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。
高強度低合金化孕育鑄鐵鑄鐵平板的成分設計，首先要考慮鐵液碳當量與冷卻速度的影響作用。碳當量過高，鑄件厚壁處冷卻速度緩慢，鑄件厚壁處易產生晶粒粗大、組織疏松，若碳當量過低，鑄件薄壁處易形成硬點或局部硬區，導致切削性能變差。將碳當量控制在3.95％～4.05％，即可保證材質的力學性能，又接近共晶點，其鐵液的凝固溫度范圍較窄，為鐵液實現“低溫”澆注創造了條件；而且有利于削除平板鑄件的氣孔、縮孔缺陷。
其次要考慮合金元素的作用，鉻、銅元素在共晶轉變中，鉻阻礙石墨化，促成碳化物、cujin白口；而銅則cujin石墨化作用，減少斷面白口。兩元素相互作用在一定程度上得到中和，避免在共晶轉變中產生滲碳體而導致鑄件薄壁處形成白口或硬度提高；而在共析轉變中，鉻和銅都可以起到穩定和細化珠光體的復合作用，但各自的作用又不盡相同。以恰當比例配合，能 發揮兩者各自的作用。在含wCr＝0.2％灰鑄鐵中加入wCu＜2.0％，銅不僅cujin珠光體轉變，提高并穩定珠光體量和細化珠光體，cujinA型石墨產生和均化石墨形態；銅還能少許提高含量，wCr＞0.2％灰鑄鐵的流動性，這尤其對殼體薄壁累鑄件有利。復合加入鉻、銅可使鑄鐵平板鑄件致密性進一步提高。
2．嚴把原輔料質量關
入廠原輔材料須進行取樣分析，做到心中有數，不合格的原輔材料投入使用。要保證工作量的原鐵液，選用高碳、低磷、低硫、低干擾（生鐵供應商要有微量元素分析報告單）元素的生鐵；選用純凈的中碳鋼，對其所含成分Cr、mo、Sn、v、Ti、Ni、Cu等微量元素以化驗結果決定取舍，對能穩定珠光體的廢鋼成分優先選用。生鐵和廢鋼經過除銹處理后方能允許使用，附著油污的要經250°烘烤。
對鐵合金、孕育劑同樣采用定點采購，力求成分穩定，塊度（粒度）合格。分類堆放，避免受潮。這樣的要求避免了鑄鐵爐料“遺傳性”帶來的缺陷。
（1）堅持把理論配料（配料計算）和實踐經驗相結合。無論采取試算法還是圖解法，理論上計算的配料數據，不能確定為終配比，還要掌握中頻爐熔化過程中元素的變化規律。如果爐襯屬酸性材料，鐵液溫度＞1500℃，在Si的加入量上只能取下限，而碳取上線。
（2）掌握各種入爐金屬材料的化學成分和各元素燒損與還原規律。對回爐鐵（澆冒口、報廢鑄件）的分類堆放、編號記載，提出成分明確的嚴格要求。爐內還原的元素在配料時減去，爐內燒損的元素配料時補上。
（3）合金元素以一次性配入為原則，除Si以外其它配料時取中限，合金（Mo、Cr、Cu、Sn等）可在熔清扒渣后加入，在酸性爐中燒損少。C、Si在扒渣及孕育時還可以補充。 感應爐熔煉鑄件而言，遵循先增碳后加硅的原則。
（4）對P、S含量的控制，P、S量主要來源于xinsheng鐵，可以通過選擇爐料將P、S量控制在要求范圍內，所以要使xinsheng鐵的wP＜0.06％，wS＜0.04％，這樣在配料計算時P、S量 可以不于考慮。（因鑄件的技術要求：wP≤0.06％，wS≤0.04％）。
（5）凡入爐的所有金屬材料均嚴格按照要求準確計量。
3．電爐熔煉鑄鐵平板的控制
要根據中頻電爐的冶金 性編制合理的熔煉工藝，從裝料。溫度控制及在各不同溫度下加入合金、增碳劑、造渣劑以及出鐵溫度各個環節嚴格控制，力求用短的熔煉時間、小的合金燒損與氧化，達到控制和穩定金相組織，提高鑄件質量的目的。
