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球墨铸铁熔炼及球化处理要点

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发表时间:2024-02-26 10:31

球墨铸铁件要严格控制化学成分,否则难以达到客户要求。要从原材料的选择、熔炼工艺的制定、温度的控制、炉前球化孕育处理等方面严格把控工艺。 下面让河南省化工机械制造有限公司的小编为大家整理一下球墨铸铁熔炼及球化处理的要点!


    一、生产的基本条件 


     1.1 熔炼设备


    铸态铁素体球铁对原铁水的质量要求是:化学成分稳定,符合设计要求;好的冶金质量,洁净,无氧化现象;高的出铁温度(一般1500-1550℃)。


     1.2 造型设备


    球墨铸铁凝固时有石墨析出,膨胀量大,生产上可利用这一特点,采用刚性铸型,避免铸型胀大,获得致密、无缩孔,无宏观缩松的铸件。


    二、原材料的控制  


    2.1 铸造生铁


    生铁应高碳低硅、低磷低硫。干扰元素少。但如含有干扰元素,就导致球化不良。对石墨片粗大、渣气孔较多的生铁也就尽量不用或少用。选定生铁时,首先要根据球铁的基体要求及回炉料用量来确定生铁的硅量(定牌号)。其次,根据韧性要求和热处理与否限定锰量(定分组)。生铁中的磷硫量则越少越好。磷的分级和硫的分类,各种生铁的界定量不太一样。球铁用生铁有特级磷(P≤0.05%)和特类硫(S≤0.02%)。炼钢生铁有特类硫(S≤0.02%),但磷一般较高。铸造生铁没有特级磷和特类硫,其一级磷和一类硫分别为≤0.06%和≤0.03%。


    2.2 回炉料


    回炉铁用生产的球铁浇冒口和废品铸件,杜绝使用市场收购的废旧铸铁件。


    2.3 废钢


    废钢主要是用来调整碳量,或是用于废钢增碳生产球铁的主要原材料,应是成分明确的无锈碳素钢,杜绝使用合金钢或来历不明的废钢。   


    2.4 球化剂、孕育剂


    球化剂要求成分稳定、均匀。它的选用应根据熔炼设备、铁液的含硫量、铁水出炉温度的不同而定。使用冲天炉生产时,因铁水温度相应较低,硫量较高,铁液纯净度较差,因此,要选用含稀土、镁含量较高的球化剂,通常选用Mg7-9%,Re5%或7%的球化剂;而电炉生产时,由于铁水温度达到要求,铁水冶金质量好,纯净度高,应选用稀土、镁含量较低的球化剂一般选用含Mg6-8%,Re2-4%的球剂,薄小件选用Mg5-7%,Rel-3%的球化剂。


    孕育剂是球铁生产环节中的重要铁合金材料,球化处理后加入孕育剂不仅能消除渗碳体,而且还可以提高球化率、细化石墨球,使之圆整、分布均匀。实践证明,孕育效果和孕育剂的成分有很大关系。目前,国内应用最多的是75硅铁,有些单位采用含有钡、锶、钙、铝、铋等元素组成的长效复合孕育剂,如硅钡、硅锶、硅钙等。   


    三、炉前控制      


    3.1   化学成分的选择


    众所周知,球铁的组织和性能与化学成分组成有着密切的关系。所谓球铁的成分设计主要就是碳和硅,其他如锰、磷、硫是靠原材料加以控制。     


    3.1.1   碳、硅


    生产铸态铁素体球铁是采用高碳、低硅,大孕育量的方法。碳、硅元素对球铁性能有较大影响。通常是以碳当量来综合考虑。碳当量的选择主要着眼于改善铸造性能、消除铸造缺陷,获得健全铸件和高的机械性能。我公司铸态铁素体球铁要求铁素体基体组织含量大于80%,且不允许有渗碳体存在。因此在设计碳当量时应以铸件不出现石墨飘浮,不出白口,保证球化为准则,碳当量控制在4.3-4.8%,其中碳为3.3-3.9%,原铁水硅量为1.2-1.6%,终硅量为2.6-3.0%。但硅量不宜过高,因为硅强化铁素体基体,使之变脆,塑性韧性下降。   


    3.1.2   锰


    锰是促进珠光体生成的元素,它固溶铁素体中提高强度降低韧性,对生产铸态铁素体球铁是不利的,因此要求锰尽可能的低,控制含锰量低于0.4%,薄小件低于0.2%。


    3.1.3   磷、硫     


    磷、硫都是有害元素,磷高易在基体晶界上形成磷共晶,使材质的伸长率下降,脆性增加。硫高会造成球化元素残留量少而导致球化不良,以及铸件产生皮下气孔,夹渣等铸造缺陷。我们控制磷含量0.06%以下,球化处理前原铁水含硫量0.04%以下,处理后小于0.02%。


    3.1.4   镁、稀土残留量


    铁水中应有一定的镁和稀土元素的残留量才能保证石墨成球。镁在铁水中主要起球化作 用,稀土主要是除气,脱硫和中和干扰元素,起到净化铁水的作用。镁和稀土又是强烈形成碳化物元素,如果残留量过高,恶化石墨形态,增大铸件白口倾向和夹渣、缩孔、皮下气孔等铸造缺陷。因此,在生产铸态铁素体球铁件时,在保证球化良好的情况下,应尽可能降低镁和稀土的残留量,这一点对于薄小件尤为重要。通常残留镁量控制在0.03-0.05%,残留稀土量控制在0.02-0.03%。     


    3.2   球化及孕育处理   


    球化处理  



    为保证球化处理成功,须注意以下几点:     


    1)铁水包的结构要适应工艺要求,一般铁水包的内腔高度与内径之比值为1.0-1.2,有利于镁和稀土元素的吸收。包底应搪成凹坑或堤坝式。     


    2)球化剂破碎成适当大小的粒度。粒度过小,容易浮起,氧化;过大,则溶解速度过慢,延长反应时间,铁水降温大。粒度的大小视每次处理的铁水量而言。球化剂**当天破碎、当天使用,不要久放或受潮。     


    3)球化剂的加入量要根据熔炼工艺、出铁温度和原铁水的含硫量来决定。     


    4)电炉熔炼时,出铁前要将渣扒净。     


    5)球化处理方法要合理。我们采用冲入法,球化剂放入包坑内,应捣紧,上面覆盖孕育硅铁、铸铁屑。不要在铁水包红热时放入球化剂,以免氧化,失去球化能力,出铁时,铁水流不能直接冲入球化剂。铁水流不能太大太小,不能断流。出铁量要尽量准确,上下不能有5%的误差。球化反应结束后,要尽快放入集渣剂,搅拌扒渣,迅速进行后续孕育处理与浇注。  


    孕育处理



    孕育处理的作用主要是消除球化元素造成的白口倾向,促进石墨析出,提高球化率、细化石墨球,使之分布均匀。不同的孕育剂,不同的加入量,不同的孕育处理方法和不同的孕育处理时间对球铁机械性能都有较大影响。



    目前国内处企业采用孕育剂和孕育方法不尽相同,但都强调要采有瞬时孕育工艺,强化孕育效果,保证铁水在较长时间直至浇注完毕处在良好的孕育状态。


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