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  • 淺談如何處理大型球鐵鑄件的特有問題

    時間:2018-05-28 09:18 作者:東建鑄造 點擊:

      一、淺析國內型球鐵鑄件行業能減排的方法
      我國大型球鐵鑄件行業節能減排的對策是:以提高鑄件質量、降低廢品率、減少消耗為中心的節能減排,以發展   鑄件,提高性能和質量、降低廢品率、減少消耗為主攻方向,以發展先進成型技術、計算機技術應用、新材料技術,采用先進熔煉工藝與設備、造型工藝與設備,煙塵治理與廢渣綜合利用等技術集成和創新為主要手段,是先進技術、先進設備、先進管理的集成與創新。
      對于大型球鐵鑄件行業的節能降耗,可以分為兩種途徑:一種是顯性的節能,可以通過設備的改進(提高設備的能源利用率)等措施來實現;另一種則是隱性的節能,即在單位產品質量的能耗指標上體現的節能,需要通過提高生產技術水平來實現。隱性節能措施不僅對能耗降低貢獻很大,同時提高了產品質量。
      對于大型球鐵鑄件行業的污染廢棄物的減排,也可分為兩種途徑:一是采用先進技術和設備來減少污染物的產生量;二是采用鑄造廢棄物的資源化處理新技術,減少排放量。
      二、大型球鐵鑄件特有問題的處理方法
      大型球鐵鑄件應用廣泛,其質量的優劣直接影響著所組成機械的性能。其中如大型柴油機缸體、大型風電鑄件、大球磨機端蓋、高爐冷卻壁等大型球鐵鑄件,因為涉及設備機械的特殊性,除了需通過一般性標準規定的要求外,還需要進行特殊的檢測,如風電鑄件要求低溫沖擊韌度,核渣罐有許多附加的特殊驗收標準等。結合大型球鐵鑄件的這些特點,在生產前   要做周密的考慮,對于其生產過程中遇到的特有問題,也要采取相應的來解決。下面我們就來進行一下分析。
      1、生產大型球鐵鑄件需考慮的問題
      (1)首先要考慮的是如何獲得健全、致密、尺寸合格的鑄件。生產大型球鐵鑄件的技術流程與灰鑄鐵件基本相同,只要結合球鐵鑄件的特點在縮尺的選定、砂箱設計等方面稍作修正即可。
      (2)其次要針對大型球鐵鑄件的共同特點做相應工作。大型球鐵鑄件的共同特點是特別厚重,大多數要求鐵素體基體,力學性能   滿足標準數據,有時外加低溫沖擊性能要求等。
      2、大型球鐵鑄件生產的特有問題
      由于大型球鐵件冷卻速度緩慢,導致共晶凝固期長達數小時,而在此期間要形成球鐵的主要組織,因而就出現了大斷面球鐵或大型球鐵件所特有的一系列問題:球墨數量少、球墨直徑大、球墨畸變、石墨漂浮、化學成分偏析、晶間碳化物以及碎塊狀石墨等。這些問題早已受到關注,雖形成機理尚不統一,但對具體問題已有了初步的解決措施。還有一個重要問題是如何滿足和解決低溫沖擊韌度的要求?問題的巧合在于解決這兩大難題的方向及措施大致相同。
      3、解決大型球鐵鑄件特有問題的途徑
      (1)改進工藝技術
      ①、精心選擇原材料
      為了生產出   大型球鐵鑄件,無論怎樣精選爐料都是值得的。原料的干擾元素應盡可能低,特別要注意的是生鐵來源、廢鋼品種、增碳劑的選用。
      ②、注意孕育問題
      孕育是   主要的工藝技術措施之一,只有解決好這個問題,才有可能既保證低w(Si)量又不出現問題,也才能保證低溫性能過關。而孕育問題無非是孕育劑及孕育處理方法的選擇。可以選擇孕育作用時間長的孕育劑,如含Ba劑(含Sr劑對灰鑄鐵   有效,而且Ca要低)、含石墨的孕育劑或在孕育劑中適當地混些RESiFe。目前,有不少企業都有自制孕育劑,我猜想遵循的都是這個原則。總之,孕育“要滯后,要瞬時”,不但效果好,而且劑量可大大減少。那種老的方法如處理時覆蓋,效果很差,但w(Si)倒是降低了。現在的問題是,要w(Si)低,又要效果好,出路只有改變方法。事實證明,w(Si)量2.0%是可以做到的,成功的標識是石墨要小,要多。小了就多,小了球化率就高,小了就不出滲碳體,小了偏析程度就輕。大件如能做到石墨球在200個或以上,大小5~6級,球化率、鐵素體量自然不出問題。總之一句話,去和石墨斗爭,為爭取小而多的石墨努力,主要手段就是通過孕育處理。w(Si)低了,而且又沒有自由滲碳體,塑性及常溫、低溫沖擊韌度就很容易過關。對于大型鑄件來說,在澆杯中進行大塊孕育處理,以及澆道內放一塊孕育塊是輕而易舉的事,問題是   有正確的理念。
      ③、選擇雙聯熔煉
      雙聯熔煉能充分發揮沖天爐鐵液成核能力強、電爐熱效率高的特點。鐵液   高溫出爐,有條件時可脫S,在電爐內的時間不要太長。根據情況決定球化溫度,不能太高亦不能太低。
      筆者主張大型件球化處理不要用沖入法,因為時間太長。至少用蓋包法,   好用特色法或喂絲法,在固定地方喂絲,甚至可連同喂孕育絲。球化劑千萬不要用常用的,   好重稀土球化劑和輕稀土球化劑混合使用。如采用沖入法,球化劑中w(Mg)6%,w(RE)1.0%~1.5%就可以了;如生鐵較純,w(RE)0.5%~1.0%亦可。如采用喂絲法,可用高w(Mg)量的球化劑,但w(RE)要低,稍含些Ca即可。澆注溫度要合適(1300~1350℃),不要太高,否則液態收縮太大;宜采用分散內澆道中速澆注,盡可能用高剛度鑄型以充分利用石墨化膨脹進行鐵鑄鐵的自補縮,減輕冒口負擔,確保鑄件內部致密。
      ④、強化冷卻以加速凝固
      關于碎塊狀石墨的成因普遍較易接受的說法有二:一是球狀石墨破碎而引起;二是由于熱流或某些合金元素特別是Ce和La的偏析造成奧氏體外殼的穩定性降低,導致球墨的生長模式改變而形成。不管哪種理論或說法,可以肯定的是,共晶階段凝固時間太長(即緩慢冷卻)是形成碎塊狀石墨的直接和客觀因素。因此不管采取什么方法,只要能縮短凝固階段的時間,都可有效地阻止碎塊狀石墨的出現。
      也有文獻指出,球墨畸變有一個臨界冷卻速度(0.8℃/min)。石墨畸變有時是一個突變過程,因此加速冷卻,縮短凝固時間,特別是縮短共晶階段的凝固時間,想方設法使共晶凝固階段縮短至2h以內是有顯著效果的。圍繞這個原則有不少措施:強制冷卻;金屬型掛砂;使用冷鐵等。

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