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．高強度合金(jin)灰(hui)鑄鐵成分的(de)設(she)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(he)金化孕(yun)育鑄(zhu)(zhu)(zhu)鐵(tie)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鐵(tie)平板(ban)的成分設計(ji)，首先要考慮(lv)鐵(tie)液碳(tan)當(dang)量與冷卻速(su)度的影響作(zuo)用。碳(tan)當(dang)量過(guo)高，鑄(zhu)(zhu)(zhu)件厚(hou)壁處(chu)冷卻速(su)度緩慢，鑄(zhu)(zhu)(zhu)件厚(hou)壁處(chu)易(yi)產生晶(jing)粒粗大、組織疏松，若(ruo)碳(tan)當(dang)量過(guo)低(di)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)件薄壁處(chu)易(yi)形成硬點或局(ju)部硬區，導致切削性能變差。將碳(tan)當(dang)量控制在3.95％～4.05％，即可保證材質的力學性能，又接近共晶(jing)點，其(qi)鐵(tie)液的凝固溫度范圍較(jiao)窄，為鐵(tie)液實現(xian)“低(di)溫”澆注創造了條(tiao)件；而且(qie)有(you)利于削除平板(ban)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件的氣孔(kong)、縮孔(kong)缺陷。
其次(ci)要考慮(lv)合金(jin)元素(su)的作(zuo)(zuo)用，鉻、銅元素(su)在(zai)共(gong)晶轉(zhuan)(zhuan)變中(zhong)，鉻阻礙(ai)石(shi)(shi)墨(mo)化，促成碳化物、cujin白(bai)口(kou)；而(er)銅則cujin石(shi)(shi)墨(mo)化作(zuo)(zuo)用，減少(shao)斷面白(bai)口(kou)。兩元素(su)相(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)用在(zai)一定程度上(shang)得到中(zhong)和(he)，避免在(zai)共(gong)晶轉(zhuan)(zhuan)變中(zhong)產(chan)生(sheng)滲碳體(ti)而(er)導(dao)致(zhi)鑄件薄壁(bi)處(chu)形成白(bai)口(kou)或硬度提(ti)高；而(er)在(zai)共(gong)析轉(zhuan)(zhuan)變中(zhong)，鉻和(he)銅都可以起(qi)到穩定和(he)細化珠(zhu)光(guang)體(ti)的復(fu)合作(zuo)(zuo)用，但各(ge)自(zi)的作(zuo)(zuo)用又不盡相(xiang)同。以恰當比例配合，能(neng) 發揮(hui)兩者(zhe)各(ge)自(zi)的作(zuo)(zuo)用。在(zai)含wCr＝0.2％灰鑄鐵中(zhong)加(jia)入wCu＜2.0％，銅不僅cujin珠(zhu)光(guang)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)變，提(ti)高并穩定珠(zhu)光(guang)體(ti)量和(he)細化珠(zhu)光(guang)體(ti)，cujinA型石(shi)(shi)墨(mo)產(chan)生(sheng)和(he)均化石(shi)(shi)墨(mo)形態；銅還能(neng)少(shao)許提(ti)高含量，wCr＞0.2％灰鑄鐵的流動性，這尤其對(dui)殼體(ti)薄壁(bi)累鑄件有(you)利(li)。復(fu)合加(jia)入鉻、銅可使鑄鐵平(ping)板鑄件致(zhi)密(mi)性進(jin)一步提(ti)高。
2．嚴把原(yuan)輔料(liao)質量關
入(ru)廠原(yuan)輔材料須進行(xing)取(qu)(qu)樣分(fen)析(xi)，做到心中(zhong)有(you)數，不合格的(de)原(yuan)輔材料投(tou)入(ru)使用(yong)。要保證工作量的(de)原(yuan)鐵(tie)液，選(xuan)(xuan)用(yong)高碳(tan)、低(di)(di)磷、低(di)(di)硫(liu)、低(di)(di)干擾（生(sheng)(sheng)鐵(tie)供(gong)應(ying)商要有(you)微(wei)量元素(su)分(fen)析(xi)報(bao)告單）元素(su)的(de)生(sheng)(sheng)鐵(tie)；選(xuan)(xuan)用(yong)純凈的(de)中(zhong)碳(tan)鋼(gang)，對(dui)其(qi)所(suo)含成(cheng)分(fen)Cr、mo、Sn、v、Ti、Ni、Cu等微(wei)量元素(su)以化(hua)驗結果決定(ding)取(qu)(qu)舍，對(dui)能(neng)(neng)穩定(ding)珠光體(ti)的(de)廢鋼(gang)成(cheng)分(fen)優先選(xuan)(xuan)用(yong)。生(sheng)(sheng)鐵(tie)和廢鋼(gang)經(jing)(jing)過除銹(xiu)處(chu)理后方能(neng)(neng)允許使用(yong)，附(fu)著油污的(de)要經(jing)(jing)250°烘烤(kao)。
