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铸造材料厂家知识篇——生产高强度灰铸铁需要注意哪些问题?

中频电炉熔炼的控制


要根据中频电炉的冶金特性编制合理的熔炼工艺,从装料、温度控制及在各不同温度下加入合金、增碳剂、除渣剂以及出铁温度各个环节严格控制,力求用zui短的熔炼时间、zui小的合金烧损与氧化,达到控制和稳定金相组织,提高铸件质量的目的。


在生产实践中,我们将整个熔炼全过程分为三期 温度进行控制。这里所谓的三期温度指:熔炼温度、扒渣温度和出铁温度。


熔炼温度:即取样温度以前的熔化期,决定着合金元素的吸收与化学成分的平衡,因此要避免高温熔化加料,避免搭棚“结壳”。否则铁液处于沸腾或高温状态、碳元素烧损加剧,硅元素不断在还原,铁液氧化加剧杂质增加,按工艺要求熔化温度控制在1360摄氏度以下,取样温度控制在1420摄氏度左右。取样温度低了存在铁合金未熔化完,取的试样化学成分无代表性;温度过高,合金烧损或还原,还会影响到精练期的成分调整。取样后应控制中频炉功率。在炉前质量管理仪对化学成分显示出结果后恰好进入到扒渣温度。


扒渣温度: 扒渣温度是决定铁液质量的重要环节,因为它与成分稳定、孕育处理的效果密切相关,并直接影响到出铁温度的控制。扒渣温度过高加剧铁液石墨晶核烧损和硅的还原,特别对酸性炉衬,理论上铁液含硅偏高后将产生排碳作用,影响按温度系结晶,存在着产生反白口的倾向;若温度过低,铁液长时间被裸露,碳、硅烧损严重。再次调整成分时,不仅延长熔炼时间使铁液过热,而且易使成分失控,zeng大铁液的过冷度,使正常结晶受到破坏。


出铁温度:为保证浇注和孕育的zui佳温度,我们一般控制在1520~1550摄氏度。出铁温度的高和低都会对铸铁的结晶和孕育效果带来影响,如果温度过高,如超过工艺规定温度30℃以上,尽管炉前快速分析碳、硅也适中,但试浇三角试片白口深度会过大或中 心部位显现麻口。出现此种情况即使采取措施向炉内补加碳zeng大孕育量,但是效果欠佳,且需在调低中频功率后,进行炉内降温处理,即向炉内加入铁液总量百分之10-15经过烘烤的新生铁,这样试片断口心部麻口就转为灰口,顶 尖的白口深度变小。若持续高温时间较长,采取如上方法后,仍须履行炉内补碳措施。出铁温度按浇注温度控制,壳体类铸铁件合适的浇注温度为(1440摄氏度左右,能够实现“高温出铁,适温浇注”,严格掌握和控制住当然zui好。因为出铁温度低将导致浇注温度低于1380摄氏度,既不利于脱硫、除气,而且特别影响孕育处理效果。随着温度的降低,冷隔、轮廓不清晰等问题明显增加。


铁液的孕育处理


对生产壳体用灰铸铁250进行孕育处理,以提高材质的耐磨性,使铸件的组织和性能得以明显改善,显著提高各断面上的硬度值,而且要在稳定厚断面上的珠光体量方面有相同作用,还可改善其壁厚的敏感性和铸件在机械加工时良好的切削性能,尤其是对防止壳体铸件的疏松、渗漏有特殊作用。


孕育剂的加入量依生产壳体铸件的壁厚、化学成分和浇注温度等因素确定,以壁厚处不出现疏松、渗漏,壁厚处不出现硬区为原则。生产实践表明,锶、钡、钙、硅铁孕育剂是提高强度灰铸铁zui为理想的孕育剂,此种孕育剂发挥钡的抗衰退能力及提高A型石墨占有率,锶的特强消除白口能力,钙和硅所起的辅助孕育和渗透作用。这种强度组合的孕育剂,是生产高强度铸铁孕育处理中较为理想的选择。


孕育次数与孕育效果的关系,随孕育次数增加,铸铁内部石墨分布均匀程度改善,A型石墨占有率和石墨长度区别较大,经两次以上孕育的A型石墨占有率高,分布均匀,长度适中。更重要的是多次孕育促使非自发晶核数量增多,强化了基体,从而提高并稳定了铸铁的强度。


经随流复合孕育处理,并以漏斗式孕育包用硅钡铁+75硅铁孕育后,避免铁液随流孕育滞后于浇注是控制孕育效果的关键。孕育处理后的铁液应在限定时间内浇注完毕,一般不超过8分钟,包内二次孕育3~5分钟孕育效果zui佳。硅钡孕育剂可消除灰铁250的白口,改善其石墨形状、分布、消除E、D型过冷石墨。因为E型石墨和铁素体组织,将使材质致密性降低,严重恶化抗渗漏性能。


5.其抗拉强度均达到灰铁250以上,试棒硬度达到190~230,壳体本体解剖,硬度在190左右,铸件的品质系数显著提高,金相组织达到国外样机壳体铸造水平,珠光体为85%~90%,满足了变速器壳体的强度要求,其力学性能达到国外同类机型材质要求。


生产高强度灰铸铁件的工艺措施近年来,很多单位研究并发展了适应具体生产条件和不同铸件要求(包括薄壁高强度灰铸铁件)的高强度灰铁的生产方法,归纳起来,有以下四种。


1、强化孕育铸铁用高 效孕育剂强化孕育从而得到高强度灰铸铁。靠高 效孕育剂来强化孕育,提高性能。一般的方法是:碳当量在百分之3.9-4.1左右,温度1480℃左右,要求铁水氧化少,采用Si-Ca、Cr-Si-Ca、Re-Ca-Ba、Si-Ca、Si-Fe复合、稀土复合等高 效孕育剂,进行孕处理。


2、合成铸铁所谓合成铸铁工艺,就是用感应电炉熔炼,炉料中用百分之50以上的废钢,其余为回炉铁和铁屑,经增碳处理得到的铁液。这种方法的优点是:(1)炉科采用大量废钢,不用生铁,降低了铸铁成本;(2)可获得含磷量低的铁水,减少磷量对缸体、缸盖等薄壁高强度灰铁缩松和渗漏缺陷的影响;(3)可避免生铁遗传性影响,铸铁石墨形态好,珠光体含量高,机械性能好。


3、低合金化孕育铸铁调整原铁水的化学成份使其达到较高碳当量,在炉内(或包内)加入少量铬、铜、钼等合金元素,获得高温低合金化铁水,再经孕育处理,得到石墨细小、珠光体含量高、片间距小的组织,从而获得高强度铸铁。合金元素多是Cu,Cr、Mo、Ni等。


4、调整铸铁常规化学成份及比例,获得高强度、低应力灰铸铁在碳当量保持不变的情况下,适当提高Si/C比值是提高机床铸件强度和刚度重要途经之一。通过调整化学成份,特别是改变硅/碳比值,使Si/C在0.5-0.9,再加上适当的孕育和合金化,可以获得具有良好综合性能的高强度灰铸铁件。


有关硅/碳比值的规律是:


(1)在相同碳当量下,Si/C比值高,抗拉强度可提高30-60MPa,相对强度高,相对硬度低,弹性性能好;


(2)在相同碳当量下,Si/C比值增加,残余应力有除低趋势,应力倾向也较小;


(3)提高Si/C比值,白口倾向小,断面敏感性小,而对铁水流动性,线收缩率无影响。

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