電爐鑄造高強度鑄鐵平板的解決方案
2019年10月20日
新聞詳情
1．高(gao)強度合金灰(hui)鑄鐵成(cheng)分的(de)設計(ji)
鑄鐵平板材質為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，使鑄件具有一定的化學成分和冷卻速度，獲得理想的金相組織和力學性能。要保證力學性能， 控制好基體組織和石墨形態。
高強度低(di)合金化孕育鑄(zhu)鐵(tie)鑄(zhu)鐵(tie)平(ping)板的(de)成分設(she)計，首先要(yao)考慮(lv)鐵(tie)液(ye)碳當(dang)(dang)量與冷卻速度的(de)影響(xiang)作用。碳當(dang)(dang)量過高，鑄(zhu)件厚(hou)(hou)壁(bi)處(chu)冷卻速度緩慢，鑄(zhu)件厚(hou)(hou)壁(bi)處(chu)易產生晶粒粗(cu)大(da)、組織疏松(song)，若碳當(dang)(dang)量過低(di)，鑄(zhu)件薄壁(bi)處(chu)易形成硬點(dian)或局部硬區(qu)，導(dao)致切削性(xing)能變差。將碳當(dang)(dang)量控制(zhi)在(zai)3.95％～4.05％，即可保證材質的(de)力學(xue)性(xing)能，又(you)接(jie)近(jin)共晶點(dian)，其鐵(tie)液(ye)的(de)凝固溫度范圍(wei)較窄，為(wei)鐵(tie)液(ye)實(shi)現(xian)“低(di)溫”澆(jiao)注創造了條件；而(er)且有利于削除平(ping)板鑄(zhu)件的(de)氣孔、縮孔缺陷。
其(qi)次要考慮合(he)金元素的(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，鉻、銅(tong)元素在(zai)(zai)共(gong)晶(jing)轉變中，鉻阻礙石(shi)(shi)墨化(hua)(hua)，促成(cheng)碳化(hua)(hua)物(wu)、cujin白(bai)口(kou)；而銅(tong)則cujin石(shi)(shi)墨化(hua)(hua)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，減少(shao)(shao)斷面(mian)白(bai)口(kou)。兩元素相互作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)在(zai)(zai)一定(ding)程度上(shang)得(de)到(dao)中和(he)(he)，避免在(zai)(zai)共(gong)晶(jing)轉變中產(chan)生滲碳體(ti)而導(dao)致(zhi)鑄(zhu)(zhu)件薄壁處形成(cheng)白(bai)口(kou)或硬度提(ti)高(gao)；而在(zai)(zai)共(gong)析(xi)轉變中，鉻和(he)(he)銅(tong)都可(ke)以起到(dao)穩定(ding)和(he)(he)細(xi)(xi)化(hua)(hua)珠(zhu)(zhu)(zhu)光體(ti)的(de)復(fu)合(he)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，但各自的(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)又不盡相同。以恰當比(bi)例配合(he)，能(neng)(neng) 發揮兩者(zhe)各自的(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。在(zai)(zai)含wCr＝0.2％灰鑄(zhu)(zhu)鐵中加入(ru)wCu＜2.0％，銅(tong)不僅cujin珠(zhu)(zhu)(zhu)光體(ti)轉變，提(ti)高(gao)并穩定(ding)珠(zhu)(zhu)(zhu)光體(ti)量和(he)(he)細(xi)(xi)化(hua)(hua)珠(zhu)(zhu)(zhu)光體(ti)，cujinA型(xing)石(shi)(shi)墨產(chan)生和(he)(he)均化(hua)(hua)石(shi)(shi)墨形態；銅(tong)還能(neng)(neng)少(shao)(shao)許提(ti)高(gao)含量，wCr＞0.2％灰鑄(zhu)(zhu)鐵的(de)流(liu)動性(xing)，這尤其(qi)對殼體(ti)薄壁累鑄(zhu)(zhu)件有利。復(fu)合(he)加入(ru)鉻、銅(tong)可(ke)使(shi)鑄(zhu)(zhu)鐵平板鑄(zhu)(zhu)件致(zhi)密性(xing)進(jin)一步(bu)提(ti)高(gao)。
2．嚴把原輔料(liao)質量(liang)關