對鐵合金、孕育劑(ji)同樣采用定(ding)點采購，力(li)求成(cheng)分(fen)穩定(ding)，塊度（粒度）合格。分(fen)類堆放，避免(mian)受潮。這樣的要求避免(mian)了鑄鐵爐料(liao)“遺傳性”帶來的缺陷。
（1）堅持(chi)把理(li)論(lun)配料(liao)（配料(liao)計算(suan)）和(he)實踐(jian)經驗相結合。無論(lun)采取試算(suan)法還(huan)是圖解(jie)法，理(li)論(lun)上(shang)(shang)計算(suan)的(de)配料(liao)數據，不(bu)能確(que)定(ding)為終配比，還(huan)要掌握(wo)中(zhong)(zhong)頻(pin)爐熔化過程中(zhong)(zhong)元素的(de)變化規律。如果爐襯屬(shu)酸性(xing)材料(liao)，鐵液溫度＞1500℃，在Si的(de)加入量上(shang)(shang)只能取下限，而碳(tan)取上(shang)(shang)線。
（2）掌握各(ge)種入爐金屬(shu)材料的(de)化(hua)學成分和各(ge)元素(su)燒損(sun)與(yu)還原規律。對回爐鐵（澆冒口(kou)、報廢鑄件）的(de)分類堆放、編號記載，提出成分明確的(de)嚴格(ge)要求。爐內還原的(de)元素(su)在配料時減去，爐內燒損(sun)的(de)元素(su)配料時補上。
（3）合金(jin)元素(su)以一次性(xing)配入(ru)為原則(ze)(ze)，除Si以外其它配料時(shi)取中限，合金(jin)（Mo、Cr、Cu、Sn等）可(ke)在(zai)熔清(qing)扒(ba)渣(zha)后加入(ru)，在(zai)酸性(xing)爐中燒損(sun)少。C、Si在(zai)扒(ba)渣(zha)及孕育(yu)時(shi)還可(ke)以補充。 感(gan)應爐熔煉鑄(zhu)件而言，遵循先增碳后加硅的(de)原則(ze)(ze)。
（4）對P、S含(han)量(liang)的(de)控(kong)制，P、S量(liang)主要(yao)(yao)來源于xinsheng鐵，可以(yi)通過選擇爐料(liao)將P、S量(liang)控(kong)制在要(yao)(yao)求范圍內，所以(yi)要(yao)(yao)使(shi)xinsheng鐵的(de)wP＜0.06％，wS＜0.04％，這樣(yang)在配料(liao)計算時P、S量(liang) 可以(yi)不于考慮。（因鑄(zhu)件(jian)的(de)技(ji)術要(yao)(yao)求：wP≤0.06％，wS≤0.04％）。
（5）凡入(ru)爐的所有(you)金(jin)屬材料均嚴格按照要求準確計量。
3．電爐熔煉鑄鐵平(ping)板的控制
要(yao)根據中頻電爐的(de)(de)冶金 性編制(zhi)(zhi)合(he)理的(de)(de)熔煉(lian)工藝，從裝料。溫(wen)度控(kong)制(zhi)(zhi)及在各(ge)不同溫(wen)度下加入合(he)金、增碳劑、造(zao)渣劑以及出鐵溫(wen)度各(ge)個(ge)環節嚴格控(kong)制(zhi)(zhi)，力求用短的(de)(de)熔煉(lian)時間、小的(de)(de)合(he)金燒(shao)損與(yu)氧化，達到控(kong)制(zhi)(zhi)和穩定金相組織，提高(gao)鑄件質量的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。
在生產(chan)實(shi)踐中，我們將整(zheng)個熔煉全(quan)過程分為三期 溫(wen)(wen)度進(jin)行控(kong)制。這里所謂的三期溫(wen)(wen)度指：熔清溫(wen)(wen)度、扒渣(zha)溫(wen)(wen)度和出(chu)鐵溫(wen)(wen)度。
熔清(qing)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度：即(ji)取樣(yang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度以(yi)(yi)前的(de)熔化(hua)(hua)期(qi)(qi)，決(jue)定著合金(jin)(jin)元(yuan)素的(de)吸收(shou)與化(hua)(hua)學成(cheng)分(fen)的(de)平衡，因此要避免(mian)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)熔化(hua)(hua)加料，避免(mian)搭棚“結殼”。否則鐵(tie)液(ye)處于(yu)沸(fei)騰或高溫(wen)(wen)(wen)(wen)狀態、碳元(yuan)素燒損加劇，硅元(yuan)素不斷在還原(yuan)，鐵(tie)液(ye)氧化(hua)(hua)加劇雜質增加，按(an)工藝要求熔化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度控(kong)制(zhi)在1365℃以(yi)(yi)下，取樣(yang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度控(kong)制(zhi)在（1420±10）℃。取樣(yang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度低了存在鐵(tie)合金(jin)(jin)未熔化(hua)(hua)完，取的(de)試(shi)樣(yang)化(hua)(hua)學成(cheng)分(fen)勢(shi)無代表性(xing);溫(wen)(wen)(wen)(wen)度過(guo)高，合金(jin)(jin)燒損或還原(yuan)，還會影(ying)響到練期(qi)(qi)的(de)成(cheng)分(fen)調整(zheng)。取樣(yang)后應控(kong)制(zhi)中頻爐(lu)功率。在爐(lu)前質量管理儀對化(hua)(hua)學成(cheng)分(fen)顯示出結果(guo)后恰好進入到扒渣(zha)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度。
