消失模铸造优质环保化技术

中国工业和科学技术的发展需要消失模铸造。消失模铸造需要优质化，更需要环保化，没有优质化则环保是空话，没有环保化优质也是不经济的。

本书主要内容是笔者自2008 年以来，致力于消失模铸造优质环保化十项创新技术攻关与生产应用实践的总结。笔者的指导思想是怎么想就怎么做，怎么做就怎么写，做出是怎么样的结果就实话真讲，讲其然（结果与真相）和讲其所以然（亲历的实践、思维方向、问题与教训），从而把经历了时间和生产应用实践考验的实用技术与同行们交流共研，共追中国消失模铸造优质环保化之梦。

本书内容分为五篇。

篇中国消失模铸造的历程及其优质环保化科技创新

第二篇消失模铸造十项技术发明及其工业化应用

第三篇消失模铸造思维决定方向·细节决定成败

第四篇消失模铸造铸铁件生产基础知识与技术要点

第五篇消失模铸造铸钢件生产基础知识与技术要点

优质环保化永远是中国铸造工业发展的主题。

中国数以万计的铸造工厂为了自身的利益——生存和发展，“优质化”可谓是你追我赶，常抓不懈，但“环保化”观念普遍处于观望、等待甚至忽视的被动之态。这就是大局与小局的矛盾，公益与私益的对立。然而，对立统一是社会和工业发展的科学辩证法，铸造环保化是大势所趋，是不可逆转的人类生存的共同大局，中国铸造行业正面临考验，任重道远。

消失模铸造高浓度苯类强致癌物的污染早已是国际无争议的定论，而其废气中SO2浓度可达5000mg/m3以上也是惊人事实，本书首次把科学检测数据如实公示，旨在尊重科学，还原事物的本质，为保护人类生态环境做点有益的工作。

本书选编了大量的科学数据和科研与生产实照，其中相当部分是中南铸冶科技团队航空航天动力学专家邱表来教授、铸造高级工程师张玉芳、铸造工艺师罗通及武汉恒新科技公司王俊高级工程师、淄博通普公司、桂林金桂环保监测公司等提供，谨致谢意。

学研无止境，书中不足之处，欢迎读者批评指正。

刘玉满  刘翔

2021年6月

消失模铸造技术相比传统铸造工艺，大大提高了生产效率，但是出现了铸件表面积碳、铸件基体无规则增碳和组织疏松等顽疾，其废气严重污染环境。本书以笔者多年来研发的消失模铸造先烧后浇工艺、高频振动浇注工艺和相关耐烧陶瓷涂料、废气处理技术等十余项国家发明专利为核心，介绍了相关先进消失模铸造工艺的设计、生产应用技巧与废气一体化净化处理等事项，并简要介绍了相关铸钢和铸铁的生产技术。

本书适宜从事铸造，尤其是消失模铸造生产的技术人员参考。

刘玉满，男，研究员，1944年生，1965年加入中国共产党。1968年毕业于华中工学院（现华中科技大学）铸造专业，现任桂林中南铸冶研究所所长，中国管理科学研究院研究员。2010年编写并出版《消失模空壳铸造·振动浇注及生产实用技术百例新解》。现已获得17项中国发明专利，其中，消失模铸造与V法铸造领域的发明有：消失模富氧先烧空后浇注铸造法、高频振动浇注致密铸造法、消失模涂蜡精铸法、金刚砂复合渗铸双层耐磨铸件法、特耐烧耐冲刷超强瓷化涂料、铸造工业废气一体化同一流程净化处理法等独具特色的技术发明。

