球墨铸铁生产工艺控制

czcxq0408 · 发表于 2007-6-17 10:36:28

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球墨铸铁生产工艺控制
摘　要：用中频感应电炉熔化Ｚ１４生铁，获得化学成分和温度比较稳定的原铁液，按适当比例加入球化剂和孕育剂，进行球化处理和孕育处理，可稳定地生产出φ530mm轧机用球墨铸铁梅花套管。 关键词：球墨铸铁；球化处理；球化剂；孕育剂

1 设备选择

1.1 熔炼设备选择/ I9 f- K3 c$ `2 H3 Z
　　熔炼设备的选用首先是在满足生产需要的前提下，遵循高效、低耗的原则。感应电炉的优点是：加热速度快，炉子的热效率较高，氧化烧损较轻，吸收气体较少。因此，用中频电炉熔炼，可避免增硫、磷问题，使铁水中P不大于0.07％、S不大于0.05％。5 c0 o' A9 d" G- k3 p" X
1.2 球化包的确定
, [$ `- |/ Q6 s1 s　　为了提高球化剂的吸收率，增加球化效果，球化处理包应比一般铁液包深。球化包的高度与直径之比确定为2:1。

2 原材料选择

2.1 炉料选择 T" }! M- w% }$ C3 R! v0 y9 L. ?
　　球铁球化剂的加入效果条件是：高碳、低硅、大孕育量。为了稳定化学成分和有效地控制促进白口化元素和反球化元素，保证熔炼铁水的质量，选用张钢Z14生铁，其化学成分：C＞3.3％，Si 1.25％～1.60％,P≤0.06％，S≤0.04％。
% d# m8 J3 I* u+ X2.2 球化剂的选择
! t( R) v. x' Z# }9 ~　　球化剂的选用应根据熔炼设备的不同，即出铁温度及铁液的纯净度（如含硫量、氧化程度等）而定。我国最常用的是稀土镁硅铁球化剂，采用这种球化剂处理时，由于合金中含硅量较高，可显著降低镁处理时反应的剧烈程度。同时也能因增硅而有些孕育作用。电炉生产时，因温度相对较高，所用球化剂的化学成分见表１。

　　表1 球化剂FeSiMg8Re7化学成分

项目	出铁温度 /℃ C8 P, U3 q1 y	S %	球化剂成分/%
			Mg	Re	Si
电炉	1420~1480	≤0.04	7.0~9.0	6.0~8.0	≤44.0

3 炉前控制

3.1 化学成分选择# K Q, A2 z, p* @3 M
　　球铁原铁液应高碳、低硅、低硫、低磷。控制好硫的含量，是生产球铁的一个重要条件。几种牌号的球铁的化学成分见表2。1 E2 \1 c7 M, h @' b. D
3.2 球化和孕育处理7 X' H# k1 D2 f) d& @1 G1 X, y
　　球化剂加入量应根据铁液成分、铸件壁厚、球化剂成分和球化处理过程的吸收率等因素分析比较确定。一般为1.6％～2.0％，若球化剂放置时间较长，则应适量多加。球化反应控制的关键是镁的吸收率，温度高，反应激烈，时间短，镁烧损多，球化效果差；温度低，反应平稳，时间长，镁吸收率

　表2 球铁化学成分％

牌号	C	Si	Mn	S	P
QT400~18 球化前球化后, s8 O! P5 a9 X	3.6~4.1	0.9~1.2	≤0.4	≤0.05	≤0.07
QT400~18 球化前球化后, s8 O! P5 a9 X	3.5~4.0	2.6~3.2		≤0.02
QT450~10 球化前球化后; \|1 _6 G. y9 }# m. j& R& W) N/ ?	3.6~4.1	0.9~1.2	≤0.4	≤0.05	≤0.07
QT450~10 球化前球化后; \|1 _6 G. y9 }# m. j& R& W) N/ ?	3.5~3.9	2.5~3.0		≤0.02
QT600~3 球化前球化后- V# w: t0 n2 b: m9 a. \4 ]	3.6~3.9	0.9~1.2	0.6~0.8	≤0.05	≤0.07
QT600~3 球化前球化后- V# w: t0 n2 b: m9 a. \4 ]	3.5~3.8	2.2~2.6		≤0.02
QT700~2 球化前球化后2 i- w4 P) O. r, @* w; n8 J) y	3.6~3.9	0.9~1.2	0.6~0.8	≤0.05	≤0.07
QT700~2 球化前球化后2 i- w4 P) O. r, @* w; n8 J) y	3.5~3.8	2.1~2.5		≤0.02