扒(ba)渣(zha)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du): 扒(ba)渣(zha)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)是決定(ding)鐵液(ye)質量的(de)重要環(huan)節，因為(wei)它與(yu)成分穩(wen)定(ding)、孕育處理的(de)效果密切相關(guan)，并直接影響(xiang)到出(chu)鐵溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)控(kong)(kong)制。扒(ba)渣(zha)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)過(guo)高加(jia)劇(ju)鐵液(ye)石墨晶(jing)核燒損(sun)和硅的(de)還(huan)原， 別對酸性(xing)爐襯，理論(lun)上(shang)鐵液(ye)含硅偏(pian)高后將產生(sheng)排碳(tan)作用，影響(xiang)按(an)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)系結(jie)晶(jing)，存在著產生(sheng)反白口的(de)傾向；若溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)過(guo)低，鐵液(ye)長(chang)時間(jian)被(bei)裸露，碳(tan)、硅燒損(sun)嚴重。再(zai)次調(diao)整成分時，不僅延(yan)長(chang)熔(rong)煉時間(jian)使鐵液(ye)過(guo)熱(re)，而且(qie)易使成分失(shi)控(kong)(kong)，zengda鐵液(ye)的(de)過(guo)冷(leng)度(du)(du)，使正常結(jie)晶(jing)受(shou)到破壞。
出(chu)(chu)鐵(tie)(tie)(tie)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)：為(wei)保證澆(jiao)注和孕育的(de)佳溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)，我們一般(ban)控(kong)制(zhi)在1520～1550℃。出(chu)(chu)鐵(tie)(tie)(tie)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)高(gao)(gao)(gao)和低都會對鑄鐵(tie)(tie)(tie)的(de)結晶和孕育效果(guo)(guo)帶來(lai)影響，如果(guo)(guo)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)過高(gao)(gao)(gao)（超過工藝規定溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)30℃以上(shang)），盡管爐(lu)前快速分(fen)析C、Si也(ye)適(shi)中,但試(shi)澆(jiao)三角(jiao)試(shi)片(pian)白口(kou)(kou)shendu會過大(da)或部位顯現麻口(kou)(kou)。出(chu)(chu)現此種(zhong)情況即使(shi)采(cai)取措施(shi)向(xiang)爐(lu)內補(bu)加碳(tan)zengda孕育量，筆者的(de)實踐(jian)經(jing)驗是效果(guo)(guo)欠佳，且需在調(diao)低中頻功率后(hou)，進行爐(lu)內降溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)處理(li)，即向(xiang)爐(lu)內加入鐵(tie)(tie)(tie)液總量10-15經(jing)過烘烤的(de)xinsheng鐵(tie)(tie)(tie)，這(zhe)樣試(shi)片(pian)斷口(kou)(kou)心(xin)部麻口(kou)(kou) 轉為(wei)灰口(kou)(kou)，的(de)白口(kou)(kou)shendu變小。若持續高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)時間(jian)較長，采(cai)取如上(shang)方法(fa)后(hou)，仍須履行爐(lu)內補(bu)碳(tan)措施(shi)。