入(ru)廠原(yuan)輔材料須進行取樣(yang)分(fen)析(xi)，做到心中有(you)數，不合格的(de)(de)原(yuan)輔材料投入(ru)使用。要保(bao)證工(gong)作量(liang)的(de)(de)原(yuan)鐵(tie)液，選用高碳(tan)(tan)、低磷、低硫、低干(gan)擾（生鐵(tie)供應商要有(you)微(wei)量(liang)元(yuan)素分(fen)析(xi)報(bao)告單）元(yuan)素的(de)(de)生鐵(tie)；選用純凈的(de)(de)中碳(tan)(tan)鋼，對(dui)其所含成分(fen)Cr、mo、Sn、v、Ti、Ni、Cu等微(wei)量(liang)元(yuan)素以化驗結果決(jue)定取舍，對(dui)能穩定珠(zhu)光體的(de)(de)廢(fei)鋼成分(fen)優(you)先選用。生鐵(tie)和廢(fei)鋼經過除銹處理后方能允(yun)許使用，附(fu)著油污的(de)(de)要經250°烘烤。
對(dui)鐵合金(jin)、孕育劑(ji)同樣(yang)采用定(ding)點采購，力求成(cheng)分穩定(ding)，塊度（粒度）合格。分類堆(dui)放，避免受(shou)潮。這樣(yang)的要求避免了鑄(zhu)鐵爐料“遺(yi)傳性”帶來的缺陷。
（1）堅持把(ba)理論(lun)配(pei)(pei)料(liao)（配(pei)(pei)料(liao)計算(suan)）和實踐經(jing)驗相結合(he)。無論(lun)采取試算(suan)法(fa)(fa)還是圖解法(fa)(fa)，理論(lun)上(shang)計算(suan)的(de)配(pei)(pei)料(liao)數據，不(bu)能確定為終配(pei)(pei)比，還要掌握中頻(pin)爐(lu)熔化過程(cheng)中元素(su)的(de)變化規律。如果爐(lu)襯屬酸性材料(liao)，鐵液溫度＞1500℃，在Si的(de)加入量上(shang)只能取下限，而碳取上(shang)線(xian)。
（2）掌握(wo)各(ge)種入爐(lu)金屬材料的(de)化學成分(fen)(fen)和各(ge)元素燒(shao)(shao)損(sun)(sun)與還原規(gui)律。對回爐(lu)鐵(tie)（澆冒口、報廢(fei)鑄件）的(de)分(fen)(fen)類堆放、編號記載(zai)，提出(chu)成分(fen)(fen)明確(que)的(de)嚴格(ge)要求。爐(lu)內(nei)還原的(de)元素在(zai)配料時(shi)減(jian)去，爐(lu)內(nei)燒(shao)(shao)損(sun)(sun)的(de)元素配料時(shi)補上。
（3）合金(jin)元素以(yi)一次性(xing)配(pei)入為原(yuan)則(ze)，除Si以(yi)外其它配(pei)料(liao)時取中限，合金(jin)（Mo、Cr、Cu、Sn等）可(ke)在(zai)熔(rong)清扒(ba)(ba)渣(zha)后加(jia)入，在(zai)酸(suan)性(xing)爐中燒損少。C、Si在(zai)扒(ba)(ba)渣(zha)及孕育(yu)時還(huan)可(ke)以(yi)補充。 感應爐熔(rong)煉(lian)鑄(zhu)件而言，遵循先增碳后加(jia)硅的(de)原(yuan)則(ze)。
（4）對P、S含量(liang)(liang)的(de)控制，P、S量(liang)(liang)主要來源(yuan)于(yu)xinsheng鐵(tie)，可(ke)以(yi)通過(guo)選擇爐料將(jiang)P、S量(liang)(liang)控制在要求范圍內，所以(yi)要使(shi)xinsheng鐵(tie)的(de)wP＜0.06％，wS＜0.04％，這(zhe)樣在配料計算時P、S量(liang)(liang) 可(ke)以(yi)不于(yu)考慮。（因鑄件的(de)技術要求：wP≤0.06％，wS≤0.04％）。
（5）凡入爐的所有(you)金(jin)屬材(cai)料(liao)均嚴(yan)格按(an)照(zhao)要(yao)求準確計(ji)量。
3．電爐(lu)熔煉(lian)鑄鐵平板的控制
要根據(ju)中頻電爐的(de)冶金 性(xing)編制(zhi)合(he)理的(de)熔煉工藝，從裝料。溫度(du)(du)控制(zhi)及(ji)在各不同溫度(du)(du)下加(jia)入(ru)合(he)金、增碳劑、造渣劑以及(ji)出鐵溫度(du)(du)各個環節嚴格控制(zhi)，力求用短(duan)的(de)熔煉時間、小的(de)合(he)金燒損與氧化，達到控制(zhi)和(he)穩定(ding)金相組織，提(ti)高鑄件質量的(de)目的(de)。
在(zai)生(sheng)產實踐中，我(wo)們將整個熔煉全過程分為(wei)三(san)期 溫度進(jin)行(xing)控制。這里所謂的三(san)期溫度指：熔清溫度、扒渣溫度和出鐵溫度。
