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)度合金灰鑄鐵成分的設計
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(du)低(di)合金化孕育(yu)鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)平板(ban)的成分設計，首先要考(kao)慮鐵(tie)液碳(tan)當(dang)量(liang)與(yu)冷卻速(su)度(du)的影響作(zuo)用。碳(tan)當(dang)量(liang)過高，鑄(zhu)(zhu)件(jian)厚(hou)壁(bi)(bi)處(chu)冷卻速(su)度(du)緩(huan)慢，鑄(zhu)(zhu)件(jian)厚(hou)壁(bi)(bi)處(chu)易產生晶(jing)粒粗(cu)大、組織疏松，若碳(tan)當(dang)量(liang)過低(di)，鑄(zhu)(zhu)件(jian)薄壁(bi)(bi)處(chu)易形成硬(ying)點或局部硬(ying)區，導致切(qie)削(xue)性能變差。將碳(tan)當(dang)量(liang)控制(zhi)在3.95％～4.05％，即可保證材質的力學性能，又接近共晶(jing)點，其鐵(tie)液的凝固溫(wen)度(du)范圍較窄，為鐵(tie)液實(shi)現“低(di)溫(wen)”澆注(zhu)創造了條件(jian)；而且有利于(yu)削(xue)除平板(ban)鑄(zhu)(zhu)件(jian)的氣孔、縮孔缺陷。
其(qi)(qi)次要考慮(lv)合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)，鉻(ge)、銅(tong)(tong)(tong)元(yuan)(yuan)素在共(gong)(gong)晶(jing)轉變中(zhong)，鉻(ge)阻礙石墨化(hua)，促(cu)成碳(tan)化(hua)物、cujin白(bai)口；而(er)銅(tong)(tong)(tong)則cujin石墨化(hua)作(zuo)(zuo)用(yong)，減少斷(duan)面(mian)白(bai)口。兩(liang)元(yuan)(yuan)素相(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)在一定(ding)(ding)程度上得(de)到中(zhong)和(he)(he)，避免在共(gong)(gong)晶(jing)轉變中(zhong)產生滲(shen)碳(tan)體(ti)而(er)導(dao)致(zhi)(zhi)鑄(zhu)(zhu)件(jian)薄壁處形成白(bai)口或硬度提高(gao)(gao)；而(er)在共(gong)(gong)析轉變中(zhong)，鉻(ge)和(he)(he)銅(tong)(tong)(tong)都可(ke)以起到穩(wen)定(ding)(ding)和(he)(he)細化(hua)珠光(guang)(guang)體(ti)的(de)復(fu)合(he)作(zuo)(zuo)用(yong)，但各自的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)又不盡相(xiang)同。以恰當比(bi)例配(pei)合(he)，能 發揮兩(liang)者各自的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)。在含(han)wCr＝0.2％灰鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)中(zhong)加入(ru)(ru)wCu＜2.0％，銅(tong)(tong)(tong)不僅cujin珠光(guang)(guang)體(ti)轉變，提高(gao)(gao)并穩(wen)定(ding)(ding)珠光(guang)(guang)體(ti)量(liang)和(he)(he)細化(hua)珠光(guang)(guang)體(ti)，cujinA型石墨產生和(he)(he)均化(hua)石墨形態；銅(tong)(tong)(tong)還能少許提高(gao)(gao)含(han)量(liang)，wCr＞0.2％灰鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)的(de)流動(dong)性，這尤其(qi)(qi)對殼(ke)體(ti)薄壁累鑄(zhu)(zhu)件(jian)有利。復(fu)合(he)加入(ru)(ru)鉻(ge)、銅(tong)(tong)(tong)可(ke)使鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)平板鑄(zhu)(zhu)件(jian)致(zhi)(zhi)密(mi)性進一步(bu)提高(gao)(gao)。
2．嚴把(ba)原輔料質(zhi)量關
