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铸态铁素体球铁件的生产与质量控制
万杰兵
我公司下属铸造厂主要进行汽车底盘类零部件的铁素体球铁件生产,产品多是球铁小件,大部分铸件壁厚4—30mm,—40kg。过去采用退火处理工艺。自2001年后,采用铸态铁素体球铁生产技术,取消热处理工艺,减少设备投资,缩短生产周期,节约能耗,节省工时。同时还避免热处理过程中铸件的变形、氧化、脱碳等缺陷。通过多年来的生产实践,我公司生产的铸态铁素体球铁件牌号QT450—10,品质稳定,满足客户的要求,取得良好的经济效益。
1、生产的基本条件
铸态铁素体球铁对原铁水的质量要求: 化学成分稳定,符合设计要求;好的冶金质量、洁净、无氧化现象;高的出铁温度。这就对熔炼提出要求。我公司有四座5T冲天炉和四台美国PILLAR 2T电炉。冲天炉—电炉双联熔炼,每班使用1座5T冲天炉和2台2T电炉熔炼,实行两班制。使用山西铸造焦,固定碳大于80%以上,%。焦铁比为1:8的情况下,铁水出炉温度稳定在1420—1450℃。然后出炉至电炉升温调质处理。使用炉前快速C、Si分析仪和岛津光电发射光谱分析仪对铁水检测。待化学成分调整到所要求的成分,温度达到1530—1550℃时,出炉进行球化处理。
球铁凝固时有石墨析出,膨胀量大,生产可利用此特点,采用刚性铸型,避免铸型胀大,可获得致密、无缩孔、无宏观缩松的铸件。为获得较强的刚性铸型,我们采用机器造型,砂型硬度大于95以上。本公司采用2条垂直分型无箱射压全自动造型线DISA2013线和1条DISA2032线。
2、原材料的选择
原材料的选择对生产铸态铁素体球铁是很重要的,原材料的质量对铸件的质量起决定性作用。原材料是前提,是一切基础的基础,应引起足够的重视。
生铁应高碳低硅,低锰、低磷硫。由于这种铁素体球铁的化学成分要求较高。选用地方生铁应慎重,因常规五元素(C、Si、Mn、P、S)虽然符合要求,但如果含有干扰元素(Ti、V、Al、Ni)等,就会导致球化不良。对石墨片粗大,渣气孔较多的生铁也尽量不用或少量搭配使用。建议使用本地区的林钢、合鑫生铁或其他地方生产的已被实践证明适用的球铁生铁,切忌乱采购和盲目使用。本公司根据客户要求,重要部件采用本地区的林钢、合鑫,低锰、低磷硫的Q10生铁。普通件采用已实践证明可使用的山西等地生铁。
回炉铁应用本厂生产的球铁浇冒口和废品铸件,杜绝使用市场收购的废旧成分不明的铸铁件。对于生产中产生的球化衰退件,也要求单独堆放,并在生产中搭配使用。不得胡乱使用。回炉铁在使用前应清除表面粘砂及型腔内的砂芯等,并力求洁净。尺寸大小不得超过炉膛内径尺寸的1/3。
2. 3废钢
废钢主要是用来调整碳量,应是成分明确的碳素钢,或是品种单一的合金元素含量低的碳钢。废钢表面不得有严重锈蚀和油污,夹带的泥砂必须清理干净。废钢中严禁混有弹壳,密封管头和其他易爆物品。
焦炭的优劣直接影响到冲天炉熔炼时的冶金质量和铁水温度,要求固定碳高、强度高、硫量低、灰分少。如果焦炭的含硫量高,焦炭中的硫就会大量进入到铁液中,铁液含硫量就高,势必在球化处理时球化剂要多加,还容易导致球形较差,白口增大,薄件加工困难,大件缩孔缩松增加,甚至有可能出现球化不良、球化衰退现象。因此,生产中最好选用铸造焦炭,固定碳要大于80%以上,%。
球化剂是保证产品质量的重要材料。要求成分稳定、均匀。其选用应根据熔炼设备、铁液的含硫量、铁水的处理温度和产品的结构而定。我公司使用冲天炉—电炉双联熔炼。球化剂采用FeSiMg8Re7。块度为10—25mm,粉状物不大于10%,MgO%含量小于1%。
孕育剂也是球铁生产环节中的重要铁合金材料。球化处理后加入孕育剂不仅能消除渗碳体,而且还可以提高球化率,细化石墨球,使其圆整,分布均匀。实践证明,孕育效果和孕育剂的成分有很大关系。目前,国内使用最多的是FeSi75,有的企业采用含钡、锶、钙、铝、铋等元素组成的长效复合孕育剂。如硅钡、硅锶、硅钙等。本公司使用的是FeSi75和1—3mm粒度的硅钡长效复合孕育剂。
3、炉前控制
众所周知,球铁的组织和性能与化学成分组成有着密切的关系。所谓球铁的成分设计主要就是C和Si,其它如:Mn、P、S靠原材料加以控制。
生产铸态铁素体球铁是采用高碳、低硅、大孕育量的方法。碳、硅元素对球铁性能有较大影响。通常以碳当量来综合考虑。碳当量的选择主要着眼于改善铸造性能;消除铸造缺陷;获得健全铸件和高的机械性能。我公司生产的铸态铁素体球铁要求铁素体基本组织含量大于80%,渗碳体小于3%。因此在设
