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[大师讲堂]1035 提高灰铸铁孕育效果的关键措施

 一兵个人图书馆 2022-09-24 发布于河南
马敬仲 铸造微课堂 2022-09-24 07:40 发表于江西

    资料来源于网络,经整理后分享。仅供参考。

    孕育以获得细珠光体基体及 A 型分布的石墨组织的灰铸铁为原则,但在实际生产中,情况复杂,孕育效果极不稳定,下面就生产中经常发生或易被忽略的某些环节进行分析,以便在实践中加以改进。

    1 孕育剂的粒度、储存和烘烤方法

    在分析孕育效果时,孕育剂的粒度大小、储存情况及其烘烤方法往往被操作者忽视。

    1.1 孕育剂粒度

    孕育剂粒度分两类,出铁槽孕育的合适粒度见表 1,瞬时孕育合适的粒度为 0.3~1.0 mm。

    1.2 孕育剂的储存

    孕育剂极易吸潮,不宜破碎后长期存放,应铁桶封存,用时再打开。目前不少工厂孕育剂随意堆放,吸湿、氧化、污染严重,孕育作用大减。

    1.3 孕育剂的烘烤

    孕育剂需经 300~500 ℃预热后使用,未经预热的 SiFe 易从大气中吸收水汽,造成铸件针孔。对瞬时孕育细粒孕育剂,使用时发现受潮,也要预热。

    2 恰当选择原铁液含硫量

    注意铁液的硫含量,为保证孕育时有足够的结晶核心,铁液的硫含量宜在 0.05%0.06%,低于此值,孕育效果将降低,应及时调整铁液成分。

    3 铁液的硅量

    进行出铁槽孕育时,在化学成分确定后还要重视原铁液中硅量与孕育剂加入的量的比例关系。实践证明,在一定的碳当量和相同的终硅量下,原硅含量较低,孕育硅量较高者强度好、硬度低、孕育效果显著(见表 2)。

    在生产实践中,当 CE  3.3% 3.5%时 ,wSi 孕)量与 wSi 终)量的较适宜比例为 50%60%;当CE  3.6%3.8%时,上述较适宜比例为

25%35%。虽然最佳比例需由各工厂根据实际情况确定,但有一点是肯定的,wSi 原)量不宜过高,原铁液中的 Si 仅能作为铁液成分起石墨化作用,而孕育剂中的 Si 所起的石墨化作用为原铁液Si  3倍。瞬时孕育的剂量不在上述规律内。

    4 孕育温度的选择

    众多的试验证明,高的过热温度下,较低的孕育温度则会取得较好的孕育效果。如铁液过热温度为 1470 ℃时,1350 ℃孕育比 1470 ℃孕育的效果好,此时 A 型石墨增多 D 型石墨减少(见图 1),石墨长度也比 1 470 ℃孕育时的短(见图2)。

    目前发展很快的浇口杯孕育、随流孕育、型内孕育等瞬时孕育工艺皆获得了极佳的孕育效果,也直接证明了较低的孕育温度效果较好。当然,其条件是必须保证孕育剂的熔化和吸收,因而一般随流孕育的温度要超过1340 ℃,孕育剂粒度以 0.31.0 mm 为宜。

    高温孕育效果差的主要原因是:孕育后仍有较高的温度,孕育结束至铁液凝固的温差大,凝固时间长,导致铁液的过冷度增加,使孕育衰退加剧,因而削弱了孕育效果。表 3 为浇注时进行瞬时孕育的适宜浇注温度。

    5 孕育的时间性与瞬时孕育工艺

    孕育处理最大的问题是孕育衰退。图 3 显示了孕育过程的三个阶段,AB 段表示原始晶核状态,加入孕育剂后,晶核数迅速增加,达到 C 点,时间约 1 min 左右,此后晶核数下降到达 D 点,孕育效果完全消失。

    灰铸铁孕育衰退时共晶团逐渐减少的情况见表 4,灰铸铁孕育衰退时白口增加和抗拉强度下降的情况见表 5。

    孕育方法的改进对孕育效果起着决定性的作用,并且在某种程度上胜于孕育剂品种的选择。

    传统的出铁槽孕育有两个明显的缺点:(1)孕育剂加入量大。如生产 HT250 铸件 75SiFe 加入量约 0.2%0.4%,生产 HT350 铸件 75SiFe 加入量约 0.6%0.8%。(2)孕育效果差。出铁槽孕育后,57 min 孕育效果丧失 50%以上,1520 min孕育作用消失大半。

    调研中发现,不少工厂很难保证出铁槽孕育后在 15 min 内浇完铁液。实际上孕育衰退是造成灰铸铁内在质量不一致的主要原因,为保证铸铁质量,采用瞬时孕育势在必行。

    瞬时孕育、浇注时孕育、后孕育等虽名称不同,都是一个意思:即在铁液自浇包注入铸型时进行的孕育。该孕育方法不存在孕育衰退问题。

    瞬时孕育的方法很多:有大块浮硅孕育、浇口杯孕育、硅铁棒孕育、喂丝孕育、随流孕育、型内孕育等。实践证实,随流孕育工艺在生产中最实用,容易坚持,也易于实现,其他方法在应用时皆遇到不同的问题。如:大块浮硅孕育中块度和铁液温度、铁液包容量相互配合难度较大,孕育剂耗量也大;浇口杯孕育增加了造型工作量,孕育剂颗粒浇注时易于浮起;硅铁棒孕育由于所用硅铁棒制造麻烦,孕育剂量不易控制;喂丝孕育成本较高,且定点使用,要求控制可靠性强;而随流孕育只需在浇注时人工将 0.31.0 mm 的细粒孕育剂加入铁液流中即可,加入量约为 0.10%0.15%,加入时间为浇注时间的 2/3。实际生产中不少工厂都用手动工具加入,也有用翻转漏斗装置进行的随流孕育,都取得了良好的孕育效果。

    一些工厂在出铁槽内,或在生产大型、厚断面灰铁件时加入长效孕育剂,以及为了满足力学性能加入某些特效孕育剂也是可行的。但不可将注意力全部寄托在特种孕育剂上,孕育方法在生产中才是最重要的,长效孕育剂只是用孕育方法不能有效达到目的时的一种辅助手段。

    6 结束语

    从铸造大国走向铸造强国,首要的任务是提高铸件质量,而铸件的内在质量是铸件质量的重中之重。因此,了解灰铸铁内在质量的内容,全面掌握优质铁液的控制措施和提高孕育效果的关键措施是十分重要的。只要对这两个环节中的各个因素进行严格控制,一定会使灰铸铁的内在质量得到明显的提高和可靠的保证。

    资料来源马竞仲先生文章,《现代铸铁》2009年。

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