電爐鑄造高強(qiáng)度鑄鐵平板的解決方案
2019年10月20日
新聞詳情
1．高強(qiáng)度合金灰鑄鐵成分的設(shè)計(jì)
鑄鐵平板材質(zhì)為HT250，硬度＜200HBW，要求易切削加工，在鑄鐵中添加微量多元合金成分，選擇合理的工藝參數(shù)，使鑄件具有一定的化學(xué)成分和冷卻速度，獲得理想的金相組織和力學(xué)性能。要保證力學(xué)性能， 控制好基體組織和石墨形態(tài)。
高強(qiáng)度低合金化孕育鑄鐵鑄鐵平板的成分設(shè)計(jì)，首先要考慮鐵液碳當(dāng)量與冷卻速度的影響作用。碳當(dāng)量過高，鑄件厚壁處冷卻速度緩慢，鑄件厚壁處易產(chǎn)生晶粒粗大、組織疏松，若碳當(dāng)量過低，鑄件薄壁處易形成硬點(diǎn)或局部硬區(qū)，導(dǎo)致切削性能變差。將碳當(dāng)量控制在3.95％～4.05％，即可保證材質(zhì)的力學(xué)性能，又接近共晶點(diǎn)，其鐵液的凝固溫度范圍較窄，為鐵液實(shí)現(xiàn)“低溫”澆注創(chuàng)造了條件；而且有利于削除平板鑄件的氣孔、縮孔缺陷。
其次要考慮合金元素的作用，鉻、銅元素在共晶轉(zhuǎn)變中，鉻阻礙石墨化，促成碳化物、cujin白口；而銅則cujin石墨化作用，減少斷面白口。兩元素相互作用在一定程度上得到中和，避免在共晶轉(zhuǎn)變中產(chǎn)生滲碳體而導(dǎo)致鑄件薄壁處形成白口或硬度提高；而在共析轉(zhuǎn)變中，鉻和銅都可以起到穩(wěn)定和細(xì)化珠光體的復(fù)合作用，但各自的作用又不盡相同。以恰當(dāng)比例配合，能 發(fā)揮兩者各自的作用。在含wCr＝0.2％灰鑄鐵中加入wCu＜2.0％，銅不僅cujin珠光體轉(zhuǎn)變，提高并穩(wěn)定珠光體量和細(xì)化珠光體，cujinA型石墨產(chǎn)生和均化石墨形態(tài)；銅還能少許提高含量，wCr＞0.2％灰鑄鐵的流動(dòng)性，這尤其對(duì)殼體薄壁累鑄件有利。復(fù)合加入鉻、銅可使鑄鐵平板鑄件致密性進(jìn)一步提高。
2．嚴(yán)把原輔料質(zhì)量關(guān)
入廠原輔材料須進(jìn)行取樣分析，做到心中有數(shù)，不合格的原輔材料投入使用。要保證工作量的原鐵液，選用高碳、低磷、低硫、低干擾（生鐵供應(yīng)商要有微量元素分析報(bào)告單）元素的生鐵；選用純凈的中碳鋼，對(duì)其所含成分Cr、mo、Sn、v、Ti、Ni、Cu等微量元素以化驗(yàn)結(jié)果決定取舍，對(duì)能穩(wěn)定珠光體的廢鋼成分優(yōu)先選用。生鐵和廢鋼經(jīng)過除銹處理后方能允許使用，附著油污的要經(jīng)250°烘烤。
對(duì)鐵合金、孕育劑同樣采用定點(diǎn)采購，力求成分穩(wěn)定，塊度（粒度）合格。分類堆放，避免受潮。這樣的要求避免了鑄鐵爐料“遺傳性”帶來的缺陷。
（1）堅(jiān)持把理論配料（配料計(jì)算）和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。無論采取試算法還是圖解法，理論上計(jì)算的配料數(shù)據(jù)，不能確定為終配比，還要掌握中頻爐熔化過程中元素的變化規(guī)律。如果爐襯屬酸性材料，鐵液溫度＞1500℃，在Si的加入量上只能取下限，而碳取上線。
（2）掌握各種入爐金屬材料的化學(xué)成分和各元素?zé)龘p與還原規(guī)律。對(duì)回爐鐵（澆冒口、報(bào)廢鑄件）的分類堆放、編號(hào)記載，提出成分明確的嚴(yán)格要求。爐內(nèi)還原的元素在配料時(shí)減去，爐內(nèi)燒損的元素配料時(shí)補(bǔ)上。
（3）合金元素以一次性配入為原則，除Si以外其它配料時(shí)取中限，合金（Mo、Cr、Cu、Sn等）可在熔清扒渣后加入，在酸性爐中燒損少。C、Si在扒渣及孕育時(shí)還可以補(bǔ)充。 感應(yīng)爐熔煉鑄件而言，遵循先增碳后加硅的原則。
（4）對(duì)P、S含量的控制，P、S量主要來源于xinsheng鐵，可以通過選擇爐料將P、S量控制在要求范圍內(nèi)，所以要使xinsheng鐵的wP＜0.06％，wS＜0.04％，這樣在配料計(jì)算時(shí)P、S量 可以不于考慮。（因鑄件的技術(shù)要求：wP≤0.06％，wS≤0.04％）。
（5）凡入爐的所有金屬材料均嚴(yán)格按照要求準(zhǔn)確計(jì)量。
3．電爐熔煉鑄鐵平板的控制
要根據(jù)中頻電爐的冶金 性編制合理的熔煉工藝，從裝料。溫度控制及在各不同溫度下加入合金、增碳劑、造渣劑以及出鐵溫度各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，力求用短的熔煉時(shí)間、小的合金燒損與氧化，達(dá)到控制和穩(wěn)定金相組織，提高鑄件質(zhì)量的目的。