篇中国消失模铸造的历程及其优质环保化科技创新1

1消失模铸造在中国的兴起、挫折与发展3

1.1消失模铸造在中国的兴起3

1.2消失模铸造FMC法与LFC法4

1.3消失模铸造在中国的发展历程5

1.4中国消失模铸造“十五”期间的问题5

1.5中国消失模铸造突破重围稳健快速发展7

2消失模铸造的特定因素促进十项技术发明的研究与成功9

2.1消失模铸造的特定因素9

2.2消失模铸造两大国际性的质量威胁——增碳及组织疏松10

2.3消失模铸造苯类致癌废气净化法三步攻关13

2.4消失模铸造废气中SO2净化技术的独特性14

3消失模铸造十项技术发明16

3.12008～2020十项技术发明一览16

3.2消失模铸造优质环保化的方向与必由之路17

第二篇消失模铸造十项技术发明及其工业化应用19

4消失模先烧后浇空壳无碳缺陷铸造法的发明与应用21

4.1增碳等一系列碳缺陷是消失模铸造工业化生产的一大威胁21

4.2国内外多年来种种不实用的“减碳法”23

4.3科学的攻关思维——富氧烧空灭碳25

4.4科学的烧空方法25

4.5泡沫模样烧空的技术要点与技巧26

4.6涂料耐烧性的检验方法29

4.7消失模烧空浇注与环保化30

4.8消失模铸造的“孪生兄弟”——V法铸造的增碳缺陷不可避免31

5消失模高频振动浇注致密结晶铸造法的发明与应用35

5.1干砂负压铸型的致命弊端与高频振动浇注技术的创新35

5.2金属结晶的基本理论概述37

5.3常态结晶及非常态因素的影响与振动结晶问题的引出42

5.4高频振动结晶技术43

5.5什么样的高频振动平台可以用于振动浇注45

5.6高频振动浇注应该用多大的频率47

5.7振动浇注启振与停振时间的控制48

5.8高频振动波会不会破坏晶粒、晶格、晶界的结构？49

5.9高频振动浇注的作用和优势51

5.10高频振动浇注对涂料性能的要求52

5.11铸件晶粒度的评级与致密度的判别53

5.12振动浇注在水玻璃砂、树脂砂等铸造领域中的应用57

5.13高频振动浇注法（结晶）对消除合金成分偏析的奇效58

6消失模涂蜡及蜡模精铸法的发明与应用60

6.1失蜡熔模铸造是无奈而为的“四高一低”生产工艺60

6.2消失模表面涂蜡是可行可靠优质高效的创新技术61

6.3消失模表面涂蜡铸造工艺要点63

6.4消失模石蜡模样精铸工艺65

6.5消失模泡沫模样涂蜡法与石蜡模样法之优劣比较67

7耐烧耐冲刷陶瓷化涂料桂林5号的发明与应用69

7.1桂林5号涂料任意长时间久烧强烧的独特性能69

7.2高温陶瓷化无尘涂料的主要特点73

7.3涂料抗粘砂原理——涂料配用的基础知识75

7.4常见10种耐火骨料的正确选用是科学配制涂料的前提76

7.5铸铁、碳钢、合金钢、高锰钢涂料的经典配方80

7.6一种涂料通用于所有不同材质铸件的经典配方84

7.7如何使铸铁石墨涂料成片脱壳？84

7.8如何使薄小的钢铁铸件涂料成片脱壳？85

8消失模铸造耐磨颗粒渗铸剂的发明与应用87

8.1耐磨颗粒层与高强高韧基体复合的消失模铸造技术87

8.2渗铸工艺有别于嵌铸或熔铸工艺88

8.3耐磨颗粒层渗铸机理88

8.4渗铸剂的基本组元及其性能89

8.5耐磨颗粒渗铸层的“铁-粒”比例及其厚度的控制90

9金刚砂复合耐磨层渗铸技术的发明与应用92

9.1金刚砂（碳化硅）简述92

9.2涂覆膏（渗铸剂 金刚砂 水）的配制93

9.3涂覆方法94

9.4涂覆层的厚度与表面光滑度94

9.5整体模样涂料的涂刷与烘干95

9.6装箱造型与烧空浇注96

9.7复合渗铸双层铸件的热处理97

10消失模铸造苯类废气净化技术的发明与应用98

10.1消失模铸造废气中苯类致癌物排放浓度惊人：超标上千倍98

10.2消失模铸造析放的苯类物的成分及其危害性98

10.3消失模铸造先烧后浇技术是有效遏制苯类物析出的环保工艺99

10.4消失模实型铸造大量致癌废气的危害迫使我们对其宣战100

10.5消失模铸造苯类废气净化装置（中铸1号）发明成功三部曲101

