鑄鐵熔解作業(yè)簡介-繁體-1

鑄鐵熔解作業(yè)實務(wù)簡介

前言一.熔解主材料副材料介紹:

a.主材料:銑鐵;廢鋼;回爐料;(鑄焦)

b.副材料:矽;錳;硫;磷;鉻;銅;錫;銻;鉍;

鉬;鎳;增碳劑;孕育劑;(球化劑)

二.元素功能特性介紹:

a.五大元素C

;S

i

;M

n

;S

;

P

b.其他有色金屬C

r

;

C

u

;

S

n

;

S

b

;

M

o

;N

i

Ni;

B

i.

c.列為有害金屬A

l

;

T

i

;

Te

;

P

b;Zr.三.熔解配料及下料介紹:a.配料比例的影響

b.下料作業(yè)的順序c.下料作業(yè)應(yīng)注意事項

d.熔解過程應(yīng)注意事項四.化學(xué)成份管制介紹:a.分析式樣取樣檢驗b.元素的增補稀釋五.鐵水溫度持溫時間管制介紹:

a.鐵水溫度管制的目的和影響

b.持溫方式對成份的影響

c.持溫方式對爐襯的影響六.出鐵量級殘湯回湯管制介紹:a.出鐵量多寡的影響

b.殘湯回湯管制作業(yè)七.停爐(封爐)作業(yè)介紹:

a.工頻爐停爐作業(yè)

b.化鐵盧封爐作業(yè)八.熔解保養(yǎng)維護作業(yè)介紹:a.五大b.其

c.列九.熔解爐緊急應(yīng)變作業(yè)介紹:

a.熔解架橋應(yīng)變處理

b.爐壁穿刺應(yīng)變處理

c.突然停電應(yīng)變處理

d.循環(huán)水停水應(yīng)變處理前言:我國史書記載禹曾鑄九鼎,這是我國關(guān)鑄造工藝較早的紀錄,其後商周秦漢晉隋唐以降,各有記載以及工藝製品傳世至今;其中以青銅製品最為豐富.鑄造是一門古老的工藝,製造流程是:將特定材料液化並注入於特定模型中,經(jīng)固化成形及表面處理後得到原設(shè)計的製品.簡單歸納鑄造大項流程為:製品設(shè)計開發(fā);模型製作;材料熔冶;澆注固化;半成品外觀處理;成品檢驗評價.a.片狀石墨鑄鐵b.晶狀石墨鑄鐵c.球狀石墨鑄鐵d.縮狀石墨鑄鐵1.依石墨形狀分類:鑄鐵的分類:鋼與鑄鐵以含碳2%作為分界,低於2%稱之為鋼,高於稱之2%為鑄鐵.a.白鑄鐵b.斑鑄鐵c.灰口鑄鐵2.依破斷面的光澤分類:a.肥粒鐵鑄鐵b.波來鐵鑄鐵c.沃斯田鐵鑄鐵d.變韌鐵鑄鐵3.依基地組織分類:一.熔解主材料副材料介紹鑄鐵主要熔解材料大宗料:銑鐵;廢鋼;回爐料;

鑄焦輔助料:矽;錳;鉻;銅;錫;鉬;鎳;磷;硫;銻;鉍;增碳劑;接種劑;球化劑

鑄鐵五大元素介紹:

C:1.促進石墨化

2.增加流動性

3.降低凝固溫度含C量4.3%時有兩條液相線在此點相交

,此點稱之為共晶點.

亞共晶<C含量=4.3%>過共晶

CE值=T.C.(%)+0.31S

iiiI

(%)

Sc=CE值/4.30亞共晶1<Sc=1>1過共晶1147oC1153oCFe-C相圖含碳量%溫度℃727oC736oC鐵水+固態(tài)鐵C1C鐵水S1S肥粒鐵05.04.03.02.01.0500100015001800120013001400160017001100600700800900固態(tài)鐵+石墨固態(tài)沃斯田鐵固態(tài)鐵+石墨鐵水+石墨6.0A1A3含碳量%溫度℃G911oCγ+

δ05.04.03.02.01.05001000150018001200130014001600170011006007008009001147oC1153oCαα

+

γL+Fe3C1252oC4000oC100%727oC736oCγ+Fe3Cγ+Gγ+Gγ+Fe3Cγγ

+LC1CLδ

+LδEE1S1S1493oCFe-CFe-Fe3C相圖

亞共晶1<Sc=1>1過共晶

1.C含量3.0%左右,初晶沃斯田鐵大量析

出,石墨分布在樹枝狀晶間隙長成細微

短小且具方向性的E型石墨.

