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．高強(qiang)度(du)合金(jin)灰鑄(zhu)鐵(tie)成分的設計
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)合金化孕育鑄鐵(tie)鑄鐵(tie)平(ping)板(ban)的(de)成分設(she)計，首先要考慮鐵(tie)液碳(tan)當(dang)(dang)量與冷卻速度的(de)影響作用(yong)。碳(tan)當(dang)(dang)量過高，鑄件(jian)(jian)厚壁處冷卻速度緩(huan)慢(man)，鑄件(jian)(jian)厚壁處易產生晶粒粗大、組織(zhi)疏松，若碳(tan)當(dang)(dang)量過低(di)，鑄件(jian)(jian)薄壁處易形成硬點(dian)或局部硬區，導致切削(xue)性(xing)(xing)能(neng)變(bian)差。將碳(tan)當(dang)(dang)量控制在3.95％～4.05％，即可(ke)保證(zheng)材質的(de)力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)，又(you)接近共晶點(dian)，其鐵(tie)液的(de)凝固溫度范圍較窄，為鐵(tie)液實現“低(di)溫”澆注創造(zao)了條件(jian)(jian)；而且(qie)有利(li)于(yu)削(xue)除平(ping)板(ban)鑄件(jian)(jian)的(de)氣孔、縮孔缺陷。
其(qi)次要考慮合金元素的作(zuo)用(yong)，鉻、銅(tong)(tong)(tong)元素在(zai)共(gong)晶轉(zhuan)變中，鉻阻礙石墨(mo)化，促成(cheng)碳化物、cujin白(bai)口(kou)；而(er)銅(tong)(tong)(tong)則cujin石墨(mo)化作(zuo)用(yong)，減少斷面白(bai)口(kou)。兩元素相(xiang)互作(zuo)用(yong)在(zai)一(yi)(yi)定程(cheng)度上得到(dao)中和(he)，避免在(zai)共(gong)晶轉(zhuan)變中產(chan)生滲碳體(ti)而(er)導(dao)致鑄(zhu)(zhu)件薄(bo)壁(bi)處形成(cheng)白(bai)口(kou)或硬度提(ti)高；而(er)在(zai)共(gong)析轉(zhuan)變中，鉻和(he)銅(tong)(tong)(tong)都可(ke)以(yi)起到(dao)穩定和(he)細(xi)化珠光體(ti)的復合作(zuo)用(yong)，但(dan)各自(zi)的作(zuo)用(yong)又不(bu)盡相(xiang)同(tong)。以(yi)恰(qia)當比(bi)例(li)配(pei)合，能(neng)(neng) 發揮兩者各自(zi)的作(zuo)用(yong)。在(zai)含wCr＝0.2％灰(hui)鑄(zhu)(zhu)鐵中加(jia)入wCu＜2.0％，銅(tong)(tong)(tong)不(bu)僅cujin珠光體(ti)轉(zhuan)變，提(ti)高并穩定珠光體(ti)量和(he)細(xi)化珠光體(ti)，cujinA型石墨(mo)產(chan)生和(he)均(jun)化石墨(mo)形態；銅(tong)(tong)(tong)還能(neng)(neng)少許提(ti)高含量，wCr＞0.2％灰(hui)鑄(zhu)(zhu)鐵的流動(dong)性(xing)，這尤(you)其(qi)對殼體(ti)薄(bo)壁(bi)累鑄(zhu)(zhu)件有利(li)。復合加(jia)入鉻、銅(tong)(tong)(tong)可(ke)使鑄(zhu)(zhu)鐵平(ping)板鑄(zhu)(zhu)件致密性(xing)進一(yi)(yi)步提(ti)高。
2．嚴把原輔料質量關
入廠原輔(fu)(fu)材(cai)料須(xu)進行取樣分析(xi)(xi)，做(zuo)到心中(zhong)有(you)數，不合格的(de)原輔(fu)(fu)材(cai)料投入使用(yong)。要保證工作量的(de)原鐵(tie)液，選用(yong)高碳(tan)、低磷、低硫、低干擾（生(sheng)(sheng)鐵(tie)供應商要有(you)微量元素(su)分析(xi)(xi)報告單）元素(su)的(de)生(sheng)(sheng)鐵(tie)；選用(yong)純凈的(de)中(zhong)碳(tan)鋼(gang)，對其(qi)所(suo)含成分Cr、mo、Sn、v、Ti、Ni、Cu等微量元素(su)以(yi)化驗結果決定取舍，對能穩定珠光(guang)體的(de)廢鋼(gang)成分優先選用(yong)。生(sheng)(sheng)鐵(tie)和廢鋼(gang)經(jing)過除銹處理后方能允(yun)許(xu)使用(yong)，附著油污的(de)要經(jing)250°烘烤。
對鐵合金、孕育劑同(tong)樣(yang)采(cai)用(yong)定(ding)點采(cai)購，力(li)求成分穩定(ding)，塊(kuai)度(du)（粒度(du)）合格。分類堆(dui)放，避(bi)免(mian)受潮。這樣(yang)的(de)要(yao)求避(bi)免(mian)了鑄鐵爐料“遺傳性”帶(dai)來(lai)的(de)缺陷。