10.6“中铸1号”净化装置的技术关键104

10.7“中铸1号”净化装置余热的综合利用105

10.8RCO催化燃烧装置简介107

11钢铁液包内高频振动精炼技术的发明与应用109

11.1传统的钢铁液包内精炼方法常见的三种形式109

11.2钢铁液包内高频振动精炼有独特优势110

11.3钢铁液包内高频振动精炼的条件110

11.4钢铁液包内高频振动精炼操作111

12铸造涂料成片脱壳剂的发明与应用114

12.1铸造涂料发展的根本方向是无毒、少无粉尘、易脱壳清理114

12.2涂料的主要作用114

12.3涂料两大类型——还原型和烧结型115

12.4科研设计思路——涂层自动脱壳的机理116

12.5涂料脱壳剂的主要组元116

12.6涂料脱壳剂应用实例117

12.7涂料层自动脱壳的优势118

13消失模铸造SO2废气净化技术的发明与应用120

13.1消失模铸造废气中的SO2浓度超标上千倍120

13.2工业生产中对SO2净化的传统方法与理念121

13.3本发明对消失模铸造苯类及SO2废气“一体化”处理的独特性122

13.4本发明对SO2的净化效果123

13.5本发明的工业化应用前景124

13.6本发明对消失模铸造SO2废气检测数据的真实性与法律效力124

第三篇消失模铸造思维决定方向·细节决定成败125

14浇注系统设计14忌127

14.1忌铸件串联浇注127

14.2忌充型流程过长129

14.3忌充型对流浇注129

14.4忌垂直近距离冲刷浇注130

14.5忌内浇口过于集中开设131

14.6忌内浇口开在铸件要害处132

14.7忌内浇口开在厚壁处133

14.8忌内浇口开在热节处133

14.9忌直横内浇道全程开放134

14.10忌金属液浮渣流入型腔135

14.11忌高大件直浇道上部靠近模样135

14.12忌直浇道过高垂直下冲136

14.13忌浇道刷涂不耐高温不耐烧的涂料137

14.14忌一浇道连件过多过近138

15小小错误引发大问题139

15.1浇口杯的流水口忌大于直浇道对接口139

15.2浇口杯下方忌喷酒精或压放酒精泥条140

15.3涂料开裂忌用稀浆补裂缝141

15.4忌用劣质或生料铝矾土配涂料141

15.5泡沫模样熟化不良忌使用142

15.6深槽深孔切忌乱填砂144

15.7涂料烘干切忌忽视湿度控制146

15.8液液复合浇注忌4误146

15.9密度差异大的多成分金属液静态浇注易偏析147

15.10球铁无冒口铸造忌无视必要条件148

15.11泡沫浇道切割接搭操作五忌149

16预防塌箱塌型十要则153

16.1小真空泵配用大铸型易塌箱153

16.2大平面铸件水平浇注易塌箱154

16.3大浮力铸件防范不当易塌箱156

16.4大面积涂料垮落易塌箱157

16.5大型铸件局部高温区域过早撤压易塌型157

16.6浇注大反喷过程易塌箱158

16.7浇注系统不当导致局部模样提前萎缩易塌箱159

16.8大空间填砂不到位易塌箱160

16.9浇注过程漏气易塌箱161

16.10浇注中途负压系统意外突变易塌箱162

17消失模钢铁铸件硬度偏高难加工的四大原因163

17.1消失模钢铁铸件偏硬的普遍性163

17.2消失模铸件硬度“超常”偏高四大原因分析163

17.3消失模铸件硬度均匀化和改善加工性能的有效措施165

18涂料使用的禁·忌·误167

18.1波美度概念与使用误区167

18.2白乳胶使用禁忌168

18.3硅溶胶与水玻璃使用误区与禁忌168

18.4消泡剂与防腐剂禁忌169

18.5伪劣耐火骨料粉禁忌169

第四篇消失模铸造铸铁件生产基础知识与技术要点171

19铸造生产基本理论173

19.1消失模铸造是铸件实现轻量化、近净形化的发展方向173

19.2平衡相图是认识铸造的基础174

19.3影响铸铁组织和性能的因素176

19.4铸铁的非常规结晶——高频振动结晶179

20灰口铸铁生产181

20.1灰口铸铁牌号验收标准（国家牌号标准）181

