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+ K# o! b9 Y6 e" J O6 o# y/ ~
/ r, I2 H' b- w2 t球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝
1 設(shè)備選擇
# F$ ^- _( C: ^( ^
7 g) U6 }# q! T( Z) u1.1 熔煉設(shè)備選擇
; w3 i. C1 E5 N, L( r 熔煉設(shè)備的選用首先是在滿足生產(chǎn)需要的前提下,遵循高效、低耗的原則。感應(yīng)電爐的優(yōu)點(diǎn)是:加熱速度快,爐子的熱效率較高,氧化燒損較輕,吸收氣體較少。因此,用中頻電爐熔煉,可避免增硫、磷問(wèn)題,使鐵水中P不大于0.07%、S不大于0.05%。) c6 ]. G& r4 Q8 O' E. ?
1.2 球化包的確定
2 X9 w1 M4 A% _& p 為了提高球化劑的吸收率,增加球化效果,球化處理包應(yīng)比一般鐵液包深。球化包的高度與直徑之比確定為2:1。! Q5 N$ H) H6 t2 T, G4 N, ]; @# q
: A* g3 E! R- H6 Y3 D8 o2 原材料選擇
. o7 f! V/ o1 j' C. o
& m# ~0 X6 k, ^- b; ]: U0 m& b2.1 爐料選擇
$ d- g( D+ y, Y6 E 球鐵球化劑的加入效果條件是:高碳、低硅、大孕育量。為了穩(wěn)定化學(xué)成分和有效地控制促進(jìn)白口化元素和反球化元素,保證熔煉鐵水的質(zhì)量,選用張鋼Z14生鐵,其化學(xué)成分:C>3.3%,Si 1.25%~1.60%,P≤0.06%,S≤0.04%。
* U. Y C! i) v# ~ d# K+ Q2 v2.2 球化劑的選擇
. Z/ [2 o* p1 d! [$ `% e 球化劑的選用應(yīng)根據(jù)熔煉設(shè)備的不同,即出鐵溫度及鐵液的純凈度(如含硫量、氧化程度等)而定。我國(guó)最常用的是稀土鎂硅鐵球化劑,采用這種球化劑處理時(shí),由于合金中含硅量較高,可顯著降低鎂處理時(shí)反應(yīng)的劇烈程度。同時(shí)也能因增硅而有些孕育作用。電爐生產(chǎn)時(shí),因溫度相對(duì)較高,所用球化劑的化學(xué)成分見(jiàn)表1。 表1 球化劑FeSiMg8Re7化學(xué)成分/ V( C% F& f+ i& |
項(xiàng)目 出鐵溫度 & \! [# q, v: X& e( T4 s
/℃
, e4 Z" A* u! T
& {* |4 ]3 t/ m% }1 o& ?) [S % 球化劑成分/%
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Re
. J+ V9 L2 e5 e; x5 }" [1 R! }( YSi
% Z% \/ W+ w2 C; D! y, A; b8 M電爐 1420~1480
% I" i* c: j; R% c( c7 J≤0.04 7.0~9.0 6.0~8.0 ≤44.0 " q2 I( K9 U. T! t! ]5 p/ v+ D
& a2 D R7 e1 N. |& ^
3 爐前控制6 ~) B% d/ d) l$ b) q% b
# F' l# d! l# u9 `8 A$ ~3.1 化學(xué)成分選擇
- w: d! P4 c9 O( X. P; R4 u 球鐵原鐵液應(yīng)高碳、低硅、低硫、低磷。控制好硫的含量,是生產(chǎn)球鐵的一個(gè)重要條件。幾種牌號(hào)的球鐵的化學(xué)成分見(jiàn)表2。?