（1）堅持把理(li)(li)論(lun)配(pei)料（配(pei)料計(ji)算(suan)(suan)）和實踐(jian)經驗(yan)相結合。無論(lun)采取試算(suan)(suan)法還是(shi)圖解法，理(li)(li)論(lun)上(shang)計(ji)算(suan)(suan)的配(pei)料數(shu)據，不能(neng)確定為終配(pei)比，還要掌握(wo)中頻爐熔化(hua)過(guo)程中元素的變化(hua)規律。如果爐襯屬酸性材料，鐵(tie)液溫度＞1500℃，在Si的加入量(liang)上(shang)只能(neng)取下(xia)限，而碳取上(shang)線。
（2）掌(zhang)握各種入(ru)爐金(jin)屬材(cai)料(liao)的(de)化學(xue)成(cheng)分和(he)各元(yuan)素燒損與(yu)還原規律。對(dui)回爐鐵（澆冒口、報廢鑄(zhu)件）的(de)分類堆放、編號(hao)記載，提(ti)出成(cheng)分明(ming)確的(de)嚴格要(yao)求。爐內還原的(de)元(yuan)素在配料(liao)時減去，爐內燒損的(de)元(yuan)素配料(liao)時補上。
（3）合(he)金(jin)(jin)元素以一(yi)次性配入為(wei)原則，除Si以外其它配料時取中限，合(he)金(jin)(jin)（Mo、Cr、Cu、Sn等）可(ke)在(zai)熔清扒渣(zha)(zha)后加入，在(zai)酸性爐(lu)中燒損(sun)少(shao)。C、Si在(zai)扒渣(zha)(zha)及孕育(yu)時還可(ke)以補充。 感應爐(lu)熔煉鑄件而言，遵循先(xian)增碳(tan)后加硅的(de)原則。
（4）對P、S含量(liang)的控(kong)制，P、S量(liang)主要來(lai)源于xinsheng鐵(tie)(tie)，可(ke)以通過選擇爐料將P、S量(liang)控(kong)制在(zai)要求(qiu)范圍內，所以要使xinsheng鐵(tie)(tie)的wP＜0.06％，wS＜0.04％，這樣在(zai)配料計(ji)算時P、S量(liang) 可(ke)以不(bu)于考(kao)慮。（因鑄件的技術要求(qiu)：wP≤0.06％，wS≤0.04％）。
（5）凡入爐的所有(you)金(jin)屬材料均(jun)嚴(yan)格(ge)按照要(yao)求準確計量。
3．電爐熔煉鑄鐵平板的控制
要根據中(zhong)頻電爐的(de)冶金(jin) 性編制(zhi)合理的(de)熔煉(lian)工藝，從裝料。溫度(du)(du)控(kong)制(zhi)及在(zai)各不同溫度(du)(du)下加入合金(jin)、增碳劑、造渣劑以(yi)及出鐵(tie)溫度(du)(du)各個(ge)環節嚴格控(kong)制(zhi)，力求用(yong)短(duan)的(de)熔煉(lian)時間(jian)、小的(de)合金(jin)燒損與氧化，達(da)到控(kong)制(zhi)和穩定金(jin)相組織，提(ti)高鑄件質量的(de)目的(de)。
在生產實踐中，我們將整個熔(rong)煉(lian)全(quan)過(guo)程分為三期(qi) 溫(wen)度(du)進(jin)行控制。這里所謂的三期(qi)溫(wen)度(du)指：熔(rong)清溫(wen)度(du)、扒渣溫(wen)度(du)和出鐵(tie)溫(wen)度(du)。
熔(rong)清溫(wen)度(du)：即取(qu)樣(yang)溫(wen)度(du)以(yi)前的熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)期，決定著合(he)(he)金元素的吸收與化(hua)(hua)(hua)(hua)學成(cheng)(cheng)分的平衡(heng)，因此(ci)要避(bi)免高(gao)溫(wen)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)加(jia)(jia)料，避(bi)免搭(da)棚“結殼(ke)”。否則鐵(tie)(tie)液處于沸騰或高(gao)溫(wen)狀態、碳(tan)元素燒損(sun)加(jia)(jia)劇，硅元素不斷在(zai)還(huan)原，鐵(tie)(tie)液氧化(hua)(hua)(hua)(hua)加(jia)(jia)劇雜(za)質增加(jia)(jia)，按(an)工藝要求熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)溫(wen)度(du)控制在(zai)1365℃以(yi)下(xia)，取(qu)樣(yang)溫(wen)度(du)控制在(zai)（1420±10）℃。取(qu)樣(yang)溫(wen)度(du)低了存(cun)在(zai)鐵(tie)(tie)合(he)(he)金未熔(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)完，取(qu)的試(shi)樣(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)學成(cheng)(cheng)分勢無代表性;溫(wen)度(du)過高(gao)，合(he)(he)金燒損(sun)或還(huan)原，還(huan)會影(ying)響(xiang)到練期的成(cheng)(cheng)分調整。取(qu)樣(yang)后應控制中頻(pin)爐功率。在(zai)爐前質量(liang)管理(li)儀對化(hua)(hua)(hua)(hua)學成(cheng)(cheng)分顯示出結果(guo)后恰好(hao)進入到扒渣溫(wen)度(du)。
