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关于球墨铸铁铸件缩松的学习和经历

2016-07-07 11:55:00来源:20区编辑:转角遇见你

关于球墨铸铁铸件缩松的学习和经历

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青岛中智达环保熔炼设备有限公司高级工程师赵鲁生对铸铁熔炼有多年理论及实践经验,将于9月9日召开的青岛铸友同城会上做《对从事铸铁熔炼由冲天炉转变为感应电炉的一些新的认识》的发言,并参加下午的圆桌讨论。现将赵鲁生老师之前关于“球铁缩松”一文刊发,希望能给铸造厂一线人员带来帮助。


 

球墨铸铁铸造生产中经常遇到缩松方面的质量问题,于是就学习,就在实际工作中去想办法解决。很多时候,通过学习解决了一些问题,也有难以解决的缩松现象。最近看见了周启明老师的文章和陈子华的报告,结合之前实际工作,汇总以下。

 

一.影响球铁缩松的一般规律:

 

1.球墨铸铁铸件的模数。铸件模数大于2.5,容易实现无冒口铸造,但有专家对此规定限制值,有疑问。一般来讲,比较厚大铸件,由于石墨化膨胀,容易铸造无缩松铸件。此时,碳当量控制不要大于4.5%,避免石墨漂浮。而热节分散的薄小铸件,容易产生缩松,通过冷铁,铬矿砂或局部内冒口设置解决。特别要注意浇冒口系统的补缩,一般来讲,冒口尽可能使用热冒口,避免冷冒口使用。

 

2.要充分注意砂箱的刚度和砂型的硬度。在砂箱刚度和砂型紧实度方面,设置再充分都不为过。

 

3.浇冒口工艺设计的合理性。尽可能使用热冒口加冷铁,冷冒口补缩效果很差。

 

4.铸型的冷却速度。

 

5.浇注温度和浇注速度的合理选择。一些比较厚的铸件,可以考虑适当调高浇注温度,同时延长浇注速度来解决缩松。同时利于二次氧化渣浮出铸件内部,增加探伤检测的合格。

 

6.化学成分的合理选择和适当的残余镁,稀土含量。

 

7.在砂型冷却条件下,争取较多的石墨球数对减少缩松有利,对提高力学性能有利。

 

8.比较好的原材料和好的铁水冶金质量,要特别注意铁水不要在出炉前高温下保持时间过久,同时出炉前做好增加铁水石墨结晶核心的预处理,这样可以提高石墨球数,减少缩松。

 

二.新的减少缩松的观点:

 

1.埃肯陈子华总监最近报告指出:球墨铸铁因为铁水含有镁,促使状态图上共晶点右移,镁含量在0.035-0.045%时,其实际共晶点 大约在4.4-4.5%。

 

2.球铁成分选择在共晶点附近,铁水流动性最好,则凝固时铁水容易补充收缩。

 

3.球铁球化前后的硫含量不要变化太大。即原铁水硫含量不要太高。硫含量高,石墨容易析出过早。容易产生缩松。

 

4.锡柴周启明老师今年文章“防止球墨铸铁缩松缩孔方法的新进展”中指出:在不发生石墨漂浮和没有初生石墨析出前提下,尽量提高碳含量。我对这句话的理解:一般来讲,过共晶越大,则液态下产生初生石墨就越多,对减少缩松不利。

 

5.球铁凝固期间,控制石墨膨胀的时间,使石墨化膨胀延迟。在碳当量选择确定情况下,高碳低硅。合适的残余镁量,正确的孕育和注重最后的随流孕育。

 

6.铁水注意快速熔炼,避免在出铁温度下,炉内保存时间过长,避免超过1550度过高的熔炼保温温度,损失大量碳和结晶核心。一般超过10-20左右分钟就要重新做处理。这种铁水即便经过各种孕育处理,也要产生碳化物和缩松,很难消除。

 

7.铁水球化之后,要马上浇注,严禁等待时间过长,使球化孕育衰退。

 

8.使用含镧稀土的球化剂,则凝固初期的石墨结晶较少,避免个别较大石墨球出现。石墨球数比较多,大小比较均匀,说明凝固中石墨球析出时间比较一致,凝固后期膨胀较大。这种球化剂使用工艺,在最近铸协武汉华中科技大学的会议上,江阴吉鑫的工程师们提出,对厚大断面的风电球铁,没有效果,不适用。

