铸态球墨铸铁的熔炼


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铸态球墨铸铁的熔炼
安徽康达制动器有限公司 ! ! 涡阳 !! " ! 王金铎 ! 赵晓莉 ! 张景勤 ! 张东明 ! 赵奇志 " " # ! $

!! 我公司是专门生产汽车制动器 及 叉 车 制 动 器 的 专 业 厂 " 近年来 # 一些厂家对我厂球 墨 铸 铁 件 提 出 了 新 的 技 术要求 $ 抗拉强度" # 伸长率#), 3 ’ ’0X C &M # 渗碳 Y) 体 % & -*M # 布 氏 硬 度 , \ K 3 ’!* , ’9)?# 铁 素 体 +> % \& )2 &M " 在此之前我厂生产的球墨铸 铁 件 往 往 不 能 达到客户的标准 # 其主要原因 是 进 厂 的 球 化 剂 ’ 孕 育 剂 满足不了日益提高的对球墨铸 铁 的 质 量 要 求 ( 有 的 厂 生 产工艺 落 后 # 缺 乏 现 代 化 的 检 验 设 备 # 球 化 剂 中 的 0R $ 无法测定 " 0R $ 量高 # 不仅会减少有效 0R 含 量 # 而且略提高球化 剂 的 熔 点 # 妨 碍 吸 收 % 每 ,M 的 0R $# 约 损失 ’ " 按国标规定 # 各个牌号 0R 和 : ! %M 的 0R& 1 的含量允许偏差为 V,M # 上下相差 *M # 残 留 0R 和 碳 % 质量分数 & 可相差 ’ ! ’ ,M !’ ! ’ , &M # 再加上铁液含 硫 量 ’ 铁液温度及出 铁 量 的 偏 差 # 0R’> 的 出 入 会 更 大 " 因此 # 我厂对球化 剂 ’ 孕 育 剂 % 如 0R’: &等主 1’) C 要元素含量偏差控制在 V’ ! +M 以 内 # 对 断 口 密 实 程 度 ’ 粒度也提出技术要求 # 否则都 会 降 低 球 化 剂 ’ 孕 育 剂 的 收得率 # 影响球化 ’ 孕育的稳定性 "

晶含碳量降低 # 应 将 终 硅 量 % 质量分 数& 控 制 在 * ! 2M ! 5M " !* % +& 0O! 锰易在 共 晶 团 边 界 上 产 生 偏 折 # 从 而 降 低韧性 ’ 强度 # 因 此 锰 % 质量 分 数& 一 般 控 制 在 ’ ! +M 以下 " % 3&X! 磷对球墨铸铁的力学性能无 明 显 不 良 影 响 # 但当 AX)’ ! ’ &M 时 # 易 偏 析 于 共 晶 团 边 界 # 形 成 二 元 或三元磷共 晶 # 严 重 恶 化 力 学 性 能 # 故 应 降 低 含 磷 量 " 根据我厂的生产条件 # 控制 AX-’ ! ’ &M " % &&#! 硫 与 镁 ’ 稀 土 亲 和 力 很 强 # 会 消 耗 铁 液 中 的球化元素 0R 和 : 1# 形成 0R #和 : 1 # 渣 " 另外 # 硫 量过多还会引起硫化物夹渣 增 多 # 使 力 学 性 能 下 降 # 且 易 形 成 夹 渣 ’ 皮 下 气 孔 等 缺 陷 # 因 此 应 控 制 A# ’ ! ’ +M # 并根据硫量的多少 # 增加或减少球化剂用量 "

二 ’ 熔炼设备及材料
$ % 熔炼设备的选择 铁液出炉温度是生产球墨 铸 铁 的 基 础 # 我 厂 在 满 足 生产工艺需要的前提下 # 遵 循 高 效 ’ 低 耗 的 原 则 # 采 用 ! & G W 两排大间 距 热 风 冲 天 炉 熔 炼 # 出 铁 温 度 为 , 3 2 ’! , & * ’@ # 基本满足了生产球墨铸铁的要求 " ! % 原材料的控制 % ,& 熔炼球墨铸铁用生 铁 选 择 定 点 供 应 商 # 主 要 成 分符合 ( ) , 3 , *), 5 2 &" 回 炉 铁 及 杂 钢 应 单 独 堆 放 # 保 证原材料纯净 # 这是生产高质量 球 墨 铸 铁 件 的 关 键 环 节 之一 " % *& 球化剂 ’ 孕育剂单独配制 # 成分见下表 "

