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球墨鑄鐵熔煉及球化處理要點

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發表時間:2024-02-26 10:31

球墨鑄鐵件要嚴格控制化學成分,否則難以達到客戶要求。要從原材料的選擇、熔煉工藝的制定、溫度的控制、爐前球化孕育處理等方面嚴格把控工藝。 下面讓河南省化工機械制造有限公司的小編為大家整理一下球墨鑄鐵熔煉及球化處理的要點!


    一、生產的基本條件 


     1.1 熔煉設備


    鑄態鐵素體球鐵對原鐵水的質量要求是:化學成分穩定,符合設計要求;好的冶金質量,潔凈,無氧化現象;高的出鐵溫度(一般1500-1550℃)。


     1.2 造型設備


    球墨鑄鐵凝固時有石墨析出,膨脹量大,生產上可利用這一特點,采用剛性鑄型,避免鑄型脹大,獲得致密、無縮孔,無宏觀縮松的鑄件。


    二、原材料的控制  


    2.1 鑄造生鐵


    生鐵應高碳低硅、低磷低硫。干擾元素少。但如含有干擾元素,就導致球化不良。對石墨片粗大、渣氣孔較多的生鐵也就盡量不用或少用。選定生鐵時,首先要根據球鐵的基體要求及回爐料用量來確定生鐵的硅量(定牌號)。其次,根據韌性要求和熱處理與否限定錳量(定分組)。生鐵中的磷硫量則越少越好。磷的分級和硫的分類,各種生鐵的界定量不太一樣。球鐵用生鐵有特級磷(P≤0.05%)和特類硫(S≤0.02%)。煉鋼生鐵有特類硫(S≤0.02%),但磷一般較高。鑄造生鐵沒有特級磷和特類硫,其一級磷和一類硫分別為≤0.06%和≤0.03%。


    2.2 回爐料


    回爐鐵用生產的球鐵澆冒口和廢品鑄件,杜絕使用市場收購的廢舊鑄鐵件。


    2.3 廢鋼


    廢鋼主要是用來調整碳量,或是用于廢鋼增碳生產球鐵的主要原材料,應是成分明確的無銹碳素鋼,杜絕使用合金鋼或來歷不明的廢鋼。   


    2.4 球化劑、孕育劑


    球化劑要求成分穩定、均勻。它的選用應根據熔煉設備、鐵液的含硫量、鐵水出爐溫度的不同而定。使用沖天爐生產時,因鐵水溫度相應較低,硫量較高,鐵液純凈度較差,因此,要選用含稀土、鎂含量較高的球化劑,通常選用Mg7-9%,Re5%或7%的球化劑;而電爐生產時,由于鐵水溫度達到要求,鐵水冶金質量好,純凈度高,應選用稀土、鎂含量較低的球化劑一般選用含Mg6-8%,Re2-4%的球劑,薄小件選用Mg5-7%,Rel-3%的球化劑。


    孕育劑是球鐵生產環節中的重要鐵合金材料,球化處理后加入孕育劑不僅能消除滲碳體,而且還可以提高球化率、細化石墨球,使之圓整、分布均勻。實踐證明,孕育效果和孕育劑的成分有很大關系。目前,國內應用最多的是75硅鐵,有些單位采用含有鋇、鍶、鈣、鋁、鉍等元素組成的長效復合孕育劑,如硅鋇、硅鍶、硅鈣等。   


    三、爐前控制      


    3.1   化學成分的選擇


    眾所周知,球鐵的組織和性能與化學成分組成有著密切的關系。所謂球鐵的成分設計主要就是碳和硅,其他如錳、磷、硫是靠原材料加以控制。     


    3.1.1   碳、硅


    生產鑄態鐵素體球鐵是采用高碳、低硅,大孕育量的方法。碳、硅元素對球鐵性能有較大影響。通常是以碳當量來綜合考慮。碳當量的選擇主要著眼于改善鑄造性能、消除鑄造缺陷,獲得健全鑄件和高的機械性能。我公司鑄態鐵素體球鐵要求鐵素體基體組織含量大于80%,且不允許有滲碳體存在。因此在設計碳當量時應以鑄件不出現石墨飄浮,不出白口,保證球化為準則,碳當量控制在4.3-4.8%,其中碳為3.3-3.9%,原鐵水硅量為1.2-1.6%,終硅量為2.6-3.0%。但硅量不宜過高,因為硅強化鐵素體基體,使之變脆,塑性韌性下降。   


    3.1.2   錳


    錳是促進珠光體生成的元素,它固溶鐵素體中提高強度降低韌性,對生產鑄態鐵素體球鐵是不利的,因此要求錳盡可能的低,控制含錳量低于0.4%,薄小件低于0.2%。


    3.1.3   磷、硫     


    磷、硫都是有害元素,磷高易在基體晶界上形成磷共晶,使材質的伸長率下降,脆性增加。硫高會造成球化元素殘留量少而導致球化不良,以及鑄件產生皮下氣孔,夾渣等鑄造缺陷。我們控制磷含量0.06%以下,球化處理前原鐵水含硫量0.04%以下,處理后小于0.02%。


    3.1.4   鎂、稀土殘留量


    鐵水中應有一定的鎂和稀土元素的殘留量才能保證石墨成球。鎂在鐵水中主要起球化作 用,稀土主要是除氣,脫硫和中和干擾元素,起到凈化鐵水的作用。鎂和稀土又是強烈形成碳化物元素,如果殘留量過高,惡化石墨形態,增大鑄件白口傾向和夾渣、縮孔、皮下氣孔等鑄造缺陷。因此,在生產鑄態鐵素體球鐵件時,在保證球化良好的情況下,應盡可能降低鎂和稀土的殘留量,這一點對于薄小件尤為重要。通常殘留鎂量控制在0.03-0.05%,殘留稀土量控制在0.02-0.03%。     


    3.2   球化及孕育處理   


    球化處理  



    為保證球化處理成功,須注意以下幾點:     


    1)鐵水包的結構要適應工藝要求,一般鐵水包的內腔高度與內徑之比值為1.0-1.2,有利于鎂和稀土元素的吸收。包底應搪成凹坑或堤壩式。     


    2)球化劑破碎成適當大小的粒度。粒度過小,容易浮起,氧化;過大,則溶解速度過慢,延長反應時間,鐵水降溫大。粒度的大小視每次處理的鐵水量而言。球化劑**當天破碎、當天使用,不要久放或受潮。     


    3)球化劑的加入量要根據熔煉工藝、出鐵溫度和原鐵水的含硫量來決定。     


    4)電爐熔煉時,出鐵前要將渣扒凈。     


    5)球化處理方法要合理。我們采用沖入法,球化劑放入包坑內,應搗緊,上面覆蓋孕育硅鐵、鑄鐵屑。不要在鐵水包紅熱時放入球化劑,以免氧化,失去球化能力,出鐵時,鐵水流不能直接沖入球化劑。鐵水流不能太大太小,不能斷流。出鐵量要盡量準確,上下不能有5%的誤差。球化反應結束后,要盡快放入集渣劑,攪拌扒渣,迅速進行后續孕育處理與澆注。  


    孕育處理



    孕育處理的作用主要是消除球化元素造成的白口傾向,促進石墨析出,提高球化率、細化石墨球,使之分布均勻。不同的孕育劑,不同的加入量,不同的孕育處理方法和不同的孕育處理時間對球鐵機械性能都有較大影響。



    目前國內處企業采用孕育劑和孕育方法不盡相同,但都強調要采有瞬時孕育工藝,強化孕育效果,保證鐵水在較長時間直至澆注完畢處在良好的孕育狀態。


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