+ \) a+ ^% K8 q3 O3.2 球化和孕育處理3 X% b/ [! ?" t# v; \
球化劑加入量應(yīng)根據(jù)鐵液成分、鑄件壁厚、球化劑成分和球化處理過(guò)程的吸收率等因素分析比較確定。一般為1.6%~2.0%,若球化劑放置時(shí)間較長(zhǎng),則應(yīng)適量多加。球化反應(yīng)控制的關(guān)鍵是鎂的吸收率,溫度高,反應(yīng)激烈,時(shí)間短,鎂燒損多,球化效果差;溫度低,反應(yīng)平穩(wěn),時(shí)間長(zhǎng),鎂吸收率" V1 b7 i, g' k4 O
表2 球鐵化學(xué)成分 %% t1 l( \; ?2 ]' O! ?8 M. m
牌 號(hào) C Si Mn S P " ~1 z% h( h5 Q4 u1 }2 ]
QT400~18
' g" i9 `9 z1 J1 u% k7 f( h球化前
* i; ~6 ?- p6 G O# L; G% h* L . V1 D" [6 Q& t- e' C3 i: s9 \: v# A
球化后
: n) [/ i( O! ?# y( u8 n6 Q3 @: ]2 r, G. f9 c' @0 C
3.6~4.1 0.9~1.2 ≤0.4 ≤0.05 ≤0.07
* I. j, X( T! e$ a' p3.5~4.0 2.6~3.2' w( l J# Q0 u
≤0.02
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& h! Y/ m( E& s6 D& D- CQT450~10" p0 H! h- }) q$ i
球化前
- ]! a+ M# D4 ^/ D% b9 K& A 球化后
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3.6~4.1 0.9~1.2 ≤0.4 ≤0.05 ≤0.07 6 L. R& R% x5 z+ z1 R. s2 g
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QT600~35 q/ k8 m% M; }1 |: p
球化前
) e' O/ ` y( t 球化后
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QT700~2
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球化后
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6 C3 ~0 |+ R, P6 g3 c4 r6 Z8 ]3.5~3.8 2.1~2.5
. S! O/ p2 j$ I1 @( g. W≤0.023 f4 c" \, j `4 R
$ O. r: S3 K7 |
- L) R" `7 P! b高,球化效果好。因此,一般在保證足夠澆注溫度的前提下,宜盡可能降低球化處理溫度,控制在1420~1450℃。球化劑要砸成小塊,粒度一般在5~25mm,加在包底,再在上面加硅鐵和鐵屑。孕育處理是球墨鑄鐵生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它不僅促進(jìn)石墨化,防止自由滲碳體和白口出現(xiàn),而且有助于球化,并使石墨變得更細(xì)小,更圓整,分布均勻,從而提高球墨鑄鐵的力學(xué)性能。孕育劑一般多采用FeSi75,其加入量根據(jù)對(duì)鑄件的力學(xué)性能要求,一般為0.8%~1.0%。孕育劑的粒度根據(jù)鐵液量多少,一般砸成5~25mm的小塊。孕育劑應(yīng)保持干凈、干燥。
! y& G- E$ m2 c2 p$ g0 C$ C 球化劑和孕育劑要在出鐵前加入包中,在連續(xù)生產(chǎn)時(shí),剛出完前一爐鐵后,包很熱,過(guò)早加入會(huì)使其粘結(jié)在包底而削弱球化和孕育效果。為了延遲球化反應(yīng)時(shí)間,增強(qiáng)球化和孕育效果,要在球化劑和孕育劑的上面覆蓋一層鐵屑。球化處理的方法較多,一般多采用操作簡(jiǎn)便的沖入法處理球鐵。
2 S3 Y# ^2 t6 ?% c& Z/ {% f3.3 球化效果爐前檢驗(yàn)