czcxq0408 · 发表于 2007-6-17 10:36:59

高，球化效果好。因此，一般在保证足够浇注温度的前提下，宜尽可能降低球化处理温度，控制在1420～1450℃。球化剂要砸成小块，粒度一般在5～25mm，加在包底，再在上面加硅铁和铁屑。
　　孕育处理是球墨铸铁生产过程中的一个重要环节，它不仅促进石墨化，防止自由渗碳体和白口出现，而且有助于球化，并使石墨变得更细小，更圆整，分布均匀，从而提高球墨铸铁的力学性能。孕育剂一般多采用FeSi75，其加入量根据对铸件的力学性能要求，一般为0.8％～1.0％。孕育剂的粒度根据铁液量多少，一般砸成5～25mm的小块。孕育剂应保持干净、干燥。
　　球化剂和孕育剂要在出铁前加入包中，在连续生产时，刚出完前一炉铁后，包很热，过早加入会使其粘结在包底而削弱球化和孕育效果。为了延迟球化反应时间，增强球化和孕育效果，要在球化剂和孕育剂的上面覆盖一层铁屑。球化处理的方法较多，一般多采用操作简便的冲入法处理球铁。
( P& C5 r3 N( {7 _0 X- V3.3 球化效果炉前检验
5 v: z& H' ^7 i/ [/ _8 q　　炉前检验孕育、球化效果好坏，一般采用三角试样。浇注三角试样，冷至暗红色，淬水冷却，砸断后观察断口。断口银白色，尖端白口，中心有疏松，两侧凹缩,同时砸断时有电石气味,敲击声和钢相似,则球化良好,否则球化不良。$ @, X1 V3 d+ {+ r; {. U
3.4 浇注/ r3 ]! K, g! G1 j5 c* U7 d
　　由于球铁液容易出现球化衰退，因此，铁液球化处理后要尽快浇注，一般在处理后15min内浇注完毕，不会有球化衰退问题。

4 结语

　　在生产中，用Z14号生铁作原材料，中频感应电炉熔化铁水，控制铁水化学成分为：C3.5％～3.99％，Si1.2％～1.5％，P＜0.06％，S＜0.05％。采用高度与直径之比为2∶1的球化包，把球化剂与孕育剂砸成10～20mm小块，球化剂按1.8％，孕育剂按0.9％比例，向包内先加球化剂，再加孕育剂，最后在上面覆盖干燥的铁屑。铁水在炉中升温到1480℃左右出铁，待反应结束后10min内浇注完毕。生产的φ530mm轧机用球墨铸铁梅花套管，其化学成分为：C3.5％～3.8％，Si2.2％～2.6％，Mn0.6％～0.8％，S≤0.02％，P＜0.07％，各项力学性能指标均达到较高要求，使用效果相当理想。使用１年后证明，球墨铸铁本身具有高强度、耐磨、抗热疲劳等特性，能完全起到轴联接作用；能大大减小噪音、改善工人劳动环境；当过冷钢等超负荷情况下，梅花套管能自动破裂，起到过载安全保护作用；还能显著延长轧辊和梅花轴的使用寿命。同期相比，轧辊消耗降低8％，梅花轴消耗降低11％，连同设备维修工时减少而使同期产量的提高，共取得经济效益近7万元。

AAA*球化剂：我国广泛采用的球化剂是稀土镁合金。镁是重要的球化元素，但它密度小（1.73g/cm3）、沸点低（1120℃），若直接加入铁液，镁将浮于液面并立即沸腾，这不仅使镁的吸收率降低，也不够安全。稀土元素包括铈（Ce）、镧（La）、镱（Yb）和钇（Y）等十七种元素。稀土的沸点高于铁水温度，故加入铁水中没有沸腾现象，同时，稀土有着强烈的脱硫、去气能力，还能细化组织、改善铸造性能。但稀土的球化作用较镁弱，单纯用稀土作球化剂时，石墨球不够圆整。稀土镁合金（其中镁、稀土含量均小于10%，其余为硅和铁）综合了稀土和镁的优点，而且结合了我国的资源特点，用它作球化剂作用平稳、节约镁的用量，还能改善球铁的质量。球化剂的加入量一般为铁水质量的1.0%~1.6%。

孕育剂：促进铸铁石墨化，防止球化元素造成的白口倾向，使石墨球圆整、细化，改善球铁的力学性能。常用的孕育剂为含硅75%的硅铁，加入量为铁水质量的0.4%~1.0%。由于球化元素有较强的白口倾向，故球墨铸铁不适合铸造薄壁小件。
球化处理：以冲入法最为普遍，如图1-50所示。将球化剂放在铁液包的堤坝内，上面铺硅铁粉和稻草灰，以防球化剂上浮，并使其缓慢作用。开始时，先将铁液包容量2/3左右的铁液冲入包内，使球化剂与铁液充分反应。尔后，将孕育剂放在冲天炉出铁槽内，用剩余的1/3包铁液将其冲入包内，进行孕育。