扒(ba)渣溫(wen)度(du): 扒(ba)渣溫(wen)度(du)是決定(ding)鐵液(ye)(ye)(ye)質量的(de)(de)重(zhong)要(yao)環節(jie)，因為(wei)它與(yu)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)穩(wen)定(ding)、孕育處理的(de)(de)效果密切(qie)相(xiang)關，并直接影響到出鐵溫(wen)度(du)的(de)(de)控制。扒(ba)渣溫(wen)度(du)過(guo)(guo)(guo)高(gao)加劇鐵液(ye)(ye)(ye)石墨晶(jing)核燒損(sun)(sun)和(he)硅(gui)的(de)(de)還原(yuan)， 別對(dui)酸性爐襯(chen)，理論(lun)上鐵液(ye)(ye)(ye)含硅(gui)偏(pian)高(gao)后將產(chan)生排碳(tan)作用，影響按溫(wen)度(du)系結晶(jing)，存(cun)在著產(chan)生反白(bai)口(kou)的(de)(de)傾向；若溫(wen)度(du)過(guo)(guo)(guo)低(di)，鐵液(ye)(ye)(ye)長時間(jian)被裸露(lu)，碳(tan)、硅(gui)燒損(sun)(sun)嚴重(zhong)。再(zai)次調整成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)時，不僅延(yan)長熔煉時間(jian)使(shi)(shi)鐵液(ye)(ye)(ye)過(guo)(guo)(guo)熱，而且易使(shi)(shi)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)失(shi)控，zengda鐵液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)冷度(du)，使(shi)(shi)正(zheng)常結晶(jing)受到破壞。
出(chu)鐵溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)：為保證澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)和(he)(he)(he)(he)孕(yun)育(yu)的(de)佳(jia)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，我們(men)一(yi)般控制在(zai)1520～1550℃。出(chu)鐵溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)高和(he)(he)(he)(he)低都(dou)會(hui)對鑄(zhu)(zhu)鐵的(de)結晶和(he)(he)(he)(he)孕(yun)育(yu)效果(guo)(guo)帶(dai)來影響(xiang)，如(ru)果(guo)(guo)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)過高（超過工(gong)藝規定溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)30℃以上），盡管爐(lu)前快速分析C、Si也適(shi)(shi)中,但試澆(jiao)(jiao)(jiao)三角試片白(bai)口(kou)shendu會(hui)過大或部位顯現(xian)麻(ma)口(kou)。出(chu)現(xian)此種情況即使采(cai)取措施向爐(lu)內(nei)(nei)補加碳zengda孕(yun)育(yu)量，筆者的(de)實踐(jian)經驗是效果(guo)(guo)欠佳(jia)，且(qie)需在(zai)調低中頻功率(lv)后，進行(xing)爐(lu)內(nei)(nei)降溫(wen)(wen)(wen)(wen)處理，即向爐(lu)內(nei)(nei)加入鐵液(ye)總量10-15經過烘烤(kao)的(de)xinsheng鐵，這(zhe)樣試片斷口(kou)心部麻(ma)口(kou) 轉為灰(hui)口(kou)，的(de)白(bai)口(kou)shendu變小。若持(chi)續(xu)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)時間較長，采(cai)取如(ru)上方法后，仍(reng)須履行(xing)爐(lu)內(nei)(nei)補碳措施。