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水表箱球墨铸铁铸造生产中经常遇到缩松方面的质量问题

2019-03-14 11:48:29

水表箱球墨铸铁铸造生产中经常遇到缩松方面的质量问题

影响球铁缩松的一般规律:

水表箱球墨铸铁铸件的模数。铸件模数大于2.5,容易实现无冒口铸造,但有专家对此规定限制值,有疑问。一般来讲,比较厚大铸件,由于石墨化膨胀,容易铸造无缩松铸件。此时,碳当量控制不要大于4.5%,避免石墨漂浮。而热节分散的薄小铸件,容易产生缩松,通过冷铁,铬矿砂或局部内冒口设置解决。特别要注意浇冒口系统的补缩,一般来讲,冒口尽可能使用热冒口,避免冷冒口使用。

要充分注意砂箱的刚度和砂型的硬度。在砂箱刚度和砂型紧实度方面,设置再充分都不为过。

浇冒口工艺设计的合理性。尽可能使用热冒口加冷铁,冷冒口补缩效果很差。

铸型的冷却速度。

浇注温度和浇注速度的合理选择。一些比较厚的铸件,可以考虑适当调高浇注温度,同时延长浇注速度来解决缩松。同时利于二次氧化渣浮出铸件内部,增加探伤检测的合格。

化学成分的合理选择和适当的残余镁,稀土含量。

在砂型冷却条件下,争取较多的石墨球数对减少缩松有利,对提高力学性能有利。

比较好的原材料和好的铁水冶金质量,要特别注意铁水不要在出炉前高温下保持时间过久,同时出炉前做好增加铁水石墨结晶核心的预处理,这样可以提高石墨球数,减少缩松。

新的减少缩松的观点:

球墨铸铁因为铁水含有镁,促使状态图上共晶点右移,镁含量在0.035-0.045%时,其实际共晶点 大约在4.4-4.5%。

球铁成分选择在共晶点附近,铁水流动性较好,则凝固时铁水容易补充收缩。

球铁球化前后的硫含量不要变化太大。即原铁水硫含量不要太高。硫含量高,石墨容易析出过早。容易产生缩松。

球铁凝固期间,控制石墨膨胀的时间,使石墨化膨胀延迟。在碳当量选择确定情况下,高碳低硅。合适的残余镁量,正确的孕育和注重后面的随流孕育。

铁水注意快速熔炼,避免在出铁温度下,炉内保存时间过长,避免超过1550度过高的熔炼保温温度,损失大量碳和结晶核心。一般超过10-20左右分钟就要重新做处理。这种铁水即便经过各种孕育处理,也要产生碳化物和缩松,很难消除。

铁水球化之后,要马上浇注,严禁等待时间过长,使球化孕育衰退。

使用含镧稀土的球化剂,则凝固初期的石墨结晶较少,避免个别较大石墨球出现。石墨球数比较多,大小比较均匀,说明凝固中石墨球析出时间比较一致,凝固后期膨胀较大。这种球化剂使用工艺,在较近铸协武汉华中科技大学的会议上,江阴吉鑫的工程师们提出,对厚大断面的风电球铁,没有效果,不适用。

球铁碳当量越大,其结晶凝固范围越宽,固液共存区间越大,凝固过程中,液态铁水流动受初生枝晶影响,阻碍流动补缩,容易形成缩松。同时,铁水硅含量高,容易过早促进石墨形核,生长,此时的石墨化膨胀在固液共存期,对缩松减少不利。所以,通过上述一些工艺措施,使石墨化膨胀延迟一说,在现实铸造技术工作中,去解决球铁铸件缩松现象,有很重要的指导意义。

球铁缩松的一些“异常”现象:

高炉铁水直接加入感应电炉的短流程铸造,生产球墨铸铁铸件时,如果熔炼中没有很好的高温熔炼操作,容易出现铸件缩松缺陷。分析原因,估计是原铁水里面高炉铁水内的厚片状石墨,在熔炼中没有消除,凝固过程中,液态下石墨过早析出,凝固后期石墨化膨胀不足引起。本溪地区某风电铸造工厂,利用短流程生产风电铸件,都以探伤不合格报废,几乎没有合格铸件,损失惨重,就是例子。本溪地区高炉铁水质量较好,有害微量元素很低,铁水直接进入功率不高的保温感应电炉,估计高温冶炼,细化石墨不足。而江苏吉鑫的短流程工艺,是高炉铁水经过30吨电弧炉氧化烧损了有害元素,熔炼过程经过了高温冶炼,同时烧损的碳,又经过增碳剂处理增加了碳,和上面所说本溪短流程在熔炼工艺上有很大的不同。

生产壁厚不均匀中小球铁铸件时,铸件各处热节分离,连接热节部位的结构壁厚较薄,采取各种措施,如冷铁或铬矿砂加速热节冷却,控制浇注温度,提高碳当量,变浇冒口系统等等,都无法解决低于2级X射线探伤要求。当把碳当量从4.4-4.6%降低到4.25-4.30%之间后,缩松减轻,探伤合格。当然,同时也采取了一些其他辅助措施。采取这种做法的原因,是因为之前流水线造型,生产球铁卡车轮毂,个别热节分散的轮毂生产经验所得,与其他大部分球铁轮毂成分控制较高碳当量不同。这种做法能够减少缩松的原因,一直搞不清楚,是否与周启明老师文章中说得,延迟石墨化膨胀和凝固中减少初生石墨有关?这些球铁铸件碳当量选择低于共晶点附近,早期凝固过程中,虽有石墨析出,但量较少,主要先析出奥氏体枝晶,给后期共晶凝固留下了较多的石墨化膨胀量,因此较少了缩松缺陷。