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．高強度合金灰鑄鐵成分的(de)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(gao)強度低(di)合金化孕育鑄(zhu)鐵(tie)鑄(zhu)鐵(tie)平板(ban)的成分設計，首先(xian)要考慮鐵(tie)液碳當(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)與(yu)冷卻速度的影響(xiang)作(zuo)用。碳當(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)過(guo)高(gao)，鑄(zhu)件(jian)(jian)厚(hou)壁(bi)處(chu)冷卻速度緩(huan)慢，鑄(zhu)件(jian)(jian)厚(hou)壁(bi)處(chu)易產(chan)生晶粒(li)粗(cu)大、組織疏(shu)松，若碳當(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)過(guo)低(di)，鑄(zhu)件(jian)(jian)薄壁(bi)處(chu)易形成硬(ying)點或局部硬(ying)區，導致切(qie)削性能變差。將碳當(dang)(dang)(dang)量(liang)(liang)控制在3.95％～4.05％，即可保證材質的力學(xue)性能，又接(jie)近(jin)共晶點，其鐵(tie)液的凝(ning)固(gu)溫度范圍較窄(zhai)，為鐵(tie)液實現“低(di)溫”澆(jiao)注創造(zao)了條件(jian)(jian)；而且(qie)有利于削除平板(ban)鑄(zhu)件(jian)(jian)的氣孔、縮孔缺陷。
其(qi)次要(yao)考慮合(he)金元素(su)的(de)作(zuo)用，鉻(ge)(ge)(ge)、銅(tong)元素(su)在(zai)(zai)共(gong)(gong)晶轉變中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，鉻(ge)(ge)(ge)阻礙石(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)，促成碳(tan)化(hua)物、cujin白(bai)口(kou)；而(er)銅(tong)則cujin石(shi)(shi)(shi)墨(mo)化(hua)作(zuo)用，減少(shao)斷面白(bai)口(kou)。兩元素(su)相(xiang)互作(zuo)用在(zai)(zai)一定(ding)程度上得到中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)和(he)(he)，避免在(zai)(zai)共(gong)(gong)晶轉變中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)產生滲碳(tan)體(ti)而(er)導致鑄件(jian)(jian)薄(bo)壁處(chu)形(xing)成白(bai)口(kou)或硬(ying)度提高(gao)；而(er)在(zai)(zai)共(gong)(gong)析轉變中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，鉻(ge)(ge)(ge)和(he)(he)銅(tong)都(dou)可以(yi)起到穩(wen)定(ding)和(he)(he)細(xi)化(hua)珠光體(ti)的(de)復合(he)作(zuo)用，但各(ge)自的(de)作(zuo)用又不盡相(xiang)同。以(yi)恰(qia)當比例配(pei)合(he)，能 發(fa)揮兩者各(ge)自的(de)作(zuo)用。在(zai)(zai)含wCr＝0.2％灰鑄鐵中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)加入wCu＜2.0％，銅(tong)不僅cujin珠光體(ti)轉變，提高(gao)并穩(wen)定(ding)珠光體(ti)量(liang)和(he)(he)細(xi)化(hua)珠光體(ti)，cujinA型(xing)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)產生和(he)(he)均化(hua)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)形(xing)態；銅(tong)還能少(shao)許(xu)提高(gao)含量(liang)，wCr＞0.2％灰鑄鐵的(de)流動(dong)性，這尤其(qi)對殼(ke)體(ti)薄(bo)壁累(lei)鑄件(jian)(jian)有利(li)。復合(he)加入鉻(ge)(ge)(ge)、銅(tong)可使(shi)鑄鐵平板(ban)鑄件(jian)(jian)致密性進一步(bu)提高(gao)。