在生產(chǎn)實(shí)踐中，我們將整個(gè)熔煉全過程分為三期 溫度進(jìn)行控制。這里所謂的三期溫度指：熔清溫度、扒渣溫度和出鐵溫度。
熔清溫度：即取樣溫度以前的熔化期，決定著合金元素的吸收與化學(xué)成分的平衡，因此要避免高溫熔化加料，避免搭棚“結(jié)殼”。否則鐵液處于沸騰或高溫狀態(tài)、碳元素?zé)龘p加劇，硅元素不斷在還原，鐵液氧化加劇雜質(zhì)增加，按工藝要求熔化溫度控制在1365℃以下，取樣溫度控制在（1420±10）℃。取樣溫度低了存在鐵合金未熔化完，取的試樣化學(xué)成分勢無代表性;溫度過高，合金燒損或還原，還會(huì)影響到練期的成分調(diào)整。取樣后應(yīng)控制中頻爐功率。在爐前質(zhì)量管理儀對(duì)化學(xué)成分顯示出結(jié)果后恰好進(jìn)入到扒渣溫度。
扒渣溫度: 扒渣溫度是決定鐵液質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)樗c成分穩(wěn)定、孕育處理的效果密切相關(guān)，并直接影響到出鐵溫度的控制。扒渣溫度過高加劇鐵液石墨晶核燒損和硅的還原， 別對(duì)酸性爐襯，理論上鐵液含硅偏高后將產(chǎn)生排碳作用，影響按溫度系結(jié)晶，存在著產(chǎn)生反白口的傾向；若溫度過低，鐵液長時(shí)間被裸露，碳、硅燒損嚴(yán)重。再次調(diào)整成分時(shí)，不僅延長熔煉時(shí)間使鐵液過熱，而且易使成分失控，zengda鐵液的過冷度，使正常結(jié)晶受到破壞。
出鐵溫度：為保證澆注和孕育的佳溫度，我們一般控制在1520～1550℃。出鐵溫度的高和低都會(huì)對(duì)鑄鐵的結(jié)晶和孕育效果帶來影響，如果溫度過高（超過工藝規(guī)定溫度30℃以上），盡管爐前快速分析C、Si也適中,但試澆三角試片白口shendu會(huì)過大或部位顯現(xiàn)麻口。出現(xiàn)此種情況即使采取措施向爐內(nèi)補(bǔ)加碳zengda孕育量，筆者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是效果欠佳，且需在調(diào)低中頻功率后，進(jìn)行爐內(nèi)降溫處理，即向爐內(nèi)加入鐵液總量10-15經(jīng)過烘烤的xinsheng鐵，這樣試片斷口心部麻口 轉(zhuǎn)為灰口，的白口shendu變小。若持續(xù)高溫時(shí)間較長，采取如上方法后，仍須履行爐內(nèi)補(bǔ)碳措施。出鐵溫度按澆注溫度控制，殼體類鑄鐵件合適的澆注溫度為（1440±20）℃，能夠?qū)崿F(xiàn)“高溫出鐵，適溫澆注”，嚴(yán)格掌握和控制住當(dāng)然好。因?yàn)槌鲨F溫度低將導(dǎo)致澆注溫度低于1380℃，既不利于脫硫、除氣，而且 別影響孕育處理效果。隨著溫度的降低，冷隔、輪廓不清晰等問題明顯增加。
4．鐵液的孕育處理
對(duì)生產(chǎn)鑄鐵平板用HT250進(jìn)行孕育處理，賴以提高材質(zhì)的耐磨性，使鑄件的組織和性能得以明顯gaishan， 提高各斷面上的硬度值，而且要在穩(wěn)定厚斷面上的珠光體量方面有相同作用，還可gaishan其壁厚的mingan性和鑄件在機(jī)械加工時(shí)良好的切削性能，尤其是對(duì)防止殼體鑄件的疏松、滲漏有 殊作用。
孕育劑的加入量依生產(chǎn)平板鑄件的壁厚、化學(xué)成分和澆注溫度等因素確定，以壁厚處不出現(xiàn)疏松、滲漏，壁厚處不出現(xiàn)硬區(qū)為原則。生產(chǎn)實(shí)踐表明，Sr、Ba、Ca、Si-Fe孕育劑是提高強(qiáng)度灰鑄鐵為理想的孕育劑，此種孕育劑發(fā)揮鋇（Ba）的kangshuai退能力及提高A型石墨占有率，鍶（Sr）的 強(qiáng)xiaochu白口能力，鈣（Ca）和硅（Si）所起的輔助孕育和shentou作用。這種強(qiáng)度組合的孕育劑，是生產(chǎn)高強(qiáng)度鑄鐵孕育處理中較為理想的選擇。
孕育次數(shù)與孕育效果的關(guān)系，隨孕育次數(shù)增加，鑄鐵內(nèi)部石墨分布均勻程度gaishan，A型石墨占有率和石墨長度區(qū)別較大，經(jīng)兩次以上孕育的A型石墨占有率高，分布均勻，長度適中。 重要的是多次孕育促使非自發(fā)晶核數(shù)量增多，強(qiáng)化了基體，從而提高并穩(wěn)定了鑄鐵的強(qiáng)度。
經(jīng)隨流復(fù)合孕育處理，避免鐵液隨流孕育滯后于澆注是控制孕育效果的關(guān)鍵。孕育處理后的鐵液應(yīng)在限定時(shí)間內(nèi)澆注完畢，一般不超過8min，包內(nèi)二次孕育3～5min孕育效果佳。