万杰兵
我公司下属铸造厂主要进行汽车底盘类零部件的铁素体球铁件生产,产品多是球铁小件,大部分铸件壁厚4—30mm,—40kg。过去采用退火处理工艺。自2001年后,采用铸态铁素体球铁生产技术,取消热处理工艺,减少设备投资,缩短生产周期,节约能耗,节省工时。同时还避免热处理过程中铸件的变形、氧化、脱碳等缺陷。通过多年来的生产实践,我公司生产的铸态铁素体球铁件牌号QT450—10,品质稳定,满足客户的要求,取得良好的经济效益。
1、生产的基本条件
铸态铁素体球铁对原铁水的质量要求: 化学成分稳定,符合设计要求;好的冶金质量、洁净、无氧化现象;高的出铁温度。这就对熔炼提出要求。我公司有四座5T冲天炉和四台美国PILLAR 2T电炉。冲天炉—电炉双联熔炼,每班使用1座5T冲天炉和2台2T电炉熔炼,实行两班制。使用山西铸造焦,固定碳大于80%以上,%。焦铁比为1:8的情况下,铁水出炉温度稳定在1420—1450℃。然后出炉至电炉升温调质处理。使用炉前快速C、Si分析仪和岛津光电发射光谱分析仪对铁水检测。待化学成分调整到所要求的成分,温度达到1530—1550℃时,出炉进行球化处理。
球铁凝固时有石墨析出,膨胀量大,生产可利用此特点,采用刚性铸型,避免铸型胀大,可获得致密、无缩孔、无宏观缩松的铸件。为获得较强的刚性铸型,我们采用机器造型,砂型硬度大于95以上。本公司采用2条垂直分型无箱射压全自动造型线DISA2013线和1条DISA2032线。
2、原材料的选择
原材料的选择对生产铸态铁素体球铁是很重要的,原材料的质量对铸件的质量起决定性作用。原材料是前提,是一切基础的基础,应引起足够的重视。
生铁应高碳低硅,低锰、低磷硫。由于这种铁素体球铁的化学成分要求较高。选用地方生铁应慎重,因常规五元素(C、Si、Mn、P、S)虽然符合要求,但如果含有干扰元素(Ti、V、Al、Ni)等,就会导致球化不良。对石墨片粗大,渣气孔较多的生铁也尽量不用或少量搭配使用。建议使用本地区的林钢、合鑫生铁或其他地方生产的已被实践证明适用的球铁生铁,切忌乱采购和盲目使用。本公司根据客户要求,重要部件采用本地区的林钢、合鑫,低锰、低磷硫的Q10生铁。普通件采用已实践证明可使用的山西等地生铁。
回炉铁应用本厂生产的球铁浇冒口和废品铸件,杜绝使用市场收购的废旧成分不明的铸铁件。对于生产中产生的球化衰退件,也要求单独堆放,并在生产中搭配使用。不得胡乱使用。回炉铁在使用前应清除表面粘砂及型腔内的砂芯等,并力求洁净。尺寸大小不得超过炉膛内径尺寸的1/3。
2. 3废钢
废钢主要是用来调整碳量,应是成分明确的碳素钢,或是品种单一的合金元素含量低的碳钢。废钢表面不得有严重锈蚀和油污,夹带的泥砂必须清理干净。废钢中严禁混有弹壳,密封管头和其他易爆物品。
焦炭的优劣直接影响到冲天炉熔炼时的冶金质量和铁水温度,要求固定碳高、强度高、硫量低、灰分少。如果焦炭的含硫量高,焦炭中的硫就会大量进入到铁液中,铁液含硫量就高,势必在球化处理时球化剂要多加,还容易导致球形较差,白口增大,薄件加工困难,大件缩孔缩松增加,甚至有可能出现球化不良、球化衰退现象。因此,生产中最好选用铸造焦炭,固定碳要大于80%以上,%。
球化剂是保证产品质量的重要材料。要求成分稳定、均匀。其选用应根据熔炼设备、铁液的含硫量、铁水的处理温度和产品的结构而定。我公司使用冲天炉—电炉双联熔炼。球化剂采用FeSiMg8Re7。块度为10—25mm,粉状物不大于10%,MgO%含量小于1%。
孕育剂也是球铁生产环节中的重要铁合金材料。球化处理后加入孕育剂不仅能消除渗碳体,而且还可以提高球化率,细化石墨球,使其圆整,分布均匀。实践证明,孕育效果和孕育剂的成分有很大关系。目前,国内使用最多的是FeSi75,有的企业采用含钡、锶、钙、铝、铋等元素组成的长效复合孕育剂。如硅钡、硅锶、硅钙等。本公司使用的是FeSi75和1—3mm粒度的硅钡长效复合孕育剂。
3、炉前控制
众所周知,球铁的组织和性能与化学成分组成有着密切的关系。所谓球铁的成分设计主要就是C和Si,其它如:Mn、P、S靠原材料加以控制。
生产铸态铁素体球铁是采用高碳、低硅、大孕育量的方法。碳、硅元素对球铁性能有较大影响。通常以碳当量来综合考虑。碳当量的选择主要着眼于改善铸造性能;消除铸造缺陷;获得健全铸件和高的机械性能。我公司生产的铸态铁素体球铁要求铁素体基本组织含量大于80%,渗碳体小于3%。因此在设
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