入廠原輔(fu)材(cai)料(liao)須進行取(qu)樣(yang)分析(xi)，做到心(xin)中(zhong)有數，不合格的(de)原輔(fu)材(cai)料(liao)投入使用。要保證工作量的(de)原鐵(tie)液，選用高(gao)碳、低(di)磷、低(di)硫、低(di)干擾（生(sheng)鐵(tie)供(gong)應商要有微(wei)量元(yuan)素(su)分析(xi)報告(gao)單）元(yuan)素(su)的(de)生(sheng)鐵(tie)；選用純凈(jing)的(de)中(zhong)碳鋼，對其所含成分Cr、mo、Sn、v、Ti、Ni、Cu等微(wei)量元(yuan)素(su)以(yi)化(hua)驗結果決定取(qu)舍，對能(neng)(neng)穩定珠光體(ti)的(de)廢(fei)鋼成分優先選用。生(sheng)鐵(tie)和廢(fei)鋼經過除銹(xiu)處理后(hou)方能(neng)(neng)允(yun)許(xu)使用，附(fu)著油污的(de)要經250°烘(hong)烤(kao)。
對鐵(tie)合金、孕育(yu)劑同(tong)樣采用定(ding)點(dian)采購(gou)，力求成分(fen)穩(wen)定(ding)，塊度（粒度）合格。分(fen)類堆(dui)放(fang)，避免(mian)受潮。這樣的(de)要(yao)求避免(mian)了鑄鐵(tie)爐料“遺傳性”帶來的(de)缺(que)陷(xian)。
（1）堅(jian)持把理論配料(liao)(liao)（配料(liao)(liao)計算(suan)）和實踐經驗(yan)相結(jie)合(he)。無(wu)論采(cai)取(qu)試算(suan)法還是圖解法，理論上(shang)計算(suan)的(de)配料(liao)(liao)數據，不能確(que)定為終配比，還要掌握中頻(pin)爐熔化(hua)過程中元素(su)的(de)變化(hua)規(gui)律(lv)。如果(guo)爐襯屬酸性材料(liao)(liao)，鐵液溫度＞1500℃，在Si的(de)加(jia)入量上(shang)只能取(qu)下(xia)限(xian)，而碳(tan)取(qu)上(shang)線。
（2）掌握各種(zhong)入爐(lu)金屬材料的(de)化學成分(fen)和(he)各元素燒(shao)損與(yu)還原規律。對回爐(lu)鐵（澆冒口、報廢鑄件）的(de)分(fen)類(lei)堆(dui)放、編(bian)號(hao)記載，提出成分(fen)明(ming)確(que)的(de)嚴(yan)格要求(qiu)。爐(lu)內還原的(de)元素在配(pei)(pei)料時(shi)(shi)減去，爐(lu)內燒(shao)損的(de)元素配(pei)(pei)料時(shi)(shi)補上。
（3）合(he)(he)金元素以(yi)(yi)一次性(xing)配入為原則，除(chu)Si以(yi)(yi)外其它配料時取中限，合(he)(he)金（Mo、Cr、Cu、Sn等）可在(zai)熔清扒渣(zha)(zha)后(hou)加入，在(zai)酸性(xing)爐中燒(shao)損少。C、Si在(zai)扒渣(zha)(zha)及(ji)孕(yun)育時還(huan)可以(yi)(yi)補(bu)充。 感應(ying)爐熔煉鑄件而言，遵循先增碳后(hou)加硅的原則。
（4）對P、S含量(liang)的控制，P、S量(liang)主(zhu)要來源(yuan)于(yu)xinsheng鐵(tie)，可(ke)以通過選擇爐料將P、S量(liang)控制在要求范圍內，所以要使xinsheng鐵(tie)的wP＜0.06％，wS＜0.04％，這樣在配料計(ji)算時P、S量(liang) 可(ke)以不于(yu)考(kao)慮。（因鑄件(jian)的技(ji)術要求：wP≤0.06％，wS≤0.04％）。
（5）凡入爐的(de)所有金屬材料均(jun)嚴格按(an)照(zhao)要求準確(que)計量。
3．電爐(lu)熔煉鑄鐵平板的控制
要根據中頻電爐的(de)冶金(jin) 性編制(zhi)合理的(de)熔煉工藝，從裝料(liao)。溫(wen)度(du)控制(zhi)及在各不同(tong)溫(wen)度(du)下加(jia)入合金(jin)、增碳劑、造渣劑以及出鐵溫(wen)度(du)各個環節(jie)嚴格控制(zhi)，力(li)求(qiu)用短的(de)熔煉時間、小的(de)合金(jin)燒損與氧化，達到控制(zhi)和(he)穩定金(jin)相組織，提高(gao)鑄件質量的(de)目的(de)。
在生產(chan)實踐(jian)中，我們將整個熔(rong)煉全過(guo)程分為三(san)期 溫(wen)度進(jin)行控制。這里所謂的三(san)期溫(wen)度指：熔(rong)清溫(wen)度、扒渣溫(wen)度和(he)出鐵(tie)溫(wen)度。
