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球墨铸铁生产工艺控制
发布日期:[2014-2-27]    共阅[3151]次
     

球墨铸铁生产工艺控制艺控制

影响铸态球铁生产稳定性的因素很多,要稳定地生产球墨铸铁,必须在生产中把握好以下几点:稳定的化学成分和铁液温度,准确的铁液量,合适的球化和孕育处理方法,以及可靠的炉前控制。

1 设备选择

1?1 熔炼设备选择

  熔炼设备的选用首先是在满足生产需要的前提下,遵循高效、低耗的原则。感应电炉的优点是:加热速度快,炉子的热效率较高,氧化烧损较轻,吸收气体较少。因此,用中频电炉熔炼,可避免增硫、磷问题,使铁水中P不大于0?07%、S不大于0.05%。

1.2 球化包的确定

  为了提高球化剂的吸收率,增加球化效果,球化处理包应比一般铁液包深。球化包的高度与直径之比确定为2:1

1.3炉前检测设备选择

   选用炉前热分析仪,控制原铁水成分,孕育后球化率,例如:南京博奇分析仪器有限公司的BQ-3S型智能碳硅质量分析仪

  

2 原材料选择

2.1 炉料选择

  球铁球化剂的加入效果条件是:高碳、低硅、大孕育量。为了稳定化学成分和有效地控制促进白口化元素和反球化元素,保证熔炼铁水的质量,选用张钢Z14生铁,其化学成分:C3.3%,Si 1.25%~1.60,P≤0.06%,S≤0.04%。

2.2 球化剂的选择

  球化剂的选用应根据熔炼设备的不同,即出铁温度及铁液的纯净度(如含硫量、氧化程度等)而定。我国最常用的是稀土镁硅铁球化剂,采用这种球化剂处理时,由于合金中含硅量较高,可显著降低镁处理时反应的剧烈程度。同时也能因增硅而有些孕育作用。电炉生产时,因温度相对较高,所用球化剂的化学成分见表1。

  1 球化剂FeSiMg8Re7化学成分

项目

出铁温度

/

S %

球化剂成分/%

Mg

Re

Si

电炉

1420~1480

≤0.04

7.0~9.0

6.0~8.0

≤44.0

 

3 炉前控制

3.1 化学成分选择

  球铁原铁液应高碳、低硅、低硫、低磷。控制好硫的含量,是生产球铁的一个重要条件。几种牌号的球铁的化学成分见表2

3.2 球化和孕育处理

  球化剂加入量应根据铁液成分、铸件壁厚、球化剂成分和球化处理过程的吸收率等因素分析比较确定。一般为1.6%~2?0%,若球化剂放置时间较长,则应适量多加。球化反应控制的关键是镁的吸收率,温度高,反应激烈,时间短,镁烧损多,球化效果差;温度低,反应平稳,时间长,镁吸收率

 2 球铁化学成分%

牌 号

C

Si

Mn

S

P

QT400~18 球化前

球化后

3.6~4.1

0.9~1.2

≤0.4

≤0?05

≤0.07

3.5~4.0

2.6~3.2

 

≤0?02

 

QT450~10 球化前

球化后

3.6~4.1

0.9~1.2

≤0?4

≤0.05

≤0.07

3.5~3.9

2.5~3.0

 

≤0.02

 

QT600~3 球化前

球化后

3.6~3.9

0.9~1.2

0.6~0.8

≤0.05

≤0?07

3.5~3.8

2.2~2.6

 

≤0?02

 

QT700~2 球化前

球化后

3.6~3.9

0.9~1.2

0.6~0.8

≤0.05

≤0.07

3.5~3.8

2.1~2.5

 

≤0.02

 

 

高,球化效果好。因此,一般在保证足够浇注温度的前提下,宜尽可能降低球化处理温度,控制在14201450。球化剂要砸成小块,粒度一般在525mm,加在包底,再在上面加硅铁和铁屑。

  孕育处理是球墨铸铁生产过程中的一个重要环节,它不仅促进石墨化,防止自由渗碳体和白口出现,而且有助于球化,并使石墨变得更细小,更圆整,分布均匀,从而提高球墨铸铁的力学性能。孕育剂一般多采用FeSi75,其加入量根据对铸件的力学性能要求,一般为0.8%~1.0%。孕育剂的粒度根据铁液量多少,一般砸成525mm的小块。孕育剂应保持干净、干燥。

  球化剂和孕育剂要在出铁前加入包中,在连续生产时,刚出完前一炉铁后,包很热,过早加入会使其粘结在包底而削弱球化和孕育效果。为了延迟球化反应时间,增强球化和孕育效果,要在球化剂和孕育剂的上面覆盖一层铁屑。球化处理的方法较多,一般多采用操作简便的冲入法处理球铁。

