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铸造微课堂 热加工行业论坛 2024-06-12 20:36 山东 听全文 图片图片图片图片 【热坛学习】高硅碳比灰铸铁的熔炼技术 高硅碳比灰铸铁是在普通灰铸铁的基础上，调整其中硅、碳的含量，使硅碳比达到0.6~0.9，以适当的孕育和合金化，而获得的具有良好综合性能的高强度灰铸铁。它主要有以下特点： 在相同的碳当量条件下，硅碳比提高，抗拉强度可提高30~60MPa，且相对强度高，相对硬度低。高硅碳比灰铸铁在不同冷速即不同壁厚处，组织均匀、硬度差小于低硅碳比灰铸铁，硬度分布均匀，断面敏感性低。 高硅碳比灰铸铁降低了铸铁的白口倾向，减少了疏松、裂纹倾向，铸造性能较好。 在相同碳当量下，硅碳比增加，残余应力有降低趋势，应力倾向也较小。 硅碳比提高，铸件的刚性好，高硅碳比灰铸铁的弹性模量可达100~150GPa，耐磨性能可提高30%左右。 提高灰铸铁材质性能的根本途径在于提高熔炼水平。在获得高温铁液的前提下，结合调整炉料种类及配比，采用合适的孕育剂和孕育处理工艺以及调整铁液成分等措施，可以显著提高灰铸铁的综合性能。近年来，高硅碳比灰铸铁在机床、内燃机、造船、农机等行业得到了广泛的应用。实践证明，采用高硅碳比灰铸铁可以稳定地生产HT250及其以上牌号的灰铸铁，并能很好地解决传统灰铸铁铁液流动性差、铸造内应力较大、复杂件及厚壁件易开裂、铸件硬度不均匀、边缘部位易出现白口难以加工、中心部位硬度偏低易产生缩松、缩孔等缺陷。因此，总结近年来各行业生产高硅碳比灰铸铁的生产经验，针对高硅碳比灰铸铁的生产特点，在熔炼工艺上提出相应的措施，具有重要的现实意义。 化学成分的选择 高硅碳比灰铸铁的化学成分必须按照铸件壁厚和技术要求合理选择。一般来讲，壁厚较小的铸件不易形成铁素体，提高硅碳比能防止薄壁处产生白口，有利于提高铸件组织的均匀性，提高铸件强度、硬度和减小残余应力对于壁厚较大的铸件，如硅碳比较高，易于形成铁素体，且组织和性能的均匀性受到影响，故以选用较低的硅碳比为宜。碳当量较低时，提高硅碳比将使强度和硬度有较大提高；碳当量较高时，则提高硅碳比对强度影响不甚明显。随着碳当量的提高，铸件的强度呈下降趋势。所以，当铸件强度要求较高时，宜采用高硅碳比和低碳当量。当铸件要求不高时，可适当降低硅碳比，提高碳当量。 有文献指出，在实际生产中，硅碳比的范围应选得窄一些，这是因为灰铸铁的抗拉强度首先是由碳当量决定的。当硅碳比过高时，为了保证一定的碳当量，必须要求较低的含碳量。如Si/C=0.8时，若保证碳当量为3.6%，则需碳量为2.85%，，这就势必要加人较多的废钢，给冲天炉熔炼造成困难。 熔制高硅碳比铸铁需要在炉后配入较多的硅铁合金，硅碳比越高，则消耗的合金材料越多，经济上不可取。过高硅碳比的铁液，因其碳含量低，收缩性、流动性等铸造性能变差，因此，在工厂生产中控制铁液的硅碳比一般在0.65~0.75范围内。 此外，高硅碳比灰铸铁的含硅量较高，为了获得95%以上的珠光体基体特别是厚壁铸件，应增加含锰量，因为锰是稳定并促进珠光体形成的元素。为了提高含硅量，降低含碳量，炉料中必须投入大量的废钢和硅铁合金，并相应减少新生铁的用量，回炉料用量则有所增加。一般当Si/C=0.65~0.8时，炉料配比为40~50%废钢，10~20%新生铁，40~45%回炉料。