6 ]8 u4 y- e! l# i 爐前檢驗(yàn)孕育、球化效果好壞,一般采用三角試樣。澆注三角試樣,冷至暗紅色,淬水冷卻,砸斷后觀察斷口。斷口銀白色,尖端白口,中心有疏松,兩側(cè)凹縮,同時(shí)砸斷時(shí)有電石氣味,敲擊聲和鋼相似,則球化良好,否則球化不良。
8 F8 ?8 F$ M1 {3.4 澆注
6 H4 I9 r/ e7 A+ r! C0 G" L 由于球鐵液容易出現(xiàn)球化衰退,因此,鐵液球化處理后要盡快澆注,一般在處理后15min內(nèi)澆注完畢,不會(huì)有球化衰退問(wèn)題。 4 結(jié) 語(yǔ)7 X! |% U' m6 M
在生產(chǎn)中,用Z14號(hào)生鐵作原材料,中頻感應(yīng)電爐熔化鐵水,控制鐵水化學(xué)成分為:C3.5%~3.99%,Si1.2%~1.5%,P<0.06%,S<0.05%。采用高度與直徑之比為2∶1的球化包,把球化劑與孕育劑砸成10~20mm小塊,球化劑按1.8%,孕育劑按0.9%比例,向包內(nèi)先加球化劑,再加孕育劑,最后在上面覆蓋干燥的鐵屑。鐵水在爐中升溫到1480℃左右出鐵,待反應(yīng)結(jié)束后10min內(nèi)澆注完畢。生產(chǎn)的φ530mm軋機(jī)用球墨鑄鐵梅花套管,其化學(xué)成分為:C3.5%~3.8%,Si2.2%~2.6%,Mn0.6%~0.8%,S≤0.02%,P<0.07%,各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均達(dá)到較高要求,使用效果相當(dāng)理想。使用1年后證明,球墨鑄鐵本身具有高強(qiáng)度、耐磨、抗熱疲勞等特性,能完全起到軸聯(lián)接作用;能大大減小噪音、改善工人勞動(dòng)環(huán)境;當(dāng)過(guò)冷鋼等超負(fù)荷情況下,梅花套管能自動(dòng)破裂,起到過(guò)載安全保護(hù)作用;還能顯著延長(zhǎng)軋輥和梅花軸的使用壽命。同期相比,軋輥消耗降低8%,梅花軸消耗降低11%,連同設(shè)備維修工時(shí)減少而使同期產(chǎn)量的提高,共取得經(jīng)濟(jì)效益近7萬(wàn)元。AAA*球化劑:我國(guó)廣泛采用的球化劑是稀土鎂合金。鎂是重要的球化元素,但它密度小(1.73g/cm3)、沸點(diǎn)低(1120℃),若直接加入鐵液,鎂將浮于液面并立即沸騰,這不僅使鎂的吸收率降低,也不夠安全。稀土元素包括鈰(Ce)、鑭(La)、鐿(Yb)和釔(Y)等十七種元素。稀土的沸點(diǎn)高于鐵水溫度,故加入鐵水中沒(méi)有沸騰現(xiàn)象,同時(shí),稀土有著強(qiáng)烈的脫硫、去氣能力,還能細(xì)化組織、改善鑄造性能。但稀土的球化作用較鎂弱,單純用稀土作球化劑時(shí),石墨球不夠圓整。稀土鎂合金(其中鎂、稀土含量均小于10%,其余為硅和鐵)綜合了稀土和鎂的優(yōu)點(diǎn),而且結(jié)合了我國(guó)的資源特點(diǎn),用它作球化劑作用平穩(wěn)、節(jié)約鎂的用量,還能改善球鐵的質(zhì)量。球化劑的加入量一般為鐵水質(zhì)量的1.0%~1.6%。& ~/ Z" s- {2 L w# O, Y
孕育劑:促進(jìn)鑄鐵石墨化,防止球化元素造成的白口傾向,使石墨球圓整、細(xì)化,改善球鐵的力學(xué)性能。常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵,加入量為鐵水質(zhì)量的0.4%~1.0%。由于球化元素有較強(qiáng)的白口傾向,故球墨鑄鐵不適合鑄造薄壁小件。' I$ d g' [! ?) ?$ v' L: P* o
球化處理:以沖入法最為普遍,如圖1-50所示。將球化劑放在鐵液包的堤壩內(nèi),上面鋪硅鐵粉和稻草灰,以防球化劑上浮,并使其緩慢作用。開(kāi)始時(shí),先將鐵液包容量2/3左右的鐵液沖入包內(nèi),使球化劑與鐵液充分反應(yīng)。爾后,將孕育劑放在沖天爐出鐵槽內(nèi),用剩余的1/3包鐵液將其沖入包內(nèi),進(jìn)行孕育。4 d8 ?8 s: n( p
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BBB*由于原鐵液含硫量較高,不可能達(dá)到<0 018%的要求,球化劑的加入量需考慮去硫耗鎂量。碳硫分析儀的快速測(cè)定,能及時(shí)提供原鐵液的含硫量,試驗(yàn)中原鐵液的含硫量在0 02%~0 03%,去硫耗鎂量在0 0076%上下波動(dòng),這在工藝上是可以接受的。: M; D& u8 K2 k' _' _" g& {; s