2．嚴把原輔料質量關(guan)
入(ru)廠原輔材(cai)料須進行取(qu)樣分(fen)(fen)析，做到(dao)心中(zhong)有(you)數，不合格的原輔材(cai)料投入(ru)使(shi)用。要保證工作量(liang)的原鐵(tie)液，選用高碳(tan)(tan)、低(di)磷、低(di)硫、低(di)干擾（生鐵(tie)供(gong)應(ying)商要有(you)微量(liang)元(yuan)(yuan)素(su)分(fen)(fen)析報告(gao)單）元(yuan)(yuan)素(su)的生鐵(tie)；選用純凈的中(zhong)碳(tan)(tan)鋼(gang)，對(dui)其所含成(cheng)分(fen)(fen)Cr、mo、Sn、v、Ti、Ni、Cu等微量(liang)元(yuan)(yuan)素(su)以化驗結果(guo)決定取(qu)舍，對(dui)能(neng)穩定珠(zhu)光體的廢鋼(gang)成(cheng)分(fen)(fen)優先選用。生鐵(tie)和(he)廢鋼(gang)經過除銹(xiu)處理后(hou)方(fang)能(neng)允許使(shi)用，附著油污的要經250°烘(hong)烤。
對鐵(tie)合金、孕育(yu)劑(ji)同樣采用定(ding)點采購，力求成分穩定(ding)，塊度(du)（粒度(du)）合格。分類堆放，避(bi)免受潮。這樣的要求避(bi)免了(le)鑄鐵(tie)爐料(liao)“遺傳(chuan)性”帶來的缺陷。
（1）堅持把理論配料（配料計算）和(he)實踐(jian)經驗相(xiang)結合。無論采取(qu)試算法還(huan)是圖解法，理論上(shang)(shang)計算的(de)配料數據，不能確定為終配比，還(huan)要掌握(wo)中頻爐熔化(hua)過(guo)程(cheng)中元素的(de)變化(hua)規律。如果爐襯屬酸性材料，鐵液(ye)溫度(du)＞1500℃，在Si的(de)加(jia)入量上(shang)(shang)只能取(qu)下限(xian)，而碳取(qu)上(shang)(shang)線。
（2）掌握各種入爐金屬材(cai)料的(de)化學成分(fen)(fen)和各元(yuan)素燒(shao)損與還原規律。對回爐鐵（澆冒口(kou)、報廢鑄件）的(de)分(fen)(fen)類堆(dui)放、編號記載，提出成分(fen)(fen)明(ming)確的(de)嚴(yan)格要求。爐內(nei)還原的(de)元(yuan)素在配(pei)料時減去，爐內(nei)燒(shao)損的(de)元(yuan)素配(pei)料時補上。
（3）合金(jin)元素(su)以一(yi)次性(xing)配入為原則，除Si以外(wai)其它(ta)配料時(shi)取中限，合金(jin)（Mo、Cr、Cu、Sn等(deng)）可在(zai)熔清扒渣后加入，在(zai)酸性(xing)爐(lu)中燒損少。C、Si在(zai)扒渣及孕育時(shi)還可以補充(chong)。 感應爐(lu)熔煉鑄件而言(yan)，遵循先增碳(tan)后加硅的(de)原則。
（4）對P、S含(han)量的(de)控制(zhi)，P、S量主要來源于(yu)xinsheng鐵，可以通過選(xuan)擇爐料將P、S量控制(zhi)在要求范(fan)圍內(nei)，所以要使xinsheng鐵的(de)wP＜0.06％，wS＜0.04％，這(zhe)樣在配料計算時P、S量 可以不于(yu)考慮。（因鑄件的(de)技術要求：wP≤0.06％，wS≤0.04％）。
（5）凡入(ru)爐的所有(you)金屬材(cai)料均嚴格按照要(yao)求準確計(ji)量(liang)。
3．電爐熔煉鑄鐵平板的控(kong)制(zhi)
要根據中頻電爐的(de)(de)冶金(jin) 性編(bian)制合(he)理(li)的(de)(de)熔煉(lian)工藝(yi)，從裝料。溫(wen)度控制及在(zai)各不同溫(wen)度下加(jia)入合(he)金(jin)、增碳劑、造渣劑以及出鐵溫(wen)度各個環(huan)節嚴格控制，力求(qiu)用短的(de)(de)熔煉(lian)時間、小的(de)(de)合(he)金(jin)燒損與氧化(hua)，達(da)到控制和穩(wen)定(ding)金(jin)相組織，提高鑄(zhu)件質量(liang)的(de)(de)目的(de)(de)。
在生產(chan)實踐中，我們將整個(ge)熔煉全過程分為三期 溫度進行控制。這里所(suo)謂(wei)的三期溫度指：熔清溫度、扒渣溫度和出鐵溫度。
