电话:0312-3196929
    传真:0312-3196086
    手机:13903321957
    地址:保定市竞秀区郄庄工业区
您的当前位置:首页->新闻动态

    生产铸态球铁的生产技术及质量控制的要点进行简述


    1.  生产基本条件

    1.1熔炼设备

    要求中频感应电炉;冲天炉—电炉双联。

    1.2造型设备

    最好采用高密度造型生产线(如KW线、静压线、迪砂线)或其他机器造型。

    2. 原材料的选择

    2.1铸造生铁

    要求高C、低Si、低Mn(≤0.3%),低P(<0.06%),低S(<0.03%),干扰元素(Pb、Sb、Bi、As)总量<0.01%,Ti<0.06%;形成碳化物元素(V、Cr、B)总量<0.1%,满足这一要求的有本溪生铁、山西、邯郸等地的球铁生铁Q10、Q12,购进后随机抽检C、Si、Mn、P、S。

    2.2回炉料

    使用本企业生产的同一牌号球铁浇冒口、废铸件,忌用从市场上采购的废旧铸铁件。

    2.3废钢

    主要用来调整铁液含碳量,或用废钢增C生产球铁的主要原材料。应是成分明确、批量来源稳定的无锈、少锈碳素钢,且Mn<0.4%,杜绝使用合金钢或来历不明的废钢。

    2.4焦炭

    要求固定碳高(>80%),强度高,灰分少,硫量低(<0.6%),采用铸造焦或冶金焦。

    2.5增碳剂

    采用废钢增C法生产球铁用的主要原材料之一。要求C>98%,S<0.05%,水分<1%,粒度0.5~5mm,通常采用石墨增碳剂。

    2.6球化剂

    要求成分稳定、均匀,防止吸潮。粒度视一次处理铁水量而定。

    冲天炉熔炼选FeSiMg8RE7或FeSiMg8RE5。

    电炉熔炼选FeSiMg8RE3或FeSiMg8RE5。

    厚大件最好选用钇基重稀土球化剂。

    2.7孕育剂

    主要用于消除白口,促进组织晶粒细化。常用的有75硅铁,或采用含有钡、锶、钙、铋等元素组成的复合孕育剂,如钡硅铁、锶硅铁、硅钙等。

    3. 化学成分的设计

    成分对组织、力学性能、铸造性能均有很大影响,球铁化学成分的设计要根据铸件特点、

    大小、壁厚、复杂程度、性能要求等综合考虑,主要是C、Si,而Mn、P、S是在选择原材料时加以控制。

    3.1碳当量和C、Si

    碳当量(CE)是指C+1/3 Si。C、Si都是石墨化元素,而Si的石墨化能力相当于C的1/3。CE的选择主要着眼于改善铸造性能、消除铸造缺陷和提高综合机械性能。碳高析出的石墨数多,球径小,圆整度较高,铁水流动性好。Si高,铸件白口倾向小,铁素体量多,石墨球数多,球径小,圆整度好。但C、Si都不能太高,C太高容易出现石墨飘浮,Si太高形成硅铁素体,使球铁塑性韧性下降,冷脆性增加。因此,CE选择的原则是:上限不出现石墨飘浮,下限不出现白口。通常选择在过共晶,即CE为4.4~4.8%,较小件取上限,较大厚件取下限。按照普遍采用的“高C、低硅、大孕育量”的球铁生产方法来分配,对于铸态铁素体球铁:C3.2~3.9%,Si原铁水1.0~1.4%,Si终2.4~3.2%,对于铸态珠光体球铁,C3.2~3.7%,Si原1.0~1.4%,Si终2.2~2.5%,Si终量在Si原的基础上除球化剂带入Si外,其差额的硅量全部以孕育方式带入,不得炉内增硅。

    3.2 Mn

    Mn是稳定、促进和细化珠光体,Mn在球铁中偏析严重,主要分布在晶界上,降低韧性,严重时生成碳化物,铸态下出现白口,因此,不论是生产珠光体球铁或是铁素体球铁,Mn都不宜高(特殊要求除外)。

    推荐:铸态铁素体球铁Mn≤0.3%,薄小件Mn≤0.2%,铸态珠光体球铁Mn可适当高些,Mn≤0.4%。

    3.3 P

    P是球铁中有害元素,易生成磷共晶,使球铁变脆,αk,δ%下降,要求越低越好,P<0.06%。

    3.4 S

    S是反球化元素,它与Mg、Re的亲和力强,生成MgS等,易造成黑渣、皮下气孔等缺陷。S越低越好,控制原铁水S<0.04%。

    3.5 Mg和Re

    为保证球化良好,球铁中必须要有足够的残余Mg量和残余Re量。

    生产实践证明:Mg残:Re残≥1,Mg残+ Re残≥0.05%。通常认为:Mg残0.03~0.05%,

    Re残0.02~0.04%。

    3.6 Cu

    铜有弱的石墨化作用,其能力为硅的1/5。铜能有促进、稳定、细化并增加珠光体的作用,其能力为锰的3倍。同时,铜还能强化珠光体中的铁素体,增加铸铁的强度和硬度。铜在生产铸态珠光体球铁时作为合金元素加入,其加入量为0.5~0.8%。

    4. 配料及计算

    通常先采用试配法,然后进行适当调整,考虑烧损。

    5.熔炼及铁水出炉温度

    球铁对熔炼的原铁水要求:高温(1450℃~1520℃),优质(杂质少、成分均匀稳定)。采用电炉或冲天炉—电炉双联熔炼。铁水出炉温度最好在1480℃~1520℃,采用热电锅测温。