由于废钢的加入量增加，废钢熔化后铁液含碳量较低，在冲天炉内熔化的废钢与燃烧着的炽热焦炭表面接触产生增碳，所以为了保证需要，焦炭的加入量应适当增加。高硅碳比灰铸铁炉料中必须加入大量的废钢和回炉料，所以要求废钢和回炉料的成分波动小，杂质含量低，表面锈蚀少，废钢厚度要大于，尺寸小于炉膛最大直径的。废钢中不能有合金钢或其它非铁金属混入其中，对于薄废钢应尽量不用或与厚废钢按一定比例搭配使用，确实因废钢紧张，使用薄片废钢时，应把大片的薄废钢打包折叠到要求的尺寸使用。 为了提高炉温，必须尽可能使用铸造焦或固定碳高、气孔率低、块度较大的焦炭。由于各厂铸造车间熔炼用焦普遍采用土焦或冶金焦，为了获得高温铁液，应适当增力底焦高度，同时适当加大风量，并及时合理地使用隔焦。 为减少硅的熔炼损耗，宜使用含硅量较低的硅铁合金，并严格控制块度和成分均匀性，块度以20~80mm较好，粉状硅铁可用水泥粘成块后使用。 铸铁熔炼的主要指标是铁液温度，对于高硅碳比灰铸铁，提高炉温有利于废钢的熔化和获得优质铁液，有利于减少硅的熔炼损耗，也有利于孕育，但易造成增碳严重。因此在熔炼中，应适当增加焦炭用量，提高底焦高度，采用大风量热风操作，以提高熔化率，减少铁液与焦炭接触的时间，控制铁液增碳倾句。鉴于废钢熔点高，且固、液相范围宽，如在热风冲天炉熔炼时，停风时间不宜过长，应连续熔化，否则，停风时废钢熔炼损耗、氧化，易导致搭棚或粘熔热风炉胆的事故发生。 从生产实践看，铁液出炉温度越高越有利于高硅碳比灰铸铁力学性能的提高，孕育处理后的铁液温度要求在1420~1450℃。 孕育剂的选择 当Si/C＜0.8时，采用硅铁合金孕育仍有一定效果。但当Si/C＞0.8时，由于石墨化强烈，硅铁孕育效果甚微，可采用稀土系列并含有稳定碳化物元素Cr、Mn的孕育剂，以促进形核、强化基体、稳定珠光体。各种孕育剂的孕育作用随孕育时间的延长产生不同程度的衰退现象。应用石墨孕育剂时，往往难于完全溶解在铁液中，特别是当原铁液含硅量超过2%及孕育温度低于1480℃时而专用孕育剂在较低温度及任何碳当量的铁液中都能迅速溶解。孕育剂可以用75硅铁，处理量0.2~0.5%，也可用稀土硅钙和硅铁复合孕育剂，后者孕育效果较好。 孕育剂一般在出铁槽内随流加入，要求孕育缓慢均匀，孕育时间要不少于出铁时间的2/3。孕育剂的粒度以均匀、细小2~8mm为好。含硅量提高后，铁液白口倾向的降低影响了炉前三角试块白口深度对化学成分的敏感性，必须结合断面形态分析，才能做出比较正确的炉前检验。若三角试块有少量白口，断口呈灰色略带白色，晶粒较细，中心部位和尖角处颜色差别不大，则说明Si/C在0.7~0.8左右，且孕育效果较好，抗拉强度可达240MPa以上；如三角试块断口呈灰色，中心部位晶粒粗大，则说明硅碳比不合适或孕育效果不好。高硅碳比灰铸铁含硅量必须严格控制，所以应进行炉前化验，并增加检验频次。 声明：资料来源于网络，经整理后分享。仅供参考！ 图片图片图片图片 图片 免责声明：除注明原创及明确标注来源外，文章系网络转载，版权归原作者所有。但因转载众多，或无法确认真正原始作者，故仅标明转载来源，如标错来源，涉及作品版权问题，请与我们联系，我们将在第一时间协商版权问题或删除内容！ 欢迎大家点击阅读原文，进入论坛进行讨论。 |
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