2.隨著C含量的增加,在沃斯田鐵晶出後,

從初晶與與熔液的交界處,產(chǎn)生大量具有片狀石墨的共晶胞,全體成份均勻長度較長的片狀石墨組織.

亞共晶1<Sc=1>1過共晶

3.在共晶成份附近的C含量時,初晶沃斯田鐵較少從周邊開始凝固,在過冷熔液中發(fā)生的共晶包,容易生成共晶狀細微的D型石墨,冷卻過速時這種趨勢越是明顯.

亞共晶1<Sc=1>1過共晶

1.C含量3.0%左右,初晶沃斯田鐵大量析出,石墨分布在樹枝狀晶間隙長成細微短小且具方向性的E型石墨.

2.隨著C含量的增加,在沃斯田鐵晶出後,從初晶與與熔液的交界處,產(chǎn)生大量具有片狀石墨的共晶胞,全體成份均勻長度較長的片狀石墨組織

3.在共晶成份附近的C含量,初晶沃斯田鐵較少從週邊開始凝固,在過冷熔液中發(fā)生的共晶包容易生成共晶狀細微的石墨

S

i:1.強烈促進石墨化元素

2.共晶平衡溫度差加大,降低白口化

3.使共晶點的C含量降低0.31%4.高碳鑄鐵加S

i時易晶出共晶石墨,冷卻速率快時此傾向愈明顯.11001110116011501140113011201.01.52.02.5粒滴斑鐵共晶平衡溫度S

i平衡圖石墨沃斯田鐵共晶平衡溫度M

n:1.提高鑄件硬度與強度

2.主要是與鐵水中的S連結(jié)成M

n

S,減少硬點或逆冷激

3.不大改變石墨晶出的共晶溫度

4.促進白口化傾向元素,可溶於肥粒鐵中形成複碳化物;或溶於雪明碳鐵中增加安定度,使波來鐵細化不易產(chǎn)生肥粒鐵要得到較多的肥粒鐵基地組織時,所需含Mn量的計算式:Mn=1.7xS%+0.15P:1.降低鑄鐵的融點

2.改善熔液的流動性

3.促進白口化傾向元素,可溶於肥粒鐵中形成磷化物網(wǎng)狀組織;溶於史帝田鐵中的雪明碳鐵不易分解,使硬度過硬

4.降低碳熔解度,增加雪明碳鐵析出

5.易偏析及促使結(jié)晶粒徑變大,提升延性至脆性轉(zhuǎn)換溫度,會促進低溫脆性,盡可能保持在0.06%以下

S:1.增加碳的活性

2.促進石墨化及共晶包形成

3.降低熔融鐵水的流動性

4.減緩共晶包成長速度,及妨礙共晶沃斯田鐵生成,使石墨不共晶凝固,而生成斑鑄鐵或白鑄鐵

5.Mn量不足時會促進白口化傾向,易形成局部硬點或逆冷激

6.灰口鑄鐵S含量低於0.06%以下時,容易接種快速失效;薄件澆鑄

S

含量應(yīng)保持於0.08%以上

其他元素的影響(FC材質(zhì))元素冷激效果對基地組織影響Si減少冷激1.穩(wěn)定肥粒鐵使組織軟化2.增加石墨量及粗化石墨Al減少冷激(1%Al=0.5%Si)1.穩(wěn)定肥粒鐵2.增加石墨量及使石墨增大Cu1.減少冷激(1%Cu=0.35%Si)2.增加流動性1.略增加石墨量及細化石墨2.韌化基地組織Sb1.減少冷激2.增加流動性1.略增加石墨量及細化石墨2.穩(wěn)定基地組織Ti1.銳減冷激2.增加流動性1.增加石墨量及細化石墨2.使加工性困難Ni1.減少冷激(1%Ni=0.33%Si)2.(1%Ni抵銷0.33%Cr的冷激)1.細化石墨及韌性組織2.穩(wěn)定沃斯田鐵細化波來鐵

