球墨鑄鐵提高球化率的工藝實(shí)用方案（范文）

球墨鑄鐵提高球化率的工藝實(shí)用方案（范文）國內(nèi)普通球墨鑄鐵鑄件的球化級別要求達(dá)到4級以上，(即球化率70%，)一般鑄造廠達(dá)到的球化率為85%左右。近年來，隨著球墨鑄鐵生產(chǎn)的發(fā)展，尤其是在風(fēng)電鑄件生產(chǎn)和鑄件質(zhì)量要求較高的行業(yè)，要求球化級別達(dá)到2級，即球化率達(dá)到90%以上。筆者公司通過對QT400-15原采用的球化、孕育處理工藝以及球化劑、孕育劑進(jìn)行分析、改進(jìn)，使球墨鑄鐵的球化率達(dá)到了90%以上。1、原生產(chǎn)工藝原生產(chǎn)工藝：熔煉設(shè)備采用2.0T中頻爐和1.5T工頻爐;QT400-15原鐵液成分為(C)=3.75%3.95%、(Si)=1.4%1.7%、(Mn)0.40%、(P)0.07%、(S)0.035%;球化處理所用球化劑為1.3%l.5%的RE3Mg8SiFe合金;孕育處理所用孕育劑為0.7%0.9%的75SiFe-C合金。球化處理采用兩次出鐵沖入法：先出鐵55%60%，進(jìn)行球化處理，然后加入孕育劑，再補(bǔ)加其余鐵液。由于球化、孕育采用傳統(tǒng)的方式，用25 mm厚的單鑄楔形試塊檢測得到的球化率一般在80%左右，即球化級別3級。2、提高球化率的試驗(yàn)方案為提高球化率，對原來的球化和孕育處理工藝進(jìn)行了改進(jìn)，主要措施是：增大球化劑和孕育劑加入量、凈化鐵液、脫硫處理等。球化率仍然采用25 mm的單鑄楔形試塊進(jìn)行檢測，具體方案如下：(1)分析原工藝球化率偏低的原因，曾認(rèn)為是球化劑用量較少，故將球化劑加入量由1.3%1.4%增加到1.7%，但球化率并未達(dá)到要求。(2)另一種猜測是認(rèn)為球化率偏低可能是由于孕育不良或孕育衰退引起，因而試驗(yàn)加大孕育劑量，由0.7%0.9%增加到1.1%，球化率亦未達(dá)到要求。(3)繼續(xù)分析認(rèn)為鐵液夾雜較多、球化干擾元素偏高等可能是造成球化率偏低的原因，因而對鐵液進(jìn)行高溫凈化，高溫凈化溫度一般控制在1 50010，但其球化率仍未突破90%。(4) (S)量高嚴(yán)重消耗球化劑量并加速球化衰退，因此增加脫硫處理，將原鐵液(S)量從原來的0.035%降低到0.020%以下，但球化率也只達(dá)到86%。以上4種方案的試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，楔形試塊的組織和力學(xué)性能均未達(dá)到要求。3、最后采用的改進(jìn)方案3.1具體改進(jìn)措施原材料采用生鐵、無銹或少銹的廢鋼和回爐料;對原鐵液進(jìn)行爐外加純堿(Na2CO3)脫硫;采用福士科390預(yù)處理劑在包內(nèi)進(jìn)行預(yù)脫氧處理;采用福士科球化劑進(jìn)行球化處理;采用碳化硅和硅鐵聯(lián)合孕育。新工藝原鐵液成分控制：(C)=(3.70%3.90%、(Si)=0.80%1.20%鑄件(Si終)=2.60%3.00%、(Mn)0.30%、(P)0.05%、(S)0.02%。當(dāng)原鐵液(S)量超過0.02%時(shí)，采用工業(yè)用純堿進(jìn)行爐前脫硫處理，因脫硫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，要求脫硫溫度控制在1500左右，純堿加入量根據(jù)爐前熔清時(shí)的(S)量高低控制在1.5 % 2.5 %。同時(shí)，球化處理包采用普通的堤壩式處理包，首先把福士科NODALLOY7RE牌號球化劑1.7%加入包底堤壩一側(cè)，扒平壓實(shí)，用0.2%的粉末狀碳化硅和0.3%的小塊狀75SiFe先后覆蓋一層，搗實(shí)后用壓鐵蓋上，在鐵液包的另一側(cè)加入0.3%的福士科390孕育劑。