在生產實踐中，我們將整個熔煉全過程分為三期 溫度進行控制。這里所謂的三期溫度指：熔清溫度、扒渣溫度和出鐵溫度。
熔清溫度：即取樣溫度以前的熔化期，決定著合金元素的吸收與化學成分的平衡，因此要避免高溫熔化加料，避免搭棚“結殼”。否則鐵液處于沸騰或高溫狀態、碳元素燒損加劇，硅元素不斷在還原，鐵液氧化加劇雜質增加，按工藝要求熔化溫度控制在1365℃以下，取樣溫度控制在（1420±10）℃。取樣溫度低了存在鐵合金未熔化完，取的試樣化學成分勢無代表性;溫度過高，合金燒損或還原，還會影響到練期的成分調整。取樣后應控制中頻爐功率。在爐前質量管理儀對化學成分顯示出結果后恰好進入到扒渣溫度。
扒渣溫度: 扒渣溫度是決定鐵液質量的重要環節，因為它與成分穩定、孕育處理的效果密切相關，并直接影響到出鐵溫度的控制。扒渣溫度過高加劇鐵液石墨晶核燒損和硅的還原， 別對酸性爐襯，理論上鐵液含硅偏高后將產生排碳作用，影響按溫度系結晶，存在著產生反白口的傾向；若溫度過低，鐵液長時間被裸露，碳、硅燒損嚴重。再次調整成分時，不僅延長熔煉時間使鐵液過熱，而且易使成分失控，zengda鐵液的過冷度，使正常結晶受到破壞。
出鐵溫度：為保證澆注和孕育的佳溫度，我們一般控制在1520～1550℃。出鐵溫度的高和低都會對鑄鐵的結晶和孕育效果帶來影響，如果溫度過高（超過工藝規定溫度30℃以上），盡管爐前快速分析C、Si也適中,但試澆三角試片白口shendu會過大或部位顯現麻口。出現此種情況即使采取措施向爐內補加碳zengda孕育量，筆者的實踐經驗是效果欠佳，且需在調低中頻功率后，進行爐內降溫處理，即向爐內加入鐵液總量10-15經過烘烤的xinsheng鐵，這樣試片斷口心部麻口 轉為灰口，的白口shendu變小。若持續高溫時間較長，采取如上方法后，仍須履行爐內補碳措施。出鐵溫度按澆注溫度控制，殼體類鑄鐵件合適的澆注溫度為（1440±20）℃，能夠實現“高溫出鐵，適溫澆注”，嚴格掌握和控制住當然好。因為出鐵溫度低將導致澆注溫度低于1380℃，既不利于脫硫、除氣，而且 別影響孕育處理效果。隨著溫度的降低，冷隔、輪廓不清晰等問題明顯增加。
4．鐵液的孕育處理
對生產鑄鐵平板用HT250進行孕育處理，賴以提高材質的耐磨性，使鑄件的組織和性能得以明顯gaishan， 提高各斷面上的硬度值，而且要在穩定厚斷面上的珠光體量方面有相同作用，還可gaishan其壁厚的mingan性和鑄件在機械加工時良好的切削性能，尤其是對防止殼體鑄件的疏松、滲漏有 殊作用。
孕育劑的加入量依生產平板鑄件的壁厚、化學成分和澆注溫度等因素確定，以壁厚處不出現疏松、滲漏，壁厚處不出現硬區為原則。生產實踐表明，Sr、Ba、Ca、Si-Fe孕育劑是提高強度灰鑄鐵為理想的孕育劑，此種孕育劑發揮鋇（Ba）的kangshuai退能力及提高A型石墨占有率，鍶（Sr）的 強xiaochu白口能力，鈣（Ca）和硅（Si）所起的輔助孕育和shentou作用。這種強度組合的孕育劑，是生產高強度鑄鐵孕育處理中較為理想的選擇。
孕育次數與孕育效果的關系，隨孕育次數增加，鑄鐵內部石墨分布均勻程度gaishan，A型石墨占有率和石墨長度區別較大，經兩次以上孕育的A型石墨占有率高，分布均勻，長度適中。 重要的是多次孕育促使非自發晶核數量增多，強化了基體，從而提高并穩定了鑄鐵的強度。
經隨流復合孕育處理，避免鐵液隨流孕育滯后于澆注是控制孕育效果的關鍵。孕育處理后的鐵液應在限定時間內澆注完畢，一般不超過8min，包內二次孕育3～5min孕育效果佳。