一 ’ 化学成分的选择
% ,&>! 碳促进石 墨 化 # 减 少 白 口 # 即 减 少 渗 碳 体 和三元磷共晶 # 增加铁素 体 " 碳 能 促 进 镁 的 吸 收 率 # 提 高球化 效 果 # 还 能 改 善 流 动 性 # 增 加 凝 固 时 的 体 积 膨 胀 " 因此 # 我厂采取较高碳当 量 为 前 提 # 把 原 铁 液 的 碳 % 质量分数 & 控制 在 + ! %M !+ ! 2M # 碳 当 量 % > 1& 控 制 在3 ! %M !3 ! 2M " % *&# N ! 硅明 显 促 进 石 墨 化 # 使 共 晶 温 度 升 高 # 共

球化剂和孕育剂的成分及规格
规 !! 格 名!称 球化剂 孕育剂 型!号 0 R ) : 1 3V’ ! + ) # N + 2!3 3 % ’!% & I b/)* 2 ! &V’ ! + ), \ a U 化学成分 % 质量分数 # M& 0 O > C / N ! ’ $, ) \ K 余量 余量 ) C * ! &V’ ! + &V’ ! + . P ! ’ $, ) ) N 适量 适量

, ! %V’ ! + + ! &V’ ! + ) , ! 2!* ! *

! 下转第 % % 页" % 3 !""#年 第 $ ! " $期 ! 热 处 理!锻 压!铸 造 !!!!"# $ % & ’ & ( ) ! $ *"! $ ’

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之间的过度斜 脖 处 表 面 使 用 一 层 厚 + 包 ’ == 的 铬 矿 砂 " $ 以 增 加 局 部 砂 型 的 耐 火 度$ 防 止 粘 砂% 括 *’ 芯表面 # 在芯砂中加入适量的木屑 $ 同时在制作 * 芯时埋入碎焦


好砂芯与砂型之间的间隙 $ 然后 将 内 冷 铁 放 置 到 砂 型 的 冷铁芯头中 $ 最后抽净型腔内 的 浮 砂 & 合 箱 时 应 注 意 从 冒口中观察内冷铁是否处于轴头的中心 & " , ’# 熔炼和 浇 注 ! 熔 炼 设 备 为 , ! & G碱 性 电 弧 炉 " 炉膛改进后可容 纳 + $铸件毛坯 " 包括浇冒口 G钢 液 # 系统 # 总重为 * & 钢液要脱氧良好 $ 入 炉 的 合 金 料 应 ! G 加热烤 红 $ 出 钢 前 采 用 A. ! ’ +M 和 A/ ! ’ +M 进 P;’ N;’ 行脱氧定氮 $ 然后再加入硼铁 $ 以 保 证 硼 以 固 溶 形 式 存 在于 钢 中 & 出 钢 温 度 为 , & 2 ’! , % ’ ’@ $ 浇 注 温 度 为 ! , & , ’!, & + ’@ & 待钢液上升到冒 口 的 , +高处时改为从 冒口直接浇注 $ 同时降低浇注速度 $ 最后点补冒口 & " , ,# 清理 ! 铸 件 浇 注 成 形 后 在 砂 型 中 保 温 , 2 W开 箱 $ 将冒口处的砂子清理干净 后 热 切 割 冒 口 及 补 贴 $ 然 后立即放入保温箱缓冷至室温 & 防 裂 肋 需 在 铸 件 退 火 后 切除 & ’ % 工艺证验 按上述工艺方案生产出的曲轴 加 工 后 经 超 声 波 和 着 色探伤 $ 内部无 缩 松 及 裂 纹 等 铸 造 缺 陷 & 我 公 司 * ’ ’ 年共生产 约 3 ’ 根 曲 轴$ 铸 件 完 全 满 足 质 量 技 术 要 求$

炭 $ 以提高砂芯 的 退 让 性 $ 防 止 凝 固 收 缩 时 受 阻 而 产 生 裂纹 %, 芯用铬矿砂 & 型芯砂配比见下表 & 斜脖 与 两 曲


拐交接处的内圆 角 用 ! & ’ == 的 铝 样 板 控 制 $ 同 时 在 *’ 芯上部圆根处设置长 , & ’ ==’ 厚 * ’ == 的防裂肋 + 条 &
型砂和芯砂配比
名称 型砂 芯砂 铬矿砂 石英砂 " 新 # 石英砂 " 再生砂 # 膨润土 & ’ % ’ , ’ ’ & ’ 3 ’ ( 水分