熔清溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)：即取樣(yang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)以前(qian)的熔化期，決定著合金元(yuan)素的吸收與化學成(cheng)分的平衡，因此(ci)要(yao)避(bi)免(mian)高溫(wen)(wen)熔化加(jia)料，避(bi)免(mian)搭棚(peng)“結殼(ke)”。否(fou)則鐵液(ye)處于沸騰或高溫(wen)(wen)狀態、碳元(yuan)素燒(shao)(shao)損加(jia)劇(ju)，硅(gui)元(yuan)素不斷在還(huan)(huan)原，鐵液(ye)氧化加(jia)劇(ju)雜(za)質(zhi)增加(jia)，按工藝要(yao)求(qiu)熔化溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)控制在1365℃以下，取樣(yang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)控制在（1420±10）℃。取樣(yang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)低了存(cun)在鐵合金未熔化完，取的試樣(yang)化學成(cheng)分勢(shi)無(wu)代表性(xing);溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)過高，合金燒(shao)(shao)損或還(huan)(huan)原，還(huan)(huan)會影響到(dao)練期的成(cheng)分調整。取樣(yang)后(hou)應控制中頻爐功率。在爐前(qian)質(zhi)量管理儀對化學成(cheng)分顯(xian)示出結果后(hou)恰(qia)好進(jin)入到(dao)扒(ba)渣溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)。
扒渣溫度(du)(du): 扒渣溫度(du)(du)是(shi)決定鐵(tie)(tie)液質量(liang)的(de)(de)重(zhong)要環(huan)節，因為它與成(cheng)分(fen)(fen)穩定、孕(yun)育處(chu)理(li)的(de)(de)效果密(mi)切相(xiang)關(guan)，并直接影響(xiang)到(dao)出(chu)鐵(tie)(tie)溫度(du)(du)的(de)(de)控制。扒渣溫度(du)(du)過高加(jia)劇鐵(tie)(tie)液石墨晶(jing)(jing)(jing)核燒(shao)損(sun)和硅(gui)的(de)(de)還(huan)原， 別對(dui)酸性爐(lu)襯，理(li)論上鐵(tie)(tie)液含硅(gui)偏高后將產生排(pai)碳作用(yong)，影響(xiang)按(an)溫度(du)(du)系結(jie)晶(jing)(jing)(jing)，存(cun)在著產生反白(bai)口(kou)的(de)(de)傾向(xiang)；若溫度(du)(du)過低，鐵(tie)(tie)液長時(shi)間(jian)被(bei)裸(luo)露，碳、硅(gui)燒(shao)損(sun)嚴(yan)重(zhong)。再次(ci)調整成(cheng)分(fen)(fen)時(shi)，不僅延長熔煉(lian)時(shi)間(jian)使鐵(tie)(tie)液過熱，而且易使成(cheng)分(fen)(fen)失控，zengda鐵(tie)(tie)液的(de)(de)過冷(leng)度(du)(du)，使正常結(jie)晶(jing)(jing)(jing)受到(dao)破壞(huai)。
出(chu)鐵(tie)(tie)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)：為保(bao)證澆(jiao)注(zhu)和孕(yun)(yun)育的(de)佳溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)，我們一般控制在(zai)1520～1550℃。出(chu)鐵(tie)(tie)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)高和低(di)(di)都會(hui)對鑄鐵(tie)(tie)的(de)結晶和孕(yun)(yun)育效果(guo)帶來影響，如(ru)果(guo)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)過(guo)高（超過(guo)工藝(yi)規定溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)30℃以上），盡管爐前快速分析C、Si也適中,但試(shi)(shi)(shi)澆(jiao)三角試(shi)(shi)(shi)片白口shendu會(hui)過(guo)大或部(bu)位(wei)顯現(xian)(xian)麻口。出(chu)現(xian)(xian)此種情況(kuang)即(ji)使采(cai)取措施向爐內(nei)補(bu)加(jia)(jia)碳zengda孕(yun)(yun)育量，筆者的(de)實踐經驗是效果(guo)欠佳，且(qie)需在(zai)調低(di)(di)中頻功率后，進行爐內(nei)降溫(wen)(wen)處(chu)理(li)，即(ji)向爐內(nei)加(jia)(jia)入鐵(tie)(tie)液總量10-15經過(guo)烘烤的(de)xinsheng鐵(tie)(tie)，這樣試(shi)(shi)(shi)片斷口心(xin)部(bu)麻口 轉為灰口，的(de)白口shendu變小(xiao)。若持(chi)續(xu)高溫(wen)(wen)時間較(jiao)長，采(cai)取如(ru)上方(fang)法(fa)后，仍須履行爐內(nei)補(bu)碳措施。