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壁厚會使球化衰退給論文給: 厚大斷面鑄件專用球化劑、孕育劑開發與應用 王萬超 (宏德鑄造材料有限公司 廣州 510000) 隨著我國進入WTO和工業飛速發展厚大斷面球墨鑄鐵件風力發電鑄件、大功率柴油機曲軸、冶金軋輥鑄件等需求量斷增加厚大斷面球鐵件生產時由于斷面過厚冷卻速度緩慢因而凝固時間過長鑄件厚壁心或熱節處容易造成石墨畸變、球數減少、組織粗大、石墨飄浮、化學成分偏析和晶間碳化物等問題因而導致鑄件機械性能下降尤其韌性更明顯給大斷面鑄件生產帶來困難因此我司依據國特有實際狀況開發了厚大斷面鑄件專用球化劑、孕育劑 1 球化劑 Mg使球墨圓整對大斷面球鐵能減緩球化衰退Mg阻礙石墨析出殘Mg量高增加收縮和脆性Mg易氧化鐵水表面形成氧化膜進入砂型易使鑄件產生夾渣和皮下氣孔殘Mg量應控制保證球化前提下越低越好我們考慮大件凝固時間長應提高抗衰退能力Mg量應高些使終鐵液控制0.05-0.06% RE通過抵消干擾元素有害作用而間接地起球化作用厚大鑄件RE留量高容易造成碎塊狀石墨增多我們般控制0.03%下了提高抗衰退能力我司特別設計專用球化劑既保證起球化作用Mg含量同時也保持較高抗衰退能力高碳孕育良好時亦會出現滲碳體另外專用球化劑使磷共晶減少并彌散從而進步提高球鐵延伸率球化處理時了提高鎂吸收率控制反應速度及提高球化效采用特有球化工藝對球化處理控制主要反應速度上進行控制控制球化反應時間2-3分鐘左右綜合范圍1.5-2.5%原則低稀土依據爐料組成及純凈度調整其含量 厚大斷面鑄件特點低溫處理、低溫澆注 Ca元素比常規產品較低沖天爐和電弧爐熔煉條件下控制2.0%下適當地脫氧、脫硫而感應電爐條件下Ca元素更低因我司專用球化劑反應時比較平穩同時Ca溶解性差容易形成夾渣等鑄造缺陷;因此必須有針對性成份考慮方面延緩球化衰退另方面促進異質形核 厚大斷面鑄件專用球化劑特色:高鎂、低稀土、低鈣、低硅、適度鋇 2 孕育劑 孕育劑要求具有強烈促進石墨化作用并能維持時間較長吸收率高而穩定所孕育分爐前孕育和瞬時孕育兩者缺爐前使用含Ba防衰退長效孕育劑澆注隨流使用特殊成分孕育劑主要表面活性元素應用其應用于風力發電鑄件時配入適量Bi元素即改善斷面心部位球化狀況使得球徑小球數多并能提高鐵素體含量提高鑄態性能當應用于大功率柴油機曲軸、冶金軋輥等珠光體型鑄件時配入適量Sb元素即改善斷面心部位球化狀況使得球徑小球數多提高鑄態性能粒度根據鐵水量而定爐前使用般有3-8mm和5-12mm兩種粒度而隨流使用般有0.5-1.2mm和1-3mm兩種粒度 3 專用球化劑、孕育劑實際生產應用 3.1 風力發電球鐵件生產實際應用 風力發電球鐵件材質歐洲標準EN-GJS-400-18LT抗拉強度≥400Mpa屈服強度≥240Mpa延伸率≥18%低溫沖擊值-20℃三試樣平均值12 J/cm2別值允許9 J/cm2鑄件重量般10噸上壁厚大約100-180mm漸變, 金相基體組織要求: 球化率應90%上;球狀石墨數應大于100/mm2;100%鐵素體生產選擇高純原材料非常必要原材料Si、Mn、S、P含量要少(Si<1.0%, Mn<0.2% S<0.02%, P<0.025%)對Cu、Cr、Mo、Ti、Sn、V、W等些合金元素要嚴格控制含量鈦對球化影響大應加控制0.01%下鈦高我國生鐵特點,解決方法爐料配入定比例QIT生鐵來稀釋鐵水鈦含量同時也稀釋所有促進碳化物正偏析元素增加鐵素體含量添加適量鎳元素同時消除低硅副作用化學成分方面必須低CE量大致成分:C3.2-3.4%Si1.6-2.3%Mn≤0.2%S≤0.02%P≤0.03% Mg0.04-0.06%RE≤0.03%及適量Bi ①爐料組成:國內生鐵、20-30%QIT生鐵、廢鋼; ②原鐵水成分:C3.2-3.4%、Si0.6-1.5%、Mn≤0.2%、S≤0.02%、P≤0.03%、Ni0.7%; ③球化劑與孕育劑成分: 成分 Mg RE Ca Ba Si Bi 球化劑 6.0/7.0 2.0/3.0 1.0/2.0 適量 40/42 爐前孕育劑 適量 65/70 瞬時孕育劑 微量 適量 65/70 微量 備注:瞬時孕育劑微量RE與Bi元素復合起增加形核細化石墨作用; ④熔煉鐵液共計12.5噸15噸鐵水處理包; ⑤球化孕育處理過程: 