其他元素的影響(FC材質(zhì))元素冷激效果對基地組織影響Cr1.促進冷激2.1%Cr抵銷1%Si石墨化功用1.穩(wěn)定沃斯田鐵2.細化波來鐵及石墨Mo1.促進冷激(1%Mo=0.3%Cr)2.1%Mo抵銷0.35%Si功用1.穩(wěn)定沃斯田鐵2.細化波來鐵及石墨Mn1.形成MnS時能減少冷激2.(1%Mn抵銷0.25%Si的功用)1.穩(wěn)定沃斯田鐵2.細化波來鐵及細化石墨V1.強烈冷激2.1%V抵銷1.75%Si功用1.穩(wěn)定雪明碳鐵2.改善冷機組之增加耐熱性Nb1.強烈冷激2.1%V抵銷1.75%Si功用1.穩(wěn)定雪明碳鐵2.改善冷機組之增加耐熱性Sn1.促進冷激2.1%Sn抵銷0.75%Si的功用1.穩(wěn)定沃斯田鐵2.細化波來鐵及石墨

其他元素的影響(FCD材質(zhì))Al0.003~0.06%1.抑制冷激產(chǎn)生短棒形石墨2.同時含有Ti時極易產(chǎn)生針孔1.廢鋼

/

鐵合金2.接種劑元素典型含量對金相組織物性的影響主要來源Sb0.005%1.含量0.02%↑會惡化球化率2.含量0.05~0.1%時,生成完全波來鐵組織1.廢鋼Cu0.01~0.9%1.不會惡化球化率2.促進波來鐵組織生成1.廢鋼2.回爐材3.盛湯桶內(nèi)添加Sn0.01~0.1%1.含量0.10%↑時,會阻礙晶粒界周球墨生成2.強烈促進波來鐵組織生成1.回爐材2.盛湯桶內(nèi)添加Ti0.023~0.07%1.抑制冷激產(chǎn)生短棒形石墨2.同時含有Al時極易產(chǎn)生針孔1.銑

鐵

其他元素的影響(FCD材質(zhì))Mo0.01~0.5%1.促進波來鐵及中間碳化物的生成2.球墨少時易造成經(jīng)界偏析1.廢鋼

/

鐵合金2.回爐材元素典型含量對金相組織物性的影響主要來源Cr0.02~0.13%1.強烈碳化物生成劑2.含量~0.1%時,易生成波來鐵含量0.04%↓生成肥粒鐵1.廢鋼

/

鐵合金2.回爐材Mn0.2~1.2%1.含量0.7%↑促進晶界碳化物2.含量0.2%↓可得肥粒鐵1.廢鋼2.回爐材V0.04%1.形成及穩(wěn)定的碳化物1.廢鋼Ca0.01~0.04%1.促進石墨化及球墨數(shù)2.易形成浮渣1.接種劑2.球化劑As0.01%1.對球墨品質(zhì)無影響2.含0.1%↑形成全波來鐵組織1.廢鋼

其他元素的影響(FCD材質(zhì))Te0.005%1.破壞性元素造成球墨劣化2.添加1~2/100磅可減低針孔1.廢鋼

/

鐵合金2.盛湯桶內(nèi)添加元素典型含量對金相組織物性的影響主要來源Bi0.01%1.含量0.05%↑生成片狀石墨2.含有稀土元素時,可促進球墨品質(zhì)及球墨數(shù)1.盛湯桶內(nèi)添加2.回爐材Zr0.01%1.促進片狀石墨生長,影響球墨無法形成真圓1.廢鋼