出鐵時(shí)首先沖入總鐵液量的55%60%，待球化反應(yīng)完畢后，加入1.2%的75SiFe-C孕育劑后沖入剩余鐵液，扒渣澆注。3.2試驗(yàn)結(jié)果原鐵液脫硫前后的的成分見表2、表3，25mm單鑄楔形試塊對應(yīng)的力學(xué)性能和金相組織見表4，金相組織中球化率的評定方法采用金相圖像分析系統(tǒng)自動檢測。4、結(jié)果分析4.1主要元素對球化率的影響C、Si：C能促進(jìn)石墨化，減少白口傾向，但(C)量高會使CE過高而容易產(chǎn)生石墨漂浮，一般控制在3.7%3.9%。Si能加強(qiáng)石墨化能力，消除滲碳體。Si以孕育劑的方式加入時(shí)，可大大降低鐵液的過冷能力。為了提高孕育效果，原鐵液的(Si)量從原來的1.3% 1.5%降到0.8%1.2% ，(Si終)量控制在2.60%3.00% 。Mn：在結(jié)晶過程中，Mn增加鑄鐵的過冷傾向，促進(jìn)形成碳化物(FeMn) 3C。在共析轉(zhuǎn)變過程中，Mn降低共析轉(zhuǎn)變溫度，穩(wěn)定并細(xì)化珠光體。Mn對球化率沒有太大的影響。因受原材料的影響，一般控制(Mn)0.30%。P：當(dāng)(P)0.05%時(shí)固溶于Fe，難以形成磷共晶，對球鐵的球化率影響不是很大。S：S是反球化元素，S在球化反應(yīng)時(shí)消耗球化劑中的Mg和RE，阻礙石墨化，降低球化率。硫化物夾渣還會在鐵液凝固之前回硫，再次消耗球化元素，加快球化衰退，進(jìn)一步影響球化率。為了達(dá)到高的球化率，應(yīng)該使原鐵液的(S)量降低到0.02%以下。4.2脫硫處理當(dāng)爐料熔清后，取樣分析化學(xué)成分，當(dāng)(S)量高于0.02%時(shí)要進(jìn)行脫硫處理。純堿脫硫的原理為：將一定量的純堿置于澆包內(nèi)，利用鐵液流沖入而攪拌，純堿在高溫下分解，反應(yīng)式為Na2CO3=Na2O+CO2：生成的Na2O又與鐵液中硫化合生成Na2S，(Na2O)+FeS=(Na2S) +(FeO)。Na2CO3分解析出CO2引起鐵液劇烈攪動，促進(jìn)脫硫過程進(jìn)行。純堿渣極易流動、很快上浮，脫硫反應(yīng)時(shí)間很短，脫硫后應(yīng)及時(shí)扒渣，否則會回硫。4.3預(yù)脫氧處理、球化處理及孕育處理福士科390預(yù)處理劑在包內(nèi)起到預(yù)脫氧處理的作用，同時(shí)增加石墨形核核心、增加單位面積石墨球數(shù)，還可以提高M(jìn)g的吸收率，大幅度提高抗衰退能力，提高球化率。福士科孕育劑含(Si) =60%70%、(Ca)=0.4%2.0%、(Ba)=7%11%，其中Ba可以延長有效孕育時(shí)間。選用福士科球化劑牌號為NODALLOY7RE，其(Si)=40%50%、(Mg)=7.0% 8.0%、(RE)=0.3%1.0%、(Ca)=1.5%2.5%、(Al)1.0%。由于鐵液經(jīng)過了脫硫和預(yù)脫氧處理，鐵液中消耗球化劑的元素大量減少，因此選用了(RE)量低的球化劑，以減少RE對球狀石墨形態(tài)的惡化;起球化作用的元素主要是Mg;Ca和Al可以起到加強(qiáng)孕育的作用。采用碳化硅和硅鐵聯(lián)合孕育處理，碳化硅的熔點(diǎn)在1600左右，并在凝固時(shí)增加石墨結(jié)晶晶核，采用大劑量的硅鐵孕育，可以防止球化衰退。5、結(jié)論生產(chǎn)鐵素體球墨鑄鐵，要求球化率達(dá)到90%以上時(shí)，可以采用以下措施：(1)選用優(yōu)質(zhì)爐料，減少爐料中的反球化元素。(2)選用(RE)量低的球化劑，減少RE對球狀石墨形態(tài)的惡化影響。(3)原鐵液的(S