出(chu)(chu)鐵(tie)(tie)(tie)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)按澆(jiao)注溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)控(kong)制(zhi)，殼體類鑄鐵(tie)(tie)(tie)件合適(shi)的(de)澆(jiao)注溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)為(wei)（1440±20）℃，能夠實現“高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)出(chu)(chu)鐵(tie)(tie)(tie)，適(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)澆(jiao)注”，嚴格(ge)掌握和控(kong)制(zhi)住當然好(hao)。因為(wei)出(chu)(chu)鐵(tie)(tie)(tie)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)低將導致澆(jiao)注溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)低于(yu)1380℃，既不(bu)利(li)于(yu)脫硫、除氣，而(er)且 別(bie)影響孕育處理(li)效果(guo)(guo)。隨著(zhu)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)降低，冷隔(ge)、輪廓不(bu)清晰等問題明顯增加。
4．鐵液的孕育處理
對(dui)生(sheng)產鑄(zhu)鐵(tie)平板(ban)用HT250進行孕育處理，賴以提高材質的(de)耐磨性(xing)(xing)，使鑄(zhu)件的(de)組織(zhi)和性(xing)(xing)能得以明(ming)顯gaishan， 提高各斷面上(shang)的(de)硬度(du)值，而且要在穩定(ding)厚(hou)斷面上(shang)的(de)珠光(guang)體量(liang)方(fang)面有(you)相同作用，還可gaishan其(qi)壁厚(hou)的(de)mingan性(xing)(xing)和鑄(zhu)件在機械加(jia)工(gong)時良好(hao)的(de)切削性(xing)(xing)能，尤其(qi)是對(dui)防止殼體鑄(zhu)件的(de)疏松、滲(shen)漏有(you) 殊作用。
孕(yun)(yun)育(yu)(yu)(yu)(yu)劑的(de)(de)(de)加入量(liang)依生產平板鑄件的(de)(de)(de)壁厚(hou)、化學(xue)成分和(he)(he)(he)澆注溫(wen)度(du)等因素確(que)定(ding)，以壁厚(hou)處(chu)不(bu)出現(xian)疏松、滲漏，壁厚(hou)處(chu)不(bu)出現(xian)硬(ying)區為(wei)原(yuan)則。生產實踐表明，Sr、Ba、Ca、Si-Fe孕(yun)(yun)育(yu)(yu)(yu)(yu)劑是(shi)(shi)提(ti)高(gao)強度(du)灰鑄鐵(tie)為(wei)理想(xiang)的(de)(de)(de)孕(yun)(yun)育(yu)(yu)(yu)(yu)劑，此種(zhong)孕(yun)(yun)育(yu)(yu)(yu)(yu)劑發揮鋇（Ba）的(de)(de)(de)kangshuai退能力及提(ti)高(gao)A型石墨占有率，鍶（Sr）的(de)(de)(de) 強xiaochu白(bai)口能力，鈣（Ca）和(he)(he)(he)硅（Si）所起的(de)(de)(de)輔(fu)助孕(yun)(yun)育(yu)(yu)(yu)(yu)和(he)(he)(he)shentou作用。這種(zhong)強度(du)組合的(de)(de)(de)孕(yun)(yun)育(yu)(yu)(yu)(yu)劑，是(shi)(shi)生產高(gao)強度(du)鑄鐵(tie)孕(yun)(yun)育(yu)(yu)(yu)(yu)處(chu)理中較為(wei)理想(xiang)的(de)(de)(de)選擇。
孕(yun)育(yu)次數與孕(yun)育(yu)效果的(de)關系，隨孕(yun)育(yu)次數增(zeng)加，鑄鐵(tie)內部石(shi)(shi)墨(mo)分布均勻程度gaishan，A型(xing)石(shi)(shi)墨(mo)占有率(lv)和石(shi)(shi)墨(mo)長度區別(bie)較大(da)，經兩(liang)次以上(shang)孕(yun)育(yu)的(de)A型(xing)石(shi)(shi)墨(mo)占有率(lv)高(gao)，分布均勻，長度適(shi)中(zhong)。 重要的(de)是多(duo)次孕(yun)育(yu)促使非(fei)自發(fa)晶核數量增(zeng)多(duo)，強化了基體，從而提高(gao)并穩(wen)定了鑄鐵(tie)的(de)強度。
經隨流復合孕育(yu)(yu)處理(li)，避免(mian)鐵液(ye)隨流孕育(yu)(yu)滯后于澆注(zhu)(zhu)是控制孕育(yu)(yu)效果的(de)(de)關(guan)鍵。孕育(yu)(yu)處理(li)后的(de)(de)鐵液(ye)應在限(xian)定時間內澆注(zhu)(zhu)完畢，一般不超過8min，包(bao)內二次孕育(yu)(yu)3～5min孕育(yu)(yu)效果佳(jia)。
