水过滤净化的作用和意义
1、各种液态铸造合金在熔炼和浇注过程中产生的绝大多数夹杂物均会恶化合金的工艺性能和铸件切削加工性能,降低铸件机械性能和成品率。这种影响尤其在铝合金等各种有色合金和铸钢等高温合金中的反应最为严重,加之以上合金的经济价值较高,降废增效的空间较大,促使铸造工作者们更加重视高效***的泡沫陶瓷过滤净化工艺在这些领域中的应用,并已取得***成效。但是,在铸铁方面,由于人们顾及泡沫陶瓷过滤器较高的价格对铸件生产成本的影响,致使该工艺在国内的推广应用程度较低。
2、铸铁生产如采用高效的过滤工艺,不仅可减少或消除夹杂物的不利影响,提高铸件机械性能,降低铸件废品率和切削加工成本,而且能取消浇注系统中的集渣包,缩短横浇道,简化浇注系统,提高铸件工艺出品率。
3、据统计,全国铸铁件约占铸件总产量的75%左右。如果有50%推广采用高效的过滤工艺,仅以废品率降低2%,铸件机械性能提高5%,切削加工成本降低20%,铸件工艺出品率提高2%,以铸铁件平均价格为7500 元/吨,原切削加工费用为每吨铸件200元计算,每吨铸铁件至少可节约成本500元以上,同时每吨铸件可因性能的提高而增值500元左右,过滤器的成本只要能控制在平均每吨铸件约70元以下,即可产生至少140 元/吨的经济效益,投入产出比不低于1:2。
二、几种常用过滤元件的特点和效果
目前国内部分铸铁厂家为了改善铸件质量,降低废品率,但考虑到生产成本等原因,迫不得已仅考虑选用价格低廉的耐火纤维过滤网或价格中等的直孔陶瓷过滤片,但是净化效果普遍不明显。这是由其产品过滤结构所决定的必然结果。
1、泡沫陶瓷过滤片的三维连通网状结构使其具有三种过滤净化机制:
(1)机械拦截;
(2)整流浮渣,即过滤片的整流作用使过滤片前的横浇道处于充满状态,使过滤后的铁水呈平稳的层流状态,铁水的氧化和冲刷反应减弱,从而使夹杂物易于上浮和捕获,使过滤片后的二次夹杂物数量减少;
(3)深层吸附,即进入过滤片内部的细小夹杂物由于与流径复杂的陶瓷网络充分接触而被吸附于骨架上或被滞留于网络死角中。
2、很显然,耐火纤维过滤网和直孔陶瓷过滤片的结构使其只具有机械拦截和整流浮渣作用,而不可能产生深层吸附效应,因此它们对铁水的净化效果不如泡沫陶瓷过滤片。
3、泡沫陶瓷过滤网和纤维过滤网(双层)过滤效果对比试验结果,陶瓷过滤网的过滤效率、过滤后铸件抗拉强度增长率和延伸率增长率分别是纤维过滤网(双层)的 1.41 倍、1.35 倍和 3.43倍。
从两种过滤元件过滤球铁曲轴(QT800)后的金相组织看(图1),采用泡沫陶瓷过滤后球状石墨的分布比纤维过滤网过滤时更均匀,平均直径更小,数量也更多。
4、在球铁批量生产中,对泡沫陶瓷过滤网和直孔陶瓷过滤片的对比应用也表明:采用陶瓷过滤网过滤时与铁水纯净度有关的废品率由采用后者时的3.62%下降到1.79%,下降率为50.6%;而铸件工艺出品率从68.3%提高到71.1%,提高了2.8%;另外切削加工刀具的消耗量下降了58.2%左右,即刀具的使用寿命提高了1倍多,同时减少了更换刀具的时间,提高工作效率。
5、耐火纤维过滤网虽价格低廉安放方便,但其使用温度较低,且高温强度和抗铁水冲击性较差,易被铁水冲穿而失效。
6、直孔陶瓷过滤片的常温强度虽然较高,但其孔隙率仅有40%左右,约为泡沫陶瓷过滤器的一半,这使金属液过流量较低。换言之,为使以上两种过滤片的金属液过流量相当,直孔陶瓷过滤片的过流面积约需泡沫陶瓷过滤片的2倍左右。这样不但会增加1倍的成本而且还带来改造浇注系统的费用及增加过滤片破碎的风险。
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