20.2灰铸铁的五大元素181

20.3灰铸铁化学成分推荐182

20.4合金化元素及其在生产高强度铸铁中的应用183

20.5灰铁孕育处理184

20.6消减铸造应力时效工艺184

20.7铸铁的铸态及退火态组织185

20.8铸铁热处理的几种形式186

21球墨铸铁生产189

21.1高频振动浇注是消失模铸造优质化生产球墨铸铁的必然方向189

21.2球铁石墨形态的鉴别与球化级别划分189

21.3五大元素对球铁金相组织和力学性能的影响190

21.4合金元素对球铁金相组织和机械性能的影响191

21.5反球化元素对球铁的影响193

21.6我国球墨铸铁牌号193

21.7球铁评级及基体组织对比图194

21.8铁素体球铁生产201

21.9珠光体球铁生产202

21.10等温淬火球铁（ADI）204

21.11100%废钢生产高强高韧球铁的技术205

21.12球铁生产技术要点与相关标准209

22耐蚀铸铁生产214

22.1腐蚀的两种类型214

22.2耐蚀铸铁的化学成分分类214

22.3铸铁腐蚀机理216

22.4耐腐蚀铸铁的热处理217

22.5工艺提示218

23耐热铸铁生产219

23.1耐热铸铁标准219

23.2耐热铸铁的工业应用220

23.3几种典型的耐热铸铁生产221

24耐磨铸铁生产224

24.1磷系耐磨铸铁224

24.2磷铜钛耐磨铸铁225

24.3钒钛系耐磨铸铁225

24.4铬钼铜系耐磨铸铁226

24.5稀土系耐磨铸铁226

24.6锑系耐磨铸铁227

24.7其他类型耐磨铸铁228

25抗磨铸铁生产229

25.1抗磨铸铁类型229

25.2中锰耐磨球墨铸铁生产229

25.3普通白口铸铁生产230

25.4冷硬铸铁生产231

25.5镍硬铸铁生产231

25.6高铬白口铸铁生产232

26可锻铸铁生产236

26.1可锻铸铁种类236

26.2可锻铸铁性能236

26.3可锻铸铁化学成分控制237

26.4可锻铸铁热处理238

27铸铁孕育剂、球化剂、脱硫剂240

27.1孕育的作用与方法240

27.2常用的10种孕育剂240

27.3特种高效碳系孕育剂243

27.4球化剂244

27.5脱硫剂245

第五篇消失模铸造铸钢件生产基础知识与技术要点247

28铸钢生产基本理论249

28.1消失模铸造铸钢件生产的要害问题249

28.2铸钢9类249

28.3一般工程铸造碳钢标准250

28.4铸钢中各元素对铸造性能的影响251

28.5铸造碳钢的热处理252

28.6碳钢铸件退火缺陷分析及消失模碳钢件退火工艺的修正255

28.7碳钢件正火、退火工艺的选择256

28.8铸钢件的力学性能检测257

29铸造低合金工程结构钢生产259

29.1低合金工程结构铸钢标准259

29.2低合金工程结构铸钢化学成分259

29.3各种合金元素对铸钢组织和力学性能的影响261

29.4钢中常见杂质元素及其有害作用262

29.5低合金铸钢件的热处理工艺263

30中、低合金高强度铸钢生产265

30.1铸造锰钢265

30.2铸造硅锰钢266

30.3铸造铬钢266

30.4铸造铬钼钢266

30.5中、低合金高强度铸钢件的热处理规范267

30.6低合金高强度钢的典型金相组织268

31低、中合金耐磨铸钢生产270

31.1耐磨中锰钢270

31.2耐磨中铬钢271

31.3低合金耐磨钢271

31.4水韧高强度马氏体耐磨铸钢272

31.5油淬、空淬低合金马氏体耐磨钢272

31.6正火处理低合金珠光体耐磨钢273

31.7铸造石墨耐磨钢274

31.8低、中合金耐磨钢热处理275

32铸造耐磨钢生产276

32.1Mn13系列耐磨高锰钢276

32.2Mn17耐磨高锰钢279

32.3高锰钢的水韧处理280

32.4高锰钢铸态余热处理281

32.5高锰钢沉淀强化热处理282

33铸造不锈钢生产283

33.1工程结构用中、高