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提高鑄件質量!爐前處理鐵液的5個方法!

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在鑄造合金家族中,各類鑄造合金的發展取決于其優勢的發揚和劣勢的抑制。鑄鐵 與鑄鋼、有色合金相比,鑄造性能較,。因此,鐵液的利用率高,產品的適用面廣。


   在材質競爭中,提高鑄鐵的強度、增加強韌性、消除內在缺陷,對于減輕鑄件重量,延長服役期,節約材料是非常重要的。為了保證鑄鐵性能的可靠性和穩定性,首先必需有良好的鐵液質量。因此,一定要做好爐前處理!


1. 脫硫

   鐵液脫硫可減少球化劑用量和鑄件中硫化物夾渣的數量。發達國家球鐵生產幾乎全部采用脫硫工藝,要求脫硫后S≤0.01%,我國條件下,目標位為S≤0.02%,錫柴和常柴可達到S≤0.015%。


   包底Na2CO3沖入法處理,方法簡便但脫硫率低,效果不穩定,處理時煙塵污染環境,對咽喉有刺激性。在規模生產的球鐵車間,宜將脫硫劑置于液面,采用機械攪拌法、搖包法或氣動攪拌法進行脫硫。其中氣動法較為簡單,動力消耗少,最為流行。氣動脫硫裝置可設于前爐上游,進行連續脫硫,亦可在爐前單包間斷脫硫。氣動源多為N2。


   脫硫劑分CaC2系和CaO兩大類。CaC2脫硫效果好,可將硫由0.04~0.06%降至0.01%以下,浮渣呈顆粒狀易于去除,只是它的價格貴、熔點高,又礙于運輸和保管,故限于近點供應。CaO系使用較為普遍。無論是那一系脫硫劑,都應具有抗潮、防爆的特性?;钚訡aO經表面成膜處理,并加添加劑制成的復合脫硫劑,不受潮,去硫效率高,氣動法脫硫,脫硫率在60~90%。產量不大的工廠,單包沖入法脫硫應采用低熔點復合脫硫劑,脫硫率為30~50%,此時脫硫渣呈熔融狀。

氣動脫硫后,鐵液進入感應爐提溫。


2. 除渣

   除渣過程可在包中或感應爐內進行。將除渣劑(聚渣劑)撒于液面即時形成一熔融層,起覆蓋和聚渣作用。除渣劑受熱膨化,在熔融層中產生許多小孔,起良好的保溫作用。


   除渣劑分低、中、高三檔。由原礦經簡單破碎、過篩的產品屬于低檔,各省均產?,F已不被鑄造廠看好。中檔除渣劑對原礦有所選擇,增加了水洗等工序,能滿足鑄件的基本要求,為多數工廠接受。進口的高檔除渣劑,選優質礦源,加工工序有別于一般。該產品撒于液面即迅速散布,覆蓋整個液面,除渣能力超卓,用量少,不粘爐襯與澆包,用棍即可將熔融渣層整體挑起,清渣方便徹底,近三年來已開始受國內業界的重視。


3. 球化

   球化處理仍以包內沖入法為主。選用球化劑需視熔爐、出鐵溫度,脫硫與否和球鐵類型等而定。一般而言,沖天爐鐵液選用Mg7~9%,RE3~7%的球化劑,感應爐鐵液選用低Mg(5~6%),低RE(1.5~2.5%)球化劑,亦有的廠仍用Mg8RE3球化劑。JB/T9228-1999標準,對Mg 和RE的成分范圍偏差規定為±1%,有些廠標已縮小為±0.5%,對Ca、Al等亦有明確規定。球化劑質量中,應重視MgO含量、成分的偏析程度以及粒度的集中度。凡是粒度不勻,粉末多,色澤發暗的球化劑不宜選用。


   原則上,只要掌握好鐵液的化學成分和孕育環節,采用上述球化劑即可生產鑄態球鐵。但亦有工廠采用鑄態球鐵用球化劑。一般,在鑄態鐵素體球化劑中含有Ba和Bi,在鑄態珠光體球化劑中含有Ba和Sb,但對于QT700-2以上的重要曲軸類鑄件,不推薦使用含Sb球化劑,此時應通過調整Cu、Mo等的含量來控制基體。必須指出,不管是否采用鑄態球化劑,孕育永遠是不可忽視的重要環節。