熔(rong)(rong)清(qing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)：即取(qu)樣(yang)溫(wen)(wen)(wen)度(du)以前的熔(rong)(rong)化(hua)期(qi)，決定著合金元素的吸收與化(hua)學(xue)成分的平(ping)衡，因此(ci)要避免高(gao)溫(wen)(wen)(wen)熔(rong)(rong)化(hua)加(jia)(jia)料，避免搭棚“結(jie)殼”。否則鐵(tie)液處于(yu)沸騰或高(gao)溫(wen)(wen)(wen)狀態、碳(tan)元素燒損加(jia)(jia)劇，硅元素不斷在(zai)還(huan)原，鐵(tie)液氧化(hua)加(jia)(jia)劇雜質增(zeng)加(jia)(jia)，按工藝要求熔(rong)(rong)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)控制在(zai)1365℃以下(xia)，取(qu)樣(yang)溫(wen)(wen)(wen)度(du)控制在(zai)（1420±10）℃。取(qu)樣(yang)溫(wen)(wen)(wen)度(du)低了存在(zai)鐵(tie)合金未熔(rong)(rong)化(hua)完，取(qu)的試樣(yang)化(hua)學(xue)成分勢(shi)無代(dai)表性(xing);溫(wen)(wen)(wen)度(du)過高(gao)，合金燒損或還(huan)原，還(huan)會影響到練期(qi)的成分調整。取(qu)樣(yang)后應控制中頻(pin)爐(lu)功率(lv)。在(zai)爐(lu)前質量管(guan)理(li)儀(yi)對(dui)化(hua)學(xue)成分顯(xian)示出結(jie)果后恰好進(jin)入到扒渣溫(wen)(wen)(wen)度(du)。
扒(ba)渣(zha)溫(wen)度(du): 扒(ba)渣(zha)溫(wen)度(du)是決定鐵(tie)(tie)液(ye)(ye)質量的(de)(de)(de)(de)重要環節，因(yin)為它與成(cheng)分穩定、孕(yun)育處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)效果密切相關(guan)，并直接(jie)影(ying)響(xiang)到出鐵(tie)(tie)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)控制。扒(ba)渣(zha)溫(wen)度(du)過(guo)高加劇鐵(tie)(tie)液(ye)(ye)石墨晶核燒損和硅(gui)的(de)(de)(de)(de)還原， 別對酸(suan)性爐襯，理(li)論上鐵(tie)(tie)液(ye)(ye)含(han)硅(gui)偏高后將產生(sheng)排碳作用(yong)，影(ying)響(xiang)按(an)溫(wen)度(du)系結晶，存在著產生(sheng)反白口的(de)(de)(de)(de)傾向；若溫(wen)度(du)過(guo)低，鐵(tie)(tie)液(ye)(ye)長時間被(bei)裸露，碳、硅(gui)燒損嚴重。再次(ci)調整成(cheng)分時，不僅延(yan)長熔煉(lian)時間使(shi)鐵(tie)(tie)液(ye)(ye)過(guo)熱，而且易使(shi)成(cheng)分失控，zengda鐵(tie)(tie)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)過(guo)冷度(du)，使(shi)正常結晶受到破壞。
出鐵(tie)溫(wen)(wen)度(du)(du)：為(wei)保證澆(jiao)(jiao)(jiao)注和孕(yun)(yun)育的(de)佳(jia)(jia)溫(wen)(wen)度(du)(du)，我(wo)們一(yi)般控(kong)制在1520～1550℃。出鐵(tie)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)高和低都會對鑄(zhu)鐵(tie)的(de)結晶和孕(yun)(yun)育效果(guo)帶來影響，如果(guo)溫(wen)(wen)度(du)(du)過高（超過工藝(yi)規定溫(wen)(wen)度(du)(du)30℃以上(shang)），盡管(guan)爐(lu)前快速分析C、Si也適中(zhong),但試(shi)(shi)澆(jiao)(jiao)(jiao)三角試(shi)(shi)片白口shendu會過大或(huo)部(bu)位(wei)顯現(xian)麻(ma)口。出現(xian)此(ci)種情(qing)況即(ji)使(shi)采取措(cuo)(cuo)施(shi)向爐(lu)內(nei)(nei)(nei)補加(jia)碳zengda孕(yun)(yun)育量(liang)(liang)，筆者的(de)實(shi)踐經驗是效果(guo)欠佳(jia)(jia)，且需(xu)在調(diao)低中(zhong)頻功率(lv)后，進(jin)行爐(lu)內(nei)(nei)(nei)降溫(wen)(wen)處理，即(ji)向爐(lu)內(nei)(nei)(nei)加(jia)入鐵(tie)液總量(liang)(liang)10-15經過烘(hong)烤的(de)xinsheng鐵(tie)，這樣(yang)試(shi)(shi)片斷口心部(bu)麻(ma)口 轉為(wei)灰(hui)口，的(de)白口shendu變小。