出(chu)鐵(tie)(tie)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)按澆(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)控制，殼體類鑄鐵(tie)(tie)件合適的(de)澆(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)為（1440±20）℃，能夠實現(xian)(xian)“高溫(wen)(wen)出(chu)鐵(tie)(tie)，適溫(wen)(wen)澆(jiao)注(zhu)”，嚴格掌握和控制住當然好。因為出(chu)鐵(tie)(tie)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)低(di)(di)將導致澆(jiao)注(zhu)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)低(di)(di)于(yu)1380℃，既不(bu)利于(yu)脫硫、除氣，而且(qie) 別影響孕(yun)(yun)育處(chu)理(li)效果(guo)。隨著溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)降低(di)(di)，冷隔、輪廓不(bu)清(qing)晰(xi)等問(wen)題明顯增加(jia)(jia)。
4．鐵液的(de)孕育處理
對(dui)(dui)生(sheng)產鑄鐵平(ping)板用(yong)HT250進行(xing)孕(yun)育(yu)處理，賴以(yi)提高材質的(de)(de)耐(nai)磨性，使鑄件(jian)的(de)(de)組(zu)織和性能(neng)得以(yi)明顯gaishan， 提高各斷面上的(de)(de)硬度值(zhi)，而(er)且要在穩(wen)定厚(hou)斷面上的(de)(de)珠光體(ti)量方面有(you)相同(tong)作(zuo)用(yong)，還可gaishan其壁厚(hou)的(de)(de)mingan性和鑄件(jian)在機械(xie)加工時良好的(de)(de)切削性能(neng)，尤其是對(dui)(dui)防止殼體(ti)鑄件(jian)的(de)(de)疏(shu)松、滲(shen)漏有(you) 殊(shu)作(zuo)用(yong)。
孕(yun)(yun)(yun)(yun)(yun)育劑的(de)(de)加入量依生(sheng)產(chan)平(ping)板鑄件的(de)(de)壁(bi)厚(hou)、化學成(cheng)分和澆注溫度等因(yin)素確定，以壁(bi)厚(hou)處(chu)不出(chu)現疏松(song)、滲漏，壁(bi)厚(hou)處(chu)不出(chu)現硬區(qu)為原則。生(sheng)產(chan)實踐表明，Sr、Ba、Ca、Si-Fe孕(yun)(yun)(yun)(yun)(yun)育劑是(shi)提(ti)高強(qiang)(qiang)度灰鑄鐵為理(li)想的(de)(de)孕(yun)(yun)(yun)(yun)(yun)育劑，此種(zhong)(zhong)孕(yun)(yun)(yun)(yun)(yun)育劑發揮鋇(bei)（Ba）的(de)(de)kangshuai退能(neng)力及提(ti)高A型石(shi)墨占有率，鍶（Sr）的(de)(de) 強(qiang)(qiang)xiaochu白口能(neng)力，鈣（Ca）和硅（Si）所起(qi)的(de)(de)輔(fu)助孕(yun)(yun)(yun)(yun)(yun)育和shentou作用。這種(zhong)(zhong)強(qiang)(qiang)度組合的(de)(de)孕(yun)(yun)(yun)(yun)(yun)育劑，是(shi)生(sheng)產(chan)高強(qiang)(qiang)度鑄鐵孕(yun)(yun)(yun)(yun)(yun)育處(chu)理(li)中(zhong)較為理(li)想的(de)(de)選擇(ze)。
孕(yun)育次數(shu)(shu)與(yu)孕(yun)育效果(guo)的(de)關系，隨孕(yun)育次數(shu)(shu)增加，鑄鐵內(nei)部石(shi)墨分布均勻程度gaishan，A型石(shi)墨占有(you)率和石(shi)墨長(chang)度區別較大，經(jing)兩次以(yi)上孕(yun)育的(de)A型石(shi)墨占有(you)率高，分布均勻，長(chang)度適中(zhong)。 重要的(de)是多次孕(yun)育促使非自發晶(jing)核數(shu)(shu)量增多，強(qiang)化了基體，從而提高并穩定了鑄鐵的(de)強(qiang)度。
經隨(sui)流復合孕(yun)育(yu)處(chu)理，避免鐵液隨(sui)流孕(yun)育(yu)滯后于澆(jiao)注是控制孕(yun)育(yu)效果(guo)的(de)關(guan)鍵(jian)。孕(yun)育(yu)處(chu)理后的(de)鐵液應在(zai)限(xian)定(ding)時間內澆(jiao)注完(wan)畢，一般(ban)不超過(guo)8min，包內二次孕(yun)育(yu)3～5min孕(yun)育(yu)效果(guo)佳。
