技术总结实验案例，验证铸件如何提高球化率的工艺措施
2019-10-15 00:00:00   来源：百铸网   评论：0 点击：

国内普通球墨铸铁铸件的球化级别要求达到4级以上，（即球化率70%，）一般铸造厂达到的球化率为85%左右。近年来，随着球墨铸铁生产的发展，尤其是在风电铸件生产和铸件质量要求较高的行业，要求球化级别达到2级，即球化率达到90%以上。笔者公司通过对QT400-15原采用的球化、孕育处理工艺以及球化剂、孕育剂进行分析、改进，使球墨铸铁的球化率达到了90%以上。1、原生产工艺 原生产工艺：熔炼设备采用2.0T中频炉和1.5T工频炉；QT400-15原铁液成分为ω（C）=3.75%~3.95%、、ω（Si）=1.4%~1.7%、ω(Mn)≤0.40%、ω（P）≤0.07%、ω（S）≤0.035%；球化处理所用球化剂为1.3%~l.5%的RE3Mg8SiFe合金；孕育处理所用孕育剂为0.7%~0.9%的75SiFe-C合金。球化处理采用两次出铁冲入法：先出铁55%~60%，进行球化处理，然后加入孕育剂，再补加其余铁液。由于球化、孕育采用传统的方式，用25 mm厚的单铸楔形试块检测得到的球化率一般在80%左右，即球化级别3级。2、提高球化率的试验方案 为提高球化率，对原来的球化和孕育处理工艺进行了改进，主要措施是：增大球化剂和孕育剂加入量、净化铁液、脱硫处理等。球化率仍然采用25 mm的单铸楔形试块进行检测，具体方案如下：（1）分析原工艺球化率偏低的原因，曾认为是球化剂用量较少，故将球化剂加入量由1.3%~1.4%增加到1.7%，但球化率并未达到要求。（2）另一种猜测是认为球化率偏低可能是由于孕育不良或孕育衰退引起，因而试验加大孕育剂量，由0.7%~0.9%增加到1.1%，球化率亦未达到要求。(3)继续分析认为铁液夹杂较多、球化干扰元素偏高等可能是造成球化率偏低的原因，因而对铁液进行高温净化，高温净化温度一般控制在1 500±10℃，但其球化率仍未突破90%。 (4) ω（S）量高严重消耗球化剂量并加速球化衰退，因此增加脱硫处理，将原铁液ω（S）量从原来的0.035%降低到0.020%以下，但球化率也只达到86%。以上4种方案的试验结果如表1所示，楔形试块的组织和力学性能均未达到要求。3、最后采用的改进方案 3.1具体改进措施 原材料采用生铁、无锈或少锈的废钢和回炉料；对原铁液进行炉外加纯碱（Na2CO3）脱硫；采用福士科390预处理剂在包内进行预脱氧处理；采用福士科球化剂进行球化处理；采用碳化硅和硅铁联合孕育。 新工艺原铁液成分控制：ω（C）=(3.70%~3.90%、ω（Si）=0.80%~1.20%[铸件ω（Si终）=2.60%~3.00%]、ω（Mn）≤0.30%、ω（P）≤0.05%、ω（S）≤0.02%。当原铁液ω（S）量超过0.02%时，采用工业用纯碱进行炉前脱硫处理，因脱硫反应是吸热反应，要求脱硫温度控制在1500℃左右，纯碱加入量根据炉前熔清时的ω（S）量高低控制在1.5 % ~2.5 %。同时，球化处理包采用普通的堤坝式处理包，首先把福士科NODALLOY7RE牌号球化剂1.7%加入包底堤坝一侧，扒平压实，用0.2%的粉末状碳化硅和0.3%的小块状75SiFe先后覆盖一层，捣实后用压铁盖上，在铁液包的另一侧加入0.3%的福士科390孕育剂。出铁时首先冲入总铁液量的55%~60%，待球化反应完毕后，加入1.2%的75SiFe-C孕育剂后冲入剩余铁液，扒渣浇注。3.2试验结果 原铁液脱硫前后的的成分见表2、表3，25mm单铸楔形试块对应的力学性能和金相组织见表4，金相组织中球化率的评定方法采用金相图像分析系统自动检测。4、结果分析 4.1主要元素对球化率的影响C、Si： C能促进石墨化，减少白口倾向，但ω（C）量高会使CE过高而容易产生石墨漂浮，一般控制在3.7%~3.9%。Si能加强石墨化能力，消除渗碳体。Si以孕育剂的方式加入时，可大大降低铁液的过冷能力。为了提高孕育效果，原铁液的ω（Si）量从原来的1.3% ~1.5%降到0.8%~1.2% ，ω（Si终）量控制在2.60%~3.00% 。Mn：在结晶过程中，Mn增加铸铁的过冷倾向，促进形成碳化物(FeMn) 3C。在共析转变过程中，Mn降低共析转变温度，稳定并细化珠光体。Mn对球化率没有太大的影响。因受原材料的影响，一般控制ω（Mn） 生产铁素体球墨铸铁，要求球化率达到90%以上时，可以采用以下措施：(1)选用优质炉料，减少炉料中的反球化元素。(2)选用ω（RE）量低的球化剂，减少RE对球状石墨形态的恶化影响。(3)原铁液的ω（S）量应小于0.020%，这样可以减少球化剂的消耗量，特别是硫化渣二次回硫所消耗的球化元素。(4)对铁液进行预脱氧处理，增加单位面积石墨球数，提高球化率，大幅度提高抗衰退能力，延长有效孕育时间。(5)降低原铁液中ω（Si）量，增加球化剂、孕育剂和各种预处理剂的加入量，强化孕育处理。