 

9.球铁碳当量越大,其结晶凝固范围越宽,固液共存区间越大,凝固过程中,液态铁水流动受初生枝晶影响,阻碍流动补缩,容易形成缩松。同时,铁水硅含量高,容易过早促进石墨形核,生长,此时的石墨化膨胀在固液共存期,对缩松减少不利。所以,通过上述一些工艺措施,使石墨化膨胀延迟一说,在现实铸造技术工作中,去解决球铁铸件缩松现象,有很重要的指导意义。

 

三.球铁缩松的一些“异常”现象:

 

1.高炉铁水直接加入感应电炉的短流程铸造,生产球墨铸铁铸件时,如果熔炼中没有很好的高温熔炼操作,容易出现铸件缩松缺陷。分析原因,估计是原铁水里面高炉铁水内的厚片状石墨,在熔炼中没有消除,凝固过程中,液态下石墨过早析出,凝固后期石墨化膨胀不足引起。本溪地区某风电铸造工厂,利用短流程生产风电铸件,都以探伤不合格报废,几乎没有合格铸件,损失惨重,就是例子。本溪地区高炉铁水质量较好,有害微量元素很低,铁水直接进入功率不高的保温感应电炉,估计高温冶炼,细化石墨不足。而江苏吉鑫的短流程工艺,是高炉铁水经过30吨电弧炉氧化烧损了有害元素,熔炼过程经过了高温冶炼,同时烧损的碳,又经过增碳剂处理增加了碳,和上面所说本溪短流程在熔炼工艺上有很大的不同。

 

2. 笔者在山东和河南个别铸造工厂遇到,生产壁厚不均匀中小球铁铸件时,铸件各处热节分离,连接热节部位的结构壁厚较薄,采取各种措施,如冷铁或铬矿砂加速热节冷却,控制浇注温度,提高碳当量,变更浇冒口系统等等,都无法解决低于2级X射线探伤要求。当把碳当量从4.4-4.6%降低到4.25-4.30%之间后,缩松减轻,探伤合格。当然,同时也采取了一些其他辅助措施。采取这种做法的原因,是因为之前流水线造型,生产球铁卡车轮毂,个别热节分散的轮毂生产经验所得,与其他大部分球铁轮毂成分控制较高碳当量不同。这种做法能够减少缩松的原因,一直搞不清楚,是否与周启明老师文章中说得,延迟石墨化膨胀和凝固中减少初生石墨有关?这些球铁铸件碳当量选择低于共晶点附近,早期凝固过程中,虽有石墨析出,但量较少,主要首先析出奥氏体枝晶,给后期共晶凝固留下了较多的石墨化膨胀量,因此较少了缩松缺陷。是否也属于延迟石墨化膨胀的一种工艺方法?详见下面照片:






3.上述以较低碳当量控制球墨铸铁成分,解决缩松的做法,今年一月份,得到一位国内知名铸造专家的认可。他说:在德国铸造工厂,都是如此选择碳当量,而我国普遍以高碳当量选择,打算写一篇文章讨论此事。

 

4.风电大件浇注,1320-1340度浇注,加强最后孕育,15-16吨左右铁水浇注时间80-90秒,能够生产UT探伤合格厚壁球铁铸件。但是浇注温度提高至1360-1380度浇注,浇注时间为300秒以上,使用冷铁和冒口较少,也可以生产合格风电铸件。这里就有对待球铁缩松不同的工艺出发点。当然,这里没有细说各自的浇冒口和冷铁工艺。其主要原因,是否可以与下条铸造工艺有类似关系?

 

5.国内早期,机床附件行业在铸造各种尺寸的大小卡盘体(盘体直径从100毫米到1000毫米左右)时,材质灰铁300,都没有冒口,而以很小的内浇口,分散均匀进入型腔,浇注速度较长,实现无缺陷高质量铸件生产。(当年多以冲天炉熔炼灰铁300铁水)。

 

以上文字,因为笔者水平,能力有限,难免偏僻,只不过都是真实的实际情况,写出来供大家批评,讨论,总结经验。


 

剩下的技术问题只能您自己去交流了

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