出(chu)鐵溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)按澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)控制，殼體類鑄(zhu)(zhu)鐵件(jian)合適(shi)(shi)的(de)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)為（1440±20）℃，能(neng)夠實現(xian)“高溫(wen)(wen)(wen)(wen)出(chu)鐵，適(shi)(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)”，嚴格(ge)掌握和(he)(he)(he)(he)控制住當然好(hao)。因為出(chu)鐵溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)低將導致澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)低于1380℃，既不利(li)于脫硫、除氣(qi)，而且(qie) 別影響(xiang)孕(yun)育(yu)處理效果(guo)(guo)。隨(sui)著溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)降低，冷隔、輪廓不清晰等問(wen)題明顯增加。
4．鐵液的(de)孕(yun)育處理
對生產(chan)鑄鐵平板用HT250進行孕育處理，賴以提(ti)(ti)高材質的耐(nai)磨性，使(shi)鑄件(jian)的組織(zhi)和性能(neng)得(de)以明顯gaishan， 提(ti)(ti)高各斷面(mian)上(shang)的硬度值，而且要在(zai)穩定厚(hou)斷面(mian)上(shang)的珠光體量方(fang)面(mian)有(you)相(xiang)同作(zuo)用，還(huan)可gaishan其壁厚(hou)的mingan性和鑄件(jian)在(zai)機(ji)械(xie)加工時(shi)良好(hao)的切削性能(neng)，尤其是對防(fang)止殼體鑄件(jian)的疏松、滲(shen)漏(lou)有(you) 殊作(zuo)用。
孕(yun)(yun)育(yu)(yu)(yu)劑(ji)的(de)(de)加入(ru)量依生(sheng)產平板鑄件(jian)的(de)(de)壁厚(hou)、化學成分和(he)澆注溫度等(deng)因素確定(ding)，以(yi)壁厚(hou)處不(bu)出(chu)現(xian)疏松、滲漏，壁厚(hou)處不(bu)出(chu)現(xian)硬(ying)區為(wei)原則(ze)。生(sheng)產實踐(jian)表明，Sr、Ba、Ca、Si-Fe孕(yun)(yun)育(yu)(yu)(yu)劑(ji)是提(ti)(ti)高強(qiang)度灰鑄鐵(tie)(tie)為(wei)理想的(de)(de)孕(yun)(yun)育(yu)(yu)(yu)劑(ji)，此(ci)種孕(yun)(yun)育(yu)(yu)(yu)劑(ji)發揮鋇(bei)（Ba）的(de)(de)kangshuai退(tui)能力(li)及提(ti)(ti)高A型石墨占有(you)率，鍶(si)（Sr）的(de)(de) 強(qiang)xiaochu白口能力(li)，鈣（Ca）和(he)硅（Si）所起(qi)的(de)(de)輔(fu)助孕(yun)(yun)育(yu)(yu)(yu)和(he)shentou作(zuo)用。這(zhe)種強(qiang)度組合的(de)(de)孕(yun)(yun)育(yu)(yu)(yu)劑(ji)，是生(sheng)產高強(qiang)度鑄鐵(tie)(tie)孕(yun)(yun)育(yu)(yu)(yu)處理中較為(wei)理想的(de)(de)選擇。
孕(yun)育(yu)次(ci)數與孕(yun)育(yu)效果(guo)的(de)關(guan)系，隨孕(yun)育(yu)次(ci)數增加(jia)，鑄鐵內(nei)部石墨分布均勻(yun)(yun)程度(du)gaishan，A型石墨占(zhan)(zhan)有(you)率(lv)和石墨長度(du)區(qu)別較大，經兩次(ci)以上孕(yun)育(yu)的(de)A型石墨占(zhan)(zhan)有(you)率(lv)高，分布均勻(yun)(yun)，長度(du)適中。 重要的(de)是多次(ci)孕(yun)育(yu)促使(shi)非自發晶核數量增多，強化了基(ji)體，從而(er)提高并穩定了鑄鐵的(de)強度(du)。
經隨(sui)流復合孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)處理，避免(mian)鐵液(ye)隨(sui)流孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)滯后于澆注是控制孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)效果(guo)(guo)的關鍵(jian)。孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)處理后的鐵液(ye)應(ying)在限(xian)定時間內(nei)澆注完畢(bi)，一般不超過8min，包(bao)內(nei)二次孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)3～5min孕(yun)(yun)(yun)育(yu)(yu)效果(guo)(guo)佳。
