厚大高锰钢铸件如何避免柱状晶组织？？

hlizhong

前不久生产1件高锰钢反击板，重量不到4.5吨，由于产品变形校正时被压裂导致产品报废；企业损失了几万元！
产品完全压断开后，发现整个断面中间出现了大范围典型的柱状晶！
这件产品最大厚度300mm, 造型时在最厚大的面底部铺了约300kg隔砂冷铁！浇注温度1412度。
我的问题如标题：如何避免/减轻厚大高锰钢铸件柱状晶组织？？请大神们从各方面讨论下，发表高见！！

hlizhong

浇注温度和本体样 化学成分

xier123451

是不是冷铁厚度不够导致的。冷铁效果不够。

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做什么产品？V183011626

hlizhong

重型废钢破碎机的反击板；

铸造小虎

这么厚大的铸件温度高了，看起来铁水发白，还有就是减少回炉料的用量，等等

hlizhong

铸造小虎 发表于 2024-8-26 09:45
这么厚大的铸件温度高了，看起来铁水发白，还有就是减少回炉料的用量，等等 ...

的确这件浇注温度略高。当时用是7吨的漏包，以我们的经验，这件产品是可以控制在1405度左右浇注的。

wxh_wf

可以从以下几个方面入手：
$ S8 x8 u; K# ?3 z一、优化铸造工艺设计
合理设置浇注系统：
+ K1 d& |$ C8 z; c: a" e- }采用底注式或阶梯式浇注系统，使金属液平稳地充填铸型，减少紊流和局部过热，从而降低柱状晶形成的倾向。
控制浇注速度，避免过快的浇注速度导致金属液对铸型的冲击过大，产生局部过热。
6 ~% o2 A; H, A放置冷铁：
调整冷铁的位置、数量和尺寸。在厚大部位合理布置冷铁可以加快冷却速度，细化晶粒。但要注意冷铁的激冷作用不能过强，以免产生过大的应力导致铸件开裂。可以考虑增加冷铁的数量，分散布置，以实现更均匀的冷却。
对于已经出现问题的案例，可以尝试在厚大面的不同位置增加冷铁，或者调整冷铁与铸件的接触面积，以优化冷却效果。
二、控制浇注温度
" Y) u; I3 Q& r2 D* E适当降低浇注温度：浇注温度过高会促进柱状晶的生长。对于高锰钢铸件，可根据具体情况将浇注温度控制在合理范围内，如在保证流动性的前提下，适当降低至 1380 - 1400°C 左右。
严格监测和控制浇注温度的稳定性，避免温度波动过大。
三、添加细化剂或变质剂
1 H% G; X7 T. T: j( ~  `9 i8 o! N研究并选择适合高锰钢的细化剂或变质剂，如稀土元素、钛、硼等。这些元素可以促进等轴晶的形成，抑制柱状晶的生长。
确定合适的添加量和添加方式，通过试验验证其效果，以达到细化晶粒的目的。
四、热处理工艺优化
. l% \8 }& d1 P/ t) u: I对于已经生产出的铸件，可以考虑采用适当的热处理方法来改善组织。例如，正火处理可以细化晶粒，消除柱状晶组织。
! r+ z7 Q! N) P3 F" b制定合理的热处理工艺参数，包括加热温度、保温时间和冷却速度等，以确保热处理效果。
五、加强生产过程控制
严格控制原材料的质量，确保高锰钢的化学成分稳定。
提高造型和制芯工艺的精度，保证铸型的紧实度均匀，避免出现局部疏松或过紧的情况，影响冷却速度的均匀性。
加强对生产过程中的温度监测和控制，及时调整工艺参数，确保铸件在合适的温度条件下凝固。

hlizhong

wxh_wf 发表于 2024-9-3 10:42
可以从以下几个方面入手：
4 X; b9 f" i" r8 d: t9 v! p一、优化铸造工艺设计
合理设置浇注系统：

文中提到加钛元素，我本人对此认知甚少。可以详细说说吗？

fbi-2008

你这是有点奇怪，理论上这成分液相线1390了。从断面看，柱状主要在上表面，看浇注完的图片，上表面由于冒口关系，加的砂子比较多。
- S# `8 C( r! _3 K) @! B加快上表面的冷却用强风带状热量看看

hlizhong

fbi-2008 发表于 2024-10-3 17:09
2 D7 X" `$ A  c你这是有点奇怪，理论上这成分液相线1390了。从断面看，柱状主要在上表面，看浇注完的图片，上表面由于冒口 ...

高锰钢的浇注温度如果用漏底包，是可以控其液相线温度+20度左右起浇； 如果用摇包，可以更低，只是钢液挂包的比例较大；

fbi-2008

hlizhong 发表于 2024-10-3 18:48
" q7 @1 |6 L$ X8 j  N  M3 ~" t高锰钢的浇注温度如果用漏底包，是可以控其液相线温度+20度左右起浇； 如果用摇包，可以更低，只是钢液挂 ...

8 J. u2 ^" h, f温度低了不光挂包的事。表面的皱皮缺陷，浇注系统不合理的话卷气夹杂也会严重。

hlizhong

浇注温度低是会造成表面皱皮，气孔夹杂较严重！我想表达的观点是：较低的浇注温度有利于获得细的晶粒度，抑制粗大的柱状晶生长！层主建议上箱表面用强风冷，加快凝固速度；我觉得个好意见，可以想办法试试。

fbi-2008

这种情况前几天和一些工厂交流，厚件上经常会出现，确实是奇怪

hlizhong

fbi-2008 发表于 2024-10-11 20:34
) t; o2 b' I% X5 t1 W2 \/ i# r这种情况前几天和一些工厂交流，厚件上经常会出现，确实是奇怪

2 }: O7 S; p  d8 M- `0 O; n它生成柱状晶的机理不是很清楚，但我认为肯定与截面厚度大，工件凝固时间较长有关系；
. ^* o$ \; X+ P( w因为在实际生产中，薄壁件与厚壁件都有因裂纹缺陷导致工件失效，但这种柱状晶只在厚壁件的断口上出现。
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fbi-2008

hlizhong 发表于 2024-10-13 08:21
/ \1 @/ c/ H9 \) F它生成柱状晶的机理不是很清楚，但我认为肯定与截面厚度大，工件凝固时间较长有关系；
# z+ F# W. ^3 Z/ e8 t因为在实际生产中 ...

那倒不见得，在动锥上见过，不大的动锥