   重稀土含鎂球化劑用于厚壁球鐵件,為了防止球化衰退和石墨畸變,還應當調低Si量,采取增加石墨球數,細化石墨球徑的工藝手段。


   蓋包處理法大大減少了處理時的煙光污染,是一種節省球化劑、保證球化質量的簡便工藝,值得推廣。在鋼液喂絲技術的啟發下,喂絲球化經過試驗已成功用于新興鑄管公司等企業。喂絲球化是由喂絲機將合金包芯線連續不斷地向澆包底部送進,進行球化處理的一種工藝。該工藝可精確控制殘余鎂量,具有一高三少即球化質量高、渣量少、溫降少、污染少的特點。包芯線外皮為0.3mm厚的冷軋鋼皮,芯材一般為含Mg25~30%,并有Ca、Ba、(RE)等的復合成分。喂絲法成本比沖入法低20~40%,對大批量生產的鑄管廠、汽車鑄造廠等很有吸引力。目前,國內已有多家單位能成套供應喂絲機和包芯線,包芯線分球化、蠕化、孕育、脫硫、增碳和合金化等多個品種。


   型內球化是在澆道內設一反應室,鐵液邊流過邊發生球化反應。型內球化勞動條件好,氧化損失少,Mg吸收率高達80%,克服了球化衰退與孕育衰退,提高了球鐵性能。型內球化對鐵液硫量要求嚴格,鑄件的工藝出品率低。七十年代國內曾有應用,現已不見于生產。


4. 孕育

   孕育是提升鑄鐵質量的重要環節。經過十多年的努力,我國孕育劑基本實現了系列化和商品化。時下,國內孕育劑主要是硅系和碳硅系。


   硅系孕育劑熔點低,適合于碳高碳低,硫高硫低的各種鐵液,應用最廣。特殊硅鐵的孕育作用強,用量少,引起鐵液化學成分的波動小,鑄鐵質量穩定。覆蓋面大的首推FeSi-Ba-Ca,它明顯增加共晶團數,抑制灰鐵中的D、E型石墨而促進A型石墨的形成,提高球化級別,Ba,尤其是Ba、Ca共存時,抗衰退性好。FeSi-Sr是薄壁發動機零件適用的孕育劑,有很優秀的防白口能力,而不明顯增加共晶團數,因此可根除因縮松而招致滲漏的弊病。球鐵生產中,由于Ce的存在,Sr的孕育效果受到削弱。含Zr硅鐵有類似于含Ba硅鐵的作用,而表現得較弱。但Zr有除氣功能和微合金化作用,對鑄鐵的力學性能起穩定作用。含Zr硅鐵的熔點高,故常Zr-Mn共存,以降低其熔點。高Ca的孕育劑,如CaSi,兼有脫硫脫氧和防白口及增加石墨核的作用,在二十世紀五、六十年代多有使用,后來由于焦碳和鐵液質量的改善,CaSi已很少單獨使用,偶見于與FeSi或FeSiRE復合使用。碳硅孕育劑中的碳(石墨)使這種孕育劑有十分優秀的防止白口能力。對由高溫鐵液生產邊角多、壁厚較薄的灰鐵件時,較為適用。水壓薄壁件,有防滲漏要求時,亦可作為選項。球鐵生產中,碳硅孕育劑不應使用。


   出鐵槽大劑量孕育由各種形式的后孕育所替代是孕育方法發展的大趨勢。后孕育要講究孕育劑的粒度大小和粒度均勻性,特別是包口隨流孕育和澆注流噴射孕育時,粒度偏大,熔吸不良將在鑄件中產生硬點、晶間夾雜物等缺陷。當采用高效孕育劑時,切忌孕育過量、以防縮孔、氣孔和石墨偏聚現象的發生。


   型內孕育有多種方法,目前大多采用的是將塊狀孕育劑放在直澆道底部進行過流孕育,這種方法抓住了孕育的形核峰機,理論上可獲得**的孕育效果。


5.合金化

   鑄鐵常用的合金元素有Si、Mn、Cu、Cr、Mo、Ni、Sn、Sb、V、Ti、P等。其中Si、Mn、Cr、Mo、P以鐵合金形式加入,Cu、Ni、Sb、Sn以金屬形式加入,V、Ti以鐵合金或VTi生鐵形式加入。加入時機在爐后(沖天爐)、爐內(感應爐)還是爐前,需視它們的熔點、氧化性和密度等而定。為了便于高熔點鐵合金的熔吸,除控制粒度外,采用發熱合金劑或喂絲加入法是比較理想的措施。


   實踐表明,將一部分FeMn、FeCr與硅系孕育劑一起加入,對孕育有加權作用。在可能的情況下,推遲低合金化元素的加入時機,對性能影響有利。

轉自:鑄造論壇