3?3 球化效果炉前检验

  炉前检验孕育、球化效果好坏,采用炉前热分析仪(BQ-3S型智能碳硅质量分析仪)或者三角试样。浇注三角试样,冷至暗红色,淬水冷却,砸断后观察断口。断口银白色,尖端白口,中心有疏松,两侧凹缩,同时砸断时有电石气味,敲击声和钢相似,则球化良好,否则球化不良。

3.4 浇注

  由于球铁液容易出现球化衰退,因此,铁液球化处理后要尽快浇注,一般在处理后15min内浇注完毕,不会有球化衰退问题。

4 结 语

  在生产中,用Z14号生铁作原材料,中频感应电炉熔化铁水,控制铁水化学成分为:C3?5%~3.99%,Si1?2%~1.5%,P0?06%,S0.05%。采用高度与直径之比为21的球化包,把球化剂与孕育剂砸成1020mm小块,球化剂按1.8%,孕育剂按0?9%比例,向包内先加球化剂,再加孕育剂,最后在上面覆盖干燥的铁屑。铁水在炉中升温到1480左右出铁,待反应结束后10min内浇注完毕。生产的φ530mm轧机用球墨铸铁梅花套管,其化学成分为:C3?5%~3?8%,Si2.2%~2?6%,Mn0?6%~0.8%,S≤0.02%,P0.07%,各项力学性能指标均达到较高要求,使用效果相当理想。使用1年后证明,球墨铸铁本身具有高强度、耐磨、抗热疲劳等特性,能完全起到轴联接作用;能大大减小噪音、改善工人劳动环境;当过冷钢等超负荷情况下,梅花套管能自动破裂,起到过载安全保护作用;还能显著延长轧辊和梅花轴的使用寿命。同期相比,轧辊消耗降低8%,梅花轴消耗降低11%,连同设备维修工时减少而使同期产量的提高,共取得经济效益近7万元。

 

AAA*我国广泛采用的球化剂是稀土镁合金。镁是重要的球化元素,但它密度小(1.73g/cm3)、沸点低(1120),若直接加入铁液,镁将浮于液面并立即沸腾,这不仅使镁的吸收率降低,也不够安全。稀土元素包括铈(Ce)、镧(La)、镱(Yb)和钇(Y)等十七种元素。稀土的沸点高于铁水温度,故加入铁水中没有沸腾现象,同时,稀土有着强烈的脱硫、去气能力,还能细化组织、改善铸造性能。但稀土的球化作用较镁弱,单纯用稀土作球化剂时,石墨球不够圆整。稀土镁合金(其中镁、稀土含量均小于10%,其余为硅和铁)综合了稀土和镁的优点,而且结合了我国的资源特点,用它作球化剂作用平稳、节约镁的用量,还能改善球铁的质量。球化剂的加入量一般为铁水质量的1?0%~1?6%

BBB*由于原铁液含硫量较高,不可能达到<0 018%的要求,球化剂的加入量需考虑去硫耗镁量。碳硫分析仪的快速测定,能及时提供原铁液的含硫量,试验中原铁液的含硫量在0 02%0 03%,去硫耗镁量在0 0076%上下波动,这在工艺上是可以接受的

球化剂的用量直接影响残余镁量的多少。如果球化剂加入量过多,就会引起残余镁量过多,虽然不致于影响球化合格率(球径大小仍属正常),但是它会增加收缩,引起脆性。同时由于原铁液含锰量偏高,球化剂加入量过多,较易出现碳化物,白口倾向严重,导致球数合格率的下降;如果球化剂加入量过少,就会导致残余镁量不足,影响球化的合格率,球数合格率也会降低。表1是在正常试验情况下的结果,并说明如下:球化剂加入量1 4%,由于残余镁量不足,出现蠕虫状石墨;加入量1 8%,由于残余镁量过多,出现碳化物,导致球数下降,不过二者球径大小仍合乎要求;球化合格率非球化率。

 

孕育剂:促进铸铁石墨化,防止球化元素造成的白口倾向,使石墨球圆整、细化,改善球铁的力学性能。常用的孕育剂为含硅75%的硅铁,加入量为铁水质量的0?4%~1?0%。由于球化元素有较强的白口倾向,故球墨铸铁不适合铸造薄壁小件。

球化处理:以冲入法最为普遍,如图1-50所示。将球化剂放在铁液包的堤坝内,上面铺硅铁粉和稻草灰,以防球化剂上浮,并使其缓慢作用。开始时,先将铁液包容量2/3左右的铁液冲入包内,使球化剂与铁液充分反应。尔后,将孕育剂放在冲天炉出铁槽内,用剩余的1/3包铁液将其冲入包内,进行孕育。

 

 
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