熔清(qing)溫(wen)度(du)(du)：即取(qu)(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)溫(wen)度(du)(du)以(yi)前的(de)熔化期，決(jue)定著(zhu)合金(jin)(jin)元素(su)的(de)吸收與(yu)化學成分(fen)的(de)平衡(heng)，因此要(yao)避免高溫(wen)熔化加料(liao)，避免搭棚“結(jie)殼”。否則鐵液(ye)處于沸騰或高溫(wen)狀(zhuang)態、碳元素(su)燒損加劇，硅元素(su)不(bu)斷在還原(yuan)，鐵液(ye)氧化加劇雜質增加，按工藝(yi)要(yao)求熔化溫(wen)度(du)(du)控制(zhi)在1365℃以(yi)下，取(qu)(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)溫(wen)度(du)(du)控制(zhi)在（1420±10）℃。取(qu)(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)溫(wen)度(du)(du)低(di)了存在鐵合金(jin)(jin)未熔化完(wan)，取(qu)(qu)(qu)的(de)試樣(yang)(yang)(yang)化學成分(fen)勢(shi)無代(dai)表性;溫(wen)度(du)(du)過高，合金(jin)(jin)燒損或還原(yuan)，還會影響到練(lian)期的(de)成分(fen)調(diao)整。取(qu)(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)后應控制(zhi)中頻爐(lu)(lu)功(gong)率(lv)。在爐(lu)(lu)前質量管理(li)儀對化學成分(fen)顯示出結(jie)果后恰好進入到扒渣(zha)溫(wen)度(du)(du)。
扒(ba)渣溫度(du): 扒(ba)渣溫度(du)是決定鐵(tie)液質量的(de)重(zhong)要環節(jie)，因(yin)為(wei)它與成(cheng)分穩定、孕育處理的(de)效(xiao)果密(mi)切相關，并直接影響到出鐵(tie)溫度(du)的(de)控(kong)制(zhi)。扒(ba)渣溫度(du)過(guo)高加(jia)劇鐵(tie)液石墨晶核燒損和硅(gui)的(de)還原(yuan)， 別對酸(suan)性爐襯，理論上鐵(tie)液含硅(gui)偏(pian)高后將產生(sheng)排(pai)碳作(zuo)用，影響按溫度(du)系(xi)結晶，存在(zai)著(zhu)產生(sheng)反白口的(de)傾向；若溫度(du)過(guo)低(di)，鐵(tie)液長(chang)(chang)時間(jian)被裸露(lu)，碳、硅(gui)燒損嚴重(zhong)。再(zai)次調整(zheng)成(cheng)分時，不僅延長(chang)(chang)熔煉時間(jian)使(shi)鐵(tie)液過(guo)熱，而且易(yi)使(shi)成(cheng)分失控(kong)，zengda鐵(tie)液的(de)過(guo)冷度(du)，使(shi)正常結晶受(shou)到破壞。
出鐵(tie)(tie)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)：為(wei)保證(zheng)澆(jiao)注(zhu)和(he)孕(yun)育(yu)的(de)(de)(de)佳(jia)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，我們一般控(kong)制(zhi)在(zai)1520～1550℃。出鐵(tie)(tie)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)高和(he)低(di)都會對鑄鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)結(jie)晶和(he)孕(yun)育(yu)效果(guo)帶來影響，如果(guo)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)過高（超過工藝規定溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)30℃以上），盡管爐(lu)前快速分析(xi)C、Si也適中,但試(shi)澆(jiao)三角試(shi)片白(bai)口(kou)(kou)shendu會過大或部位顯(xian)現麻口(kou)(kou)。出現此種情況(kuang)即使采取(qu)措(cuo)(cuo)施向爐(lu)內(nei)(nei)補加碳zengda孕(yun)育(yu)量，筆(bi)者的(de)(de)(de)實踐(jian)經(jing)驗是效果(guo)欠佳(jia)，且需(xu)在(zai)調低(di)中頻功(gong)率后(hou)，進(jin)行爐(lu)內(nei)(nei)降(jiang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)處理，即向爐(lu)內(nei)(nei)加入鐵(tie)(tie)液總量10-15經(jing)過烘烤的(de)(de)(de)xinsheng鐵(tie)(tie)，這(zhe)樣試(shi)片斷口(kou)(kou)心部麻口(kou)(kou) 轉為(wei)灰口(kou)(kou)，的(de)(de)(de)白(bai)口(kou)(kou)shendu變小。若持續高溫(wen)(wen)(wen)(wen)時間較(jiao)長，采取(qu)如上方法后(hou)，仍須履(lv)行爐(lu)內(nei)(nei)補碳措(cuo)(cuo)施。