若持續高溫(wen)(wen)時間較長，采取如上(shang)方法后，仍須履行爐(lu)內(nei)(nei)(nei)補碳措(cuo)(cuo)施(shi)。出鐵(tie)溫(wen)(wen)度(du)(du)按澆(jiao)(jiao)(jiao)注溫(wen)(wen)度(du)(du)控(kong)制，殼(ke)體(ti)類鑄(zhu)鐵(tie)件合適的(de)澆(jiao)(jiao)(jiao)注溫(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)（1440±20）℃，能(neng)夠實(shi)現(xian)“高溫(wen)(wen)出鐵(tie)，適溫(wen)(wen)澆(jiao)(jiao)(jiao)注”，嚴格掌握和控(kong)制住(zhu)當然(ran)好(hao)。因為(wei)出鐵(tie)溫(wen)(wen)度(du)(du)低將導致(zhi)澆(jiao)(jiao)(jiao)注溫(wen)(wen)度(du)(du)低于1380℃，既不利于脫硫、除氣，而且 別影響孕(yun)(yun)育處理效果(guo)。隨著溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)降低，冷隔、輪廓不清晰(xi)等問題明(ming)顯增加(jia)。
4．鐵液的孕育(yu)處理
對生產鑄(zhu)鐵平板(ban)用HT250進行孕育處(chu)理(li)，賴(lai)以提高材質(zhi)的(de)(de)耐(nai)磨(mo)性(xing)，使鑄(zhu)件(jian)的(de)(de)組織和(he)性(xing)能(neng)得以明顯gaishan， 提高各(ge)斷(duan)面(mian)上的(de)(de)硬度值，而且(qie)要在穩定厚斷(duan)面(mian)上的(de)(de)珠光體量方面(mian)有相同作用，還可gaishan其壁厚的(de)(de)mingan性(xing)和(he)鑄(zhu)件(jian)在機械(xie)加工(gong)時良好的(de)(de)切削性(xing)能(neng)，尤其是對防止殼體鑄(zhu)件(jian)的(de)(de)疏松、滲漏有 殊作用。
孕(yun)(yun)育劑的(de)(de)加(jia)入量依(yi)生產平(ping)板鑄件的(de)(de)壁(bi)厚、化(hua)學成分和(he)(he)澆(jiao)注(zhu)溫度等因素確定(ding)，以壁(bi)厚處(chu)(chu)不(bu)出現(xian)疏松(song)、滲(shen)漏(lou)，壁(bi)厚處(chu)(chu)不(bu)出現(xian)硬區(qu)為原則。生產實踐(jian)表明，Sr、Ba、Ca、Si-Fe孕(yun)(yun)育劑是提高強(qiang)(qiang)度灰鑄鐵為理想的(de)(de)孕(yun)(yun)育劑，此種(zhong)孕(yun)(yun)育劑發揮鋇(bei)（Ba）的(de)(de)kangshuai退能(neng)力及提高A型石(shi)墨占有率，鍶（Sr）的(de)(de) 強(qiang)(qiang)xiaochu白口(kou)能(neng)力，鈣(gai)（Ca）和(he)(he)硅（Si）所起(qi)的(de)(de)輔助孕(yun)(yun)育和(he)(he)shentou作用。這(zhe)種(zhong)強(qiang)(qiang)度組(zu)合的(de)(de)孕(yun)(yun)育劑，是生產高強(qiang)(qiang)度鑄鐵孕(yun)(yun)育處(chu)(chu)理中較(jiao)為理想的(de)(de)選(xuan)擇(ze)。
孕(yun)育(yu)次數(shu)與孕(yun)育(yu)效果的(de)(de)關系，隨孕(yun)育(yu)次數(shu)增加，鑄(zhu)鐵內部石(shi)墨(mo)分(fen)(fen)布均勻程度(du)gaishan，A型石(shi)墨(mo)占有(you)率(lv)(lv)和石(shi)墨(mo)長度(du)區(qu)別(bie)較大(da)，經(jing)兩次以上(shang)孕(yun)育(yu)的(de)(de)A型石(shi)墨(mo)占有(you)率(lv)(lv)高(gao)，分(fen)(fen)布均勻，長度(du)適中。 重(zhong)要的(de)(de)是(shi)多次孕(yun)育(yu)促使非自(zi)發晶核數(shu)量增多，強化(hua)了基(ji)體，從(cong)而提高(gao)并穩定了鑄(zhu)鐵的(de)(de)強度(du)。
經隨(sui)流復合孕(yun)育(yu)(yu)處理，避免鐵液(ye)隨(sui)流孕(yun)育(yu)(yu)滯后于澆注(zhu)是控制孕(yun)育(yu)(yu)效果(guo)的(de)關(guan)鍵(jian)。孕(yun)育(yu)(yu)處理后的(de)鐵液(ye)應在限(xian)定時間(jian)內澆注(zhu)完(wan)畢，一般不超(chao)過(guo)8min，包內二(er)次孕(yun)育(yu)(yu)3～5min孕(yun)育(yu)(yu)效果(guo)佳。