球化劑的用量直接影響殘余鎂量的多少。如果球化劑加入量過(guò)多,就會(huì)引起殘余鎂量過(guò)多,雖然不致于影響球化合格率(球徑大小仍屬正常),但是它會(huì)增加收縮,引起脆性。同時(shí)由于原鐵液含錳量偏高,球化劑加入量過(guò)多,較易出現(xiàn)碳化物,白口傾向嚴(yán)重,導(dǎo)致球數(shù)合格率的下降;如果球化劑加入量過(guò)少,就會(huì)導(dǎo)致殘余鎂量不足,影響球化的合格率,球數(shù)合格率也會(huì)降低。表1是在正常試驗(yàn)情況下的結(jié)果,并說(shuō)明如下:①球化劑加入量1 4%時(shí),由于殘余鎂量不足,出現(xiàn)蠕蟲(chóng)狀石墨;②加入量1 8%時(shí),由于殘余鎂量過(guò)多,出現(xiàn)碳化物,導(dǎo)致球數(shù)下降,不過(guò)二者球徑大小仍合乎要求;③球化合格率非球化率
( J) `9 p; [* Z* ]鑄鐵牌號(hào)表示方法 鑄鐵牌號(hào)表示方法
9 F* J, j! l+ |( \- D' \* ^1.
4 k3 A7 A( c% V A( i鑄鐵牌號(hào)表示方法6 Z, s; q/ c5 {3 |" P' T
1.
$ R5 ?, R7 N8 c8 [( W1各種鑄鐵代號(hào)& j m G; {2 D6 V0 E& ?
各種鑄鐵代號(hào),由表示該鑄鐵特征的漢語(yǔ)拼音字的第一個(gè)大寫(xiě)正體字母組成,當(dāng)兩種鑄鐵名稱的代號(hào)字母相同時(shí),可在該大寫(xiě)正體字母后加小寫(xiě)正體字母來(lái)區(qū)別,同一名稱鑄鐵,需要細(xì)分時(shí),取其細(xì)分特點(diǎn)的漢語(yǔ)拼音字第一個(gè)大寫(xiě)正體字母,排列在后面。其代號(hào)見(jiàn)附錄A(補(bǔ)充件)。4 m, b- h6 P# }5 i7 j/ m6 ^7 b
1.
. {) O4 i$ k' x6 [+ p2元素符號(hào)、名義含量及機(jī)械性能
8 [+ a# n3 M" F5 R7 O5 M% P合金化元素符號(hào)用國(guó)際化學(xué)元素符號(hào)表示,混合稀土元素符號(hào)用“R”表示。含量及機(jī)械性能用含量。5 Z: Y- L4 W3 ?" L! M* k
1.2.1在牌號(hào)中常規(guī)碳、硅、錳、硫、磷元素,一般不標(biāo)注,有特殊作用時(shí),才標(biāo)注其元素符號(hào)及含量。' ?4 y- I; Z6 ?
1.2.2合金化元素的含量大于或等于1%時(shí),用整數(shù)表示,小于1%時(shí),一般不標(biāo)注,只有對(duì)該合金特性有較大影響時(shí),才予標(biāo)注。
7 }7 S) T& e' x& ?3 n' M1.2.3合金化元素按其含量遞減次序排列,含量相等時(shí)按元素符號(hào)的字母順序排列。
4 f5 S. s! Q. S, r4 }! h1.2.4牌號(hào)中含量的修約規(guī)則按GB1.1-81《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則& \- M0 p$ H/ `, O% j
編寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)的一般規(guī)定》附錄C。
! Q( k- P6 D9 c- g8 @1.2.5牌號(hào)中代號(hào)后面的一組數(shù)字,表示抗拉強(qiáng)度值;有兩組數(shù)字時(shí),第一組表示抗拉強(qiáng)度值,第二組表示延伸率值,兩組數(shù)字間用“-”隔開(kāi)。
7 E( `. h! V1 W1.2.6當(dāng)牌號(hào)中標(biāo)注元素符號(hào)及含量還需標(biāo)注抗拉強(qiáng)度時(shí),抗拉強(qiáng)度值置于元素符號(hào)及含量之后,之間用“-”隔開(kāi)。8 m+ l; `6 `8 g- P, d# t
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