球化處理前用清渣劑進行扒渣處理并進行原鐵水成分化驗15-35mm粒度球化劑放入用15噸處理包底側凹槽內加入量1.1%略加緊實上面覆蓋鐵屑覆蓋劑鐵水沖入另側處理溫度1400℃-1450℃沖入約2/3鐵水進行球化處理反應時間應3分鐘上待反應結束再沖入剩余1/3鐵水同時粒度5-12mm爐前孕育劑隨鐵水流入沖入鐵水包加入量0.4%進行鐵水孕育扒渣2-3次用保溫覆蓋劑覆蓋 鑄件設置設置澆口杯開設了2澆口進行澆注澆注溫度:1320℃-1360℃邊澆注邊粒度1-3mm瞬時孕育劑通過特制漏斗隨流加入加入量0.2%依據澆注時間控制瞬時孕育劑加入速度澆注結束48小時即鑄件溫度約500℃下開箱 ⑥鑄件成分結: C3.4%Si2.2%Mn0.15%S0.012%P0.03%殘余Mg0.051%殘余RE0.025%; ⑦金相檢測結:球化等級2級石墨大小6-7級鐵素體99%; ⑧機械性能檢測結: 抗拉強度432 Mpa、423 Mpa、428Mpa平均427.7 Mpa;屈服強度248 Mpa、245.7 Mpa、253Mpa平均248.9 Mpa;延伸率19.2%、20.6%、19.6%平均19.8%;低溫沖擊值-20℃三試樣12.8、13.7、14.1 J/cm2,平均值13.5J/cm2; 3.2 冶金軋輥鑄件應用 冶金軋輥鑄件般QT600-3抗拉強度≥600Mpa屈服強度≥370Mpa延伸率≥3%鑄件壁厚大約100mm上, 金相基體組織要求: 球化級別應2-3石墨大小6-7級75%上珠光體20%左右鐵素體允許極少數碳化物應呈彌散狀、棒狀顆粒狀分布生產重點強化孕育多次孕育 ①國內生鐵、回爐料及廢鋼; ②熔煉鐵液共計4.4噸6噸鐵水處理包鑄件大直徑300mm重量4噸; ③原鐵水成分: C3.2-3.4%、Si0.6-1.5%、Mn0.4-0.6%、S≤0.03%、P≤0.03%、Cu0.4%、Mo0.3% ④球化劑與孕育劑成分: 成分 Mg RE Ca Ba Si Sb 球化劑 6.0/7.0 2.0/3.0 1.0/2.0 適量 40/42 爐前孕育劑 適量 65/70 瞬時孕育劑 微量 ≤2.0 適量 65/70 微量 瞬時孕育劑微量RE與Sb元素復合起增加形核細化石墨作用; ⑤球化孕育處理過程: 球化處理前用清渣劑進行扒渣處理并進行原鐵水成分化驗15-35mm粒度球化劑放入用15噸處理包底側凹槽內加入量1.4%略加緊實上面覆蓋鐵屑覆蓋劑鐵水沖入另側處理溫度1400℃-1450℃沖入7.5噸鐵水進行球化處理反應時間應3分鐘上待反應結束鐵水包吊至5噸電爐前沖入5噸鐵水同時粒度5-12mm爐前孕育劑隨鐵水流入沖入鐵水包加入量0.5%進行鐵水孕育扒渣2-3次用保溫覆蓋劑覆蓋 澆注溫度:1350℃-1400℃邊澆注邊粒度1-3mm瞬時孕育劑通過特制漏斗隨流加入加入量0.2%依據澆注時間控制瞬時孕育劑加入速度澆注結束600℃左右開箱風冷 ⑥鑄件成分結: C3.4%Si1.6%Mn0.46%S0.012%P≤0.03%殘余Mg0.051%殘余RE0.026%;Cu0.4%、Mo0.3% ⑦金相檢測結: 球化等級2-3級、石墨大小6級、珠光體76%、鐵素體22%、碳化物約2%而且呈細條狀、棒狀極少數呈顆粒狀; ⑧機械性能檢測結: 抗拉強度653 Mpa、707 Mpa、698Mpa平均686 Mpa;屈服強度443 Mpa、395 Mpa、403Mpa平均413.7 Mpa;延伸率3.2%、3.6%、3.7%平均3.5%; 4 應用過程分析與總結 (1) 應選用純凈度高爐料鐵液雜質越少越好; (2) 鐵水成分方面:生產風力發電鑄件時控制要點低CE、低Mn、S、P及盡能低Cu、Cr、Mo、Ti、Sn、V等殘余Mg要高、殘余RE要低;生產厚大斷面珠光體鑄件時控制要點低CE、低S、P、Cr、Ti、Sn、V等殘余Mg要高、殘余RE比風力發電鑄件略高適量Mn 、Cu、Mo等元素; (3) 球化處理方面:低溫處理、低溫澆注、多次孕育、瞬時孕育關鍵; (4) 厚大斷面鑄件專用球化劑、孕育劑比使用單輕稀土球化劑及常規孕育硅鐵球化率、石墨數量提高尤其心部位石墨畸變幾率大大減少組織相對致密鑄件綜合機械性能相應提高; (5) 厚大斷面鑄件專用球化劑、孕育劑技術組合型配套使用得單使用否則嚴重影響使用效

回答者：likeo58018372016-03-26 00:00