/

鐵合金Pb0.003%1.強力破壞性元素阻礙球墨的形成1.廢鋼中夾帶2.非鐵材料夾帶B0.0005%1.含量0.005%↑會形成碳化物阻礙退火熱處理1.特殊銑

鐵2.盛湯桶內(nèi)添加熔解作業(yè)管制項目:配料比例化學(xué)成分鐵水溫度持溫時間出鐵重量殘湯回湯熔解配料比例的影響

:1.成本面的影響

:成本低減2.品質(zhì)面的影響:成分堆積的遺傳結(jié)構(gòu)訊息的遺傳物理性質(zhì)的遺傳

銑鐵25%回爐材40%廢鋼35%回爐材40%銑鐵5%廢鋼55%並依所需特性添加其他合金鐵水化學(xué)成分的影響:鑄鐵是高碳多元Fe-C合金其主要成分為

C=2.4~4.0%

S

i=0.8~3.2%M

n=0.2~2.0%

P=0.05~1.20%S=0.01~0.15%

鐵水的液態(tài)結(jié)構(gòu)並非單相液體,而是多相的熔體,碳在鐵液中存在的型態(tài),是鑄鐵液態(tài)結(jié)構(gòu)的重要特徵;從液相向固相變化過程中,熔液的結(jié)構(gòu)對相分結(jié)晶,凝固組織的形成,以及鑄鐵的缺陷,有著重要的影響.Fe3CFe6CFe23CFe8CFe20C9Fe7C3Fe20C9Fe4CFe23C6Fe6CFe5C2Fe7C3Fe2CFe2CFe-CFe3C2Fe8CFe5C2鐵水的液態(tài)結(jié)構(gòu)Fe-C

Fe2C

Fe3C

Fe4C

Fe5C2

Fe6CFe7C3

Fe8C

Fe20C9Fe23C

Fe23C6碳在鐵液中存在的型態(tài)碳已充分熔解為Fe-C,沃斯田鐵;石墨的成核與生長困難,容易形成形成Fe3C(C6)nC(C6)(C2)碳未充分熔解為Fe-C,沃斯田鐵;石墨的成核與生長容易,不易形成Fe3C由未充分熔解的C2;C6分子堆積而成,沃斯田鐵及石墨的成核與生長都容易.碳簇的大小和數(shù)量決定於含碳量,熔液的溫度及高溫保持時間短,碳簇有成為石墨核心的作用,以及促進樹枝狀沃斯田鐵析出的功能.當熔液過熱及長時間高溫保持,碳簇會進一步熔解成碳原子,完全熔解的碳原子,易形成穩(wěn)定的Fe3C.當熔液中有強烈碳化物促進元素時,會影響碳簇生成石墨核心的作用,反而會促進形成Fe3C.

Fe3C的形核能比石墨小,當熔液過熱或長時間高溫保持,碳化物促進元素會穩(wěn)定Fe3C的分子.鑄鐵熔液高溫熔冶時,需要提高碳的濃度來促進石墨生成.工頻爐下料順序爐底有殘湯下料順序廢鋼→回爐材→增碳劑→其他元素→銑鐵→欠量成份微調(diào)爐底無殘湯下料順序廢鋼→回爐材→增碳劑→其他元素→銑鐵→欠量成份微調(diào)(碎料廢鋼)(擠壓廢鋼)回爐材→廢鋼→增碳劑→其他元素→銑鐵→欠量成份微調(diào)(擠壓廢鋼)下料注意事項?爐內(nèi)有殘湯,下料應(yīng)注意避免鐵水噴濺,?爐底無殘湯,細料先下料減少爐底衝擊燙傷附近工作人員或司爐者本身?下料量應(yīng)保持預(yù)留高度避免熔湯過滿造成凹裂損壞?投料時應(yīng)盡可能低避免傷及上緣爐襯?鍍鋅廢鋼料避免900oC以下冷爐投料熔解持溫時間的影響

:

緩慢漸進

沃斯田鐵困難容易成核與生長石墨成核與生長形成Fe

3

C困難困難容易容易鑄水的脫氧反應(yīng):FeO+C→Fe+CO

(氣)FeO+Si→Fe+SiO2(固)FeO+Mn→Fe+MnO

(液