摘要：高铬铸铁磨辊铸件表面脉纹毛刺缺陷, 经3种工艺方案的试验及对该缺陷产生原因分析，表明石英砂的高温膨胀是导致脉纹毛刺的根本原因，应用受热时不发生体积膨胀的其他型砂：如铝钒土砂是消除脉纹毛刺缺陷的的有效措施。
一般情况下，石英砂体积的膨胀不会对铸件产生明显的影响，但多方面的不利因素同时出现时，就很容易表现出来，某厂就出现一例因石英砂体积膨胀而产生铸件缺陷。
某厂生产一种高铬铸铁磨辊（903辊），其化学成分w为2.0%～2.6%C；0.4%～1.0%Si；0.5%～1.0%Mn，≤0.06%S；≤0.1%P。铸件质量3200kg，其缺陷位置、铸件尺寸及铸造工艺见图1、图2。
1 缺陷特征
某厂生产的903辊，向热电厂供货，铸件表面脉纹毛刺现象一直存在。2000年底由此一次报废20件，损失40万元 。其缺陷外观打磨前为0～1.5mm凸起的毛刺，打磨后毛刺处呈凹陷状态。
2 对比试验
（1）试验1，严格舂砂工艺。根据铸件外观缺陷现象，先是怀疑铸型紧实度不够造成，于是决定对10个铸件进行试验，严格按照填砂工艺操作，结果缺陷反而加重。
（2）试验2，缩短浇注时间。大流浇注，缩短浇注时间，降低浇注温度。缺陷有所减轻但无法杜绝。
（3）试验3，更换石英砂。原工艺是铸型采用水玻璃石英砂，中间芯子采用铝矾土砂， 考虑到铸型吃砂量小，而石英砂在高温时其膨胀量要远远大于其余型砂，于是全部改用铝矾土砂造型，首批投入3件，结果脉纹现象全部消失，且以后将铝矾土砂造型方案固定下来，至今从未出现过脉纹毛刺现象。
3 原因分析
对比3种试验方案，发现产生缺陷的原因为：
（1）铸型吃砂量偏小，紧实度大。
（2）浇注系统为封闭式，浇注时间125～145s，偏长。
（3）金属液进入型腔后, 型腔表面层温度急剧升高，因而发生膨胀，SiO2颗粒发生如下多晶形转变：型腔温度升至575℃，线膨胀量0.875%；等温膨胀为0.5%，总膨胀量为 0.875%+0.5%=1.375%，当型腔高温烘烤时间超过30s时，石英砂逐步达到较大膨胀量， 见图3。如果砂型紧实度高、砂粒粗和粒度集中、粉尘含量高、加热速度快，则型砂的微观膨胀减小，而相应的宏观膨胀增加。型腔外部100mm处为厚大的圆型砂箱，阻碍砂粒间力的释放，其受力方向只有向铸型型腔内壁转移，造成表面层开裂而产生脉纹毛刺 。
4 结论
（1）石英砂的高温膨胀是导致脉纹毛刺的根本原因。
（2）采用更换石英砂为铝矾土砂, 杜绝了脉纹毛刺缺陷。