BBB*由于原铁液含硫量较高,不可能达到<0 018%的要求,球化剂的加入量需考虑去硫耗镁量。碳硫分析仪的快速测定,能及时提供原铁液的含硫量,试验中原铁液的含硫量在0 02%～0 03%,去硫耗镁量在0 0076%上下波动,这在工艺上是可以接受的。

球化剂的用量直接影响残余镁量的多少。如果球化剂加入量过多,就会引起残余镁量过多,虽然不致于影响球化合格率(球径大小仍属正常),但是它会增加收缩,引起脆性。同时由于原铁液含锰量偏高,球化剂加入量过多,较易出现碳化物,白口倾向严重,导致球数合格率的下降;如果球化剂加入量过少,就会导致残余镁量不足,影响球化的合格率,球数合格率也会降低。表1是在正常试验情况下的结果,并说明如下:①球化剂加入量1 4%时,由于残余镁量不足,出现蠕虫状石墨;②加入量1 8%时,由于残余镁量过多,出现碳化物,导致球数下降,不过二者球径大小仍合乎要求;③球化合格率非球化率。

scyaltcc · 发表于 2007-6-17 15:48:37

复习一下。谢谢。从我厂的生产来看，中频感应电炉熔炼比冲天炉有比较大的优势。

tiger611 · 发表于 2007-6-27 14:49:11

目前有没有工厂采用电炉-冲天炉结合的双联熔炼的,可以提供一下实际的生产经验!!

jetou · 发表于 2007-6-27 14:53:32

呵呵很不错的资料
我们公司现在全是电炉熔化

[ 本帖最后由 jetou 于 2007-6-27 16:40 编辑 ]

xwy · 发表于 2007-11-19 21:12:24

球化效果的判断是否还可以依据渣子判断，一般球化良好的情况下渣子粘稠不易发散，球化不好时渣子比较稀且容易发散。但是根据本人实践效果最好是根据三角试块进行判断，这个是比较有依据的

xwy · 发表于 2007-11-19 21:14:21

镁加入进去以后不仅要考虑其脱硫的影响而且要考虑其脱氧的效果，一般镁加进去之后应该是先脱氧后脱硫的

zwg84808 · 发表于 2007-11-19 23:39:36

好资料啊，刚好要用上，谢谢楼主

lnea · 发表于 2007-11-21 22:15:16

:lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: :lol:

津道 · 发表于 2007-11-22 14:57:27

我看到的全是冲天炉溶化，电炉做热处理

津道 · 发表于 2007-11-22 15:01:39

目前，用于处理铸铁的孕育剂品种繁多，但广泛应用的还是75硅铁。近年，对薄壁铸件的需求日益增多，对孕育处理的要求也更为严格，在铸铁碳当量较低的情况下，采用含锶、钡、铋、锆或某种稀土元素的孕育剂，能较好地控制薄壁处的白口倾向。还有报道说，采用含钡、铋和稀土元素的孕育剂，可减缓孕育的衰退。此外，碳质孕育剂的应用近来也日渐增多。关于孕育剂的选用，虽然已进行了大量的研究工作，但还不足以形成普遍适用的准则，铸造厂需考虑自己产品的特点、参考其他单位的经验进行试验，并考核供应厂商产品的质量，再根据试验结果作出最适合本企业条件的选择。

ZZW0127021 · 发表于 2007-11-23 13:48:58

谢谢:现在环境保护是主要的,所以用电炉的很多,楼主发的资料是很好的资料.

lnez · 发表于 2007-11-23 23:06:09

帮这复习了功课，谢谢

TANYUXIA · 发表于 2007-11-24 15:13:44

我们现在正生产球铁铸件，正需要。谢谢！

gzqin · 发表于 2007-11-25 09:28:40

现在冲天炉确实是越来越少啦！一般用感应电炉，确实熔化速度比较快，相比冲天炉来说，融入的杂质也相对较少，性能相对稳定。

xwy · 发表于 2007-11-27 01:26:06

现在一般使用的球化方法是冲入法，但是由于环境污染比较严重，很多企业在拓展喂丝技术生产球墨铸铁，据说工艺已经比较成熟的。有此类资料的不知道是否可以共享一下！

xj0101206 · 发表于 2007-11-30 11:03:43

原帖由 xwy 于 2007-11-19 21:12 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
, ?# ]+ y# h4 ]6 f球化效果的判断是否还可以依据渣子判断，一般球化良好的情况下渣子粘稠不易发散，球化不好时渣子比较稀且容易发散。但是根据本人实践效果最好是根据三角试块进行判断，这个是比较有依据的

根据渣子判断？这个方法不可信。
三角试片是另外一个方法。

我推荐用浇铸的试棒来做金相分析的时候做球化率的判定。据此来判断产品球化是否合格，另外再根据此来调整工艺，解决这个问题

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