出鐵(tie)(tie)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)按(an)澆(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)控(kong)制(zhi)，殼體類鑄鐵(tie)(tie)件合適的(de)(de)(de)澆(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)（1440±20）℃，能夠實現“高溫(wen)(wen)(wen)(wen)出鐵(tie)(tie)，適溫(wen)(wen)(wen)(wen)澆(jiao)注(zhu)”，嚴格掌握和(he)控(kong)制(zhi)住當(dang)然好。因為(wei)出鐵(tie)(tie)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)低(di)將導致澆(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)低(di)于1380℃，既不利于脫(tuo)硫、除(chu)氣，而且 別(bie)影響孕(yun)育(yu)處理效果(guo)。隨著溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)降(jiang)低(di)，冷隔、輪廓不清晰等問題(ti)明顯(xian)增(zeng)加。
4．鐵(tie)液的(de)孕育(yu)處理(li)
對生產鑄(zhu)鐵平板用(yong)HT250進(jin)行孕育處理(li)，賴以提高(gao)材質的(de)耐磨(mo)性(xing)，使鑄(zhu)件(jian)的(de)組織和性(xing)能得以明(ming)顯gaishan， 提高(gao)各斷(duan)面上的(de)硬度值，而且要在穩定厚斷(duan)面上的(de)珠光體量方(fang)面有(you)相(xiang)同作(zuo)用(yong)，還可gaishan其壁厚的(de)mingan性(xing)和鑄(zhu)件(jian)在機械加工時良好的(de)切削性(xing)能，尤其是(shi)對防止殼(ke)體鑄(zhu)件(jian)的(de)疏松、滲漏有(you) 殊作(zuo)用(yong)。
孕(yun)(yun)育(yu)(yu)劑(ji)的加入(ru)量依生(sheng)產平(ping)板鑄件的壁厚(hou)、化學成分和澆注溫度(du)等因素確定，以壁厚(hou)處不出(chu)現(xian)疏松、滲(shen)漏，壁厚(hou)處不出(chu)現(xian)硬區為(wei)原則。生(sheng)產實踐表明，Sr、Ba、Ca、Si-Fe孕(yun)(yun)育(yu)(yu)劑(ji)是提高(gao)強(qiang)(qiang)度(du)灰鑄鐵為(wei)理(li)想的孕(yun)(yun)育(yu)(yu)劑(ji)，此種孕(yun)(yun)育(yu)(yu)劑(ji)發揮鋇（Ba）的kangshuai退(tui)能力及提高(gao)A型石墨占有(you)率，鍶（Sr）的 強(qiang)(qiang)xiaochu白口能力，鈣（Ca）和硅(gui)（Si）所(suo)起的輔助孕(yun)(yun)育(yu)(yu)和shentou作用。這種強(qiang)(qiang)度(du)組(zu)合(he)的孕(yun)(yun)育(yu)(yu)劑(ji)，是生(sheng)產高(gao)強(qiang)(qiang)度(du)鑄鐵孕(yun)(yun)育(yu)(yu)處理(li)中較(jiao)為(wei)理(li)想的選擇。
孕(yun)育(yu)次(ci)(ci)數與孕(yun)育(yu)效果的(de)關(guan)系(xi)，隨(sui)孕(yun)育(yu)次(ci)(ci)數增(zeng)加，鑄鐵(tie)內部石(shi)(shi)墨(mo)(mo)分布均勻(yun)程度gaishan，A型石(shi)(shi)墨(mo)(mo)占(zhan)有率(lv)和石(shi)(shi)墨(mo)(mo)長度區別較(jiao)大，經(jing)兩次(ci)(ci)以(yi)上孕(yun)育(yu)的(de)A型石(shi)(shi)墨(mo)(mo)占(zhan)有率(lv)高，分布均勻(yun)，長度適中。 重要的(de)是多次(ci)(ci)孕(yun)育(yu)促(cu)使(shi)非(fei)自發晶核數量增(zeng)多，強(qiang)化了基體，從(cong)而提高并穩定了鑄鐵(tie)的(de)強(qiang)度。
經隨流復合孕(yun)(yun)育(yu)(yu)處(chu)理(li)，避免鐵液隨流孕(yun)(yun)育(yu)(yu)滯后于澆(jiao)注是控(kong)制孕(yun)(yun)育(yu)(yu)效果的(de)關鍵。孕(yun)(yun)育(yu)(yu)處(chu)理(li)后的(de)鐵液應在限定時間(jian)內(nei)澆(jiao)注完畢，一(yi)般不超(chao)過(guo)8min，包內(nei)二次(ci)孕(yun)(yun)育(yu)(yu)3～5min孕(yun)(yun)育(yu)(yu)效果佳。