    6.球化及孕育处理

    6.1球化处理

    球化处理前要对铁水中的C、Si进行测定,特别是采用废钢增C法尤为重要。

    球化处理主法有:冲入法、盖包冲入法、喂丝法、型内球化法等。冲入法简单,但作业环境差、镁的吸收率低、球化剂加入量大。盖包法几乎没有烟尘和镁光,环保,球化剂加入量少,镁的吸收率高,球化质量稳定,越来越引起关注和运用。冲入法:有一步冲入法(一次出到要求的铁水量)、二步冲入法。以二步法为例:将球化剂放入靠近炉体一侧的铁水包底堤坝或凹坑内,上面覆盖1/3的孕育剂、球铁屑(或钢板,厚度视出铁水量而定)、覆盖剂,捣实,冲入2/3总量的铁水(不能断流,快速),待反应完毕后,再补充1/3的铁水量,然后快速搅拌扒渣,在铁水表面较均匀撒入2/3的孕育剂作为浮硅孕育,加覆盖剂后待浇注。

    为保证球化处理成功,应注意:

    ① 铁水包结构要合理。购置球化处理包或自制,自制的铁水包搪好后的内腔高度与内径之比值应为1.5~2.0,最低不小于1.2~1.5。包底应搪成堤坝式或凹坑式,其大小应占包底的2/5~1/2。

    ② 球化剂粒度应合适,切忌久放或受潮,不要在包子红热的状态下放入球化剂。

    ③ 铁液计量应准确,采用电子秤,上下波动<5%。

    ④ 铁水流不能直接冲球化剂,流量不能太小,不能断流。

    6.2孕育处理

    孕育处理的目的:消除球化处理后的白口倾向,促进石墨析出,提高球化率,细化石墨球,使之分布均匀。其方法有:加大孕育剂量、复合孕育、多次孕育、浇杯孕育、浮硅孕衣、瞬时孕育、孕育丝孕育等。

    孕育剂可选用75硅铁、含钡4~6%钡硅铁、含锶的锶硅铁孕育剂等。在前者球化处理时已采取两次孕育方式,为强化孕育效果可在转包浇注时在包内加入0.2~0.3%的粒度为0.5~1mm的孕育剂作为第三次浇包瞬时孕育。

    6.3炉前检验

    ① 三角试片法

    三角试片法为25(底面宽)×50(高)×120mm(长),湿型卧浇,待试样表面呈暗红色取出,底面朝下淬入水中,击断观察断口。当断口呈锯齿状,凹凸不平,银灰色(珠光体球铁为银白色)两侧有缩凹,中心有缩松,晶粒细、致密,试片尖部无白口或宽度<1~2mm白口,表明球化孕育良好。若断口发黑,无缩凹,表明球化不好。若断口发白或银白色且尖部白口大于3mm,表明球化过量或孕育效果不好。

    ② 炉前快速金相法

    试样为φ20×30mm(视铸件尺寸、厚度而定)。球化级别达1~2级为合格,低于2级视为球化不良。

    ③ 炉前采用热分析法智能仪器。如工大双发智能仪,能在3分钟内测定出化学成分、球化级别、机械性能。球化级别达1~2级方为合格,低于2级应视为球化不良。

    7.铸造工艺

    球铁与普通灰铸铁、铸钢不同,有它自己的铸造性能及铸造缺陷。

    ① 球铁凝固时有石墨析出,膨胀量大。生产上可利用这一点,采用刚性铸型,获得无缩孔、缩松的铸件。

    ② 球铁具有粥状凝固的特点,冒口的有效补缩距离短,可多放冒口或冒口与冷却相配合(铸态铁素体球铁忌用)等措施来消除缩孔缩松。

    ③ 球铁在球化处理后,有很多稠渣,浇注系统要考虑撇渣、挡渣装置。

    ④ 球铁容易氧化,浇注时如果出现紊流、飞溅,则产生二次氧化渣。

    ⑤ 球铁容易出现皮下气孔,造型材料要采取措施,增加透气性,控制水分含量。

    基于上述,浇冒系统的设计应根据球铁铸件形状、壁厚等特点来选择顺序凝固、同时凝固、均衡凝固工艺,采用冒口还是无冒口、冷铁等。

    球铁浇注系统一般主张采用半封闭或开放式,其特点:直浇道截面积小,内浇口、横浇道截面积比直浇道大。

    F直上>F直下=1.6 : 1

    半封闭式:F横>F直>F内

    开放式:F内>F横>F直,注意挡渣、撇渣(浇口松、过滤网、集渣包等)。

    8.浇注过程

    8.1浇注温度

    控制在1340℃~1360℃。

    8.2浇注时间

    每包铁水应在6分钟内浇注完毕

    9.开箱时间

    对铸态铁素体球铁件而言,铸件在型内冷至暗红色约600℃左右开箱,从型内取出的铸件而不能堆放在一起或有水的地方。对铸态珠光体球铁可在800~900℃开箱空冷或风冷。

    10.铸件检验

    10.1金相检验

    抽样检验铸件本体的金相组织:对于铸态铁素体球铁:铁素体含量>80%;对于铸态珠光体球铁,珠光体量应大于80%。球化等级均不低于4级。

    10.2机械性能检验

    按GB规定,测定σb、δ%、HB

    10.3化学成分检验

    随机从铸件上取样,进行C、Si、Mn、Re、Mg元素分析。

    10.4铸件外观、内在缺陷检验

    铸件清理后,应进行外观检查是否有缺陷,在不重要面或非加工面如发现有缺陷,需要修补时,可进行焊补。

    根据要求,铸件应进行无损检测,射线、磁粉、超声波等探伤。

    【上一个】 生产铜铸件时常见的缺陷及其原因分析与防止方法如下 【下一个】 为确保铸件质量应根据铸件不同用途和要求采用不同的检查方法