" ’#
木屑 (

-!5 2!, ’

2!, ’ 2!, ’ &!, ’!, * 2!, ’ (

" -# 涂料 ! 为防止粘砂 缺 陷 $ 型 腔 和 砂 芯 表 面 除 覆 铬矿砂之外 $ 还选用水基锆英粉涂料刷两遍 & " 2# 型芯烘干 ! 为增加 砂 型 强 度 $ 防 止 产 生 气 孔 缺 陷 $ 砂型及砂芯要用干燥窑烘 干 $ 干 燥 层 厚 度 %& ’ ==& 烘干工艺 ) 在 3 W 内由室温升至 + & ’!3 ’ ’@ $ 保温 3 W后 随炉冷却 &

实践证明该工艺是合理可行的 & " # * ’ ’ 2 ’ , * * " 5# 合箱 ! 将砂芯按正确的位置放置到砂型中 $ 修 &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ! 上接第 % 净铁液表面的渣子 $ 浇注三角 试 块 进 行 球 化 判 断 & 然 后 3 页" 我厂 用 , G 铁 液 包 处 理 铁 液 $ 球 化 剂 粒 度 为 &! ’> ’: * & ==$ 孕 育 剂 粒 度 为 +!& ==&) C C 1 与 氧’ 氮 ’ 硫有很 强 的 结 合 力 $ 其 中 一 部 分 起 促 进 球 化 的 作 用 $ 形成的氧化物 ’ 氮化物和硫 化 物 易 上 浮 到 铁 液 表 面 被排除 % 另 一 部 分 作 为 石 墨 核 心 的 质 点 & 而 ) N是 一 种 很强的表面活 性 元 素 $ 从 而 限 制 共 晶 团 及 石 墨 的 生 长 $ 提高球化和孕育的抗衰退能力 $ 也 提 高 了 石 墨 的 形 核 能 力& " +# 选用优质 焦 炭 ! 应 控 制 焦 炭 的 硫 分 -’ ! ’ %M $ 灰分 $, *M & 在铁液表面再覆盖一层集渣剂 进 行 保 温 和 防 止 回 硫 & 三 角试块判断球化合格后即可浇 注 & 孕 育 方 式 采 用 包 底 孕 育 $ 出铁槽孕育大包转小包时 $ 用 随 流 孕 育 及 大 块 浮 硅 " #孕育&通 过 孕 育 使 球 墨 铸 铁 的 游 离 渗 碳 体 大 & \ K # N 幅减少 $ 球 化 等 级 大 大 提 高 $ 单 位 面 积 的 石 墨 球 数 增 多 & 强化孕育是生产球墨铸铁 的 核 心 $ 为 增 加 铁 素 体 含 量 $ 对球墨铸铁件应在冷却至相变温度以下开箱 &

四 ’ 结语
" ,# 选用合适的化学成分是 生 产 铁 素 体 球 墨 铸 铁 所 必要的 & " $以及铁液 *# 球化 剂 和 孕 育 剂 中 加 入 适 量 的 > C 包中加入少量的铋等合金元素 $ 可 显 著 提 高 单 位 面 积 的 球墨数 & " +# 上述球化处理方法 适 合 球 墨 铸 铁 批 量 生 产 & 用 冲天炉熔炼铁 液 时 $ 采 用 低 0R 球 化 剂 可 使 反 应 平 稳 $ 球化质量稳定可靠 &
" # * ’ ’ 2 ’ , ’ &

三 ’ 处理工艺
我厂对球 墨 铸 铁 处 理 的 方 法 采 用 , G堤 坝 式 浇 包 $ 在球化包底凹坑 内 无 残 渣 ’ 残 铁 的 情 况 下 $ 加 入 , ! 2M 左右 " 根据铁液含硫量增加或减少 # 的 球 化 剂 $ 上 面 覆 盖’ ! 5M 左 右 的 \ a \(, 孕 育 剂 并 捣 实 $ 然 后 在 孕 育 剂 表面盖一层洁净的球墨铸铁铁豆 & 第一次冲入 * ! + 铁液 " 爆发时间 *!+ # $ 待 反 应 平 稳 后 冲 入 余 下 的 ! = N O , +铁 液 $ 并在出铁槽内均匀地 加 入 孕 育 剂 $ 撒 上 集 渣 剂 $ 扒

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