灰铸铁孕育的几个问题
灰铸铁及球墨铸铁
GrayandNodularIrons
灰铸铁孕育的几个问题
肖
彬
韶关
(韶关金宝铸造有限公司,广东
512031)
摘要:为了使灰铸铁得到较好的孕育效果,进行了孕育量的生产试验,认为降低出铁槽孕育剂加入量,同时增加随流孕
育加入量是解决孕育衰退的最好方法;为了避免随流孕育量过大造成孕育剂不能完全熔解,选择了出铁槽0.3%+随流使用和贮存方法,特别提出了含Sr孕育剂解决缩松的局限性问题,以及孕育0.18%的孕育方式。介绍了孕育剂的选择、不良或过量对铸件品质的影响。
关键词:灰铸铁;孕育;孕育剂;白口;随流孕育中图分类号:TG223
文献标识码:B
文章编号:1003-8345(2008)02-0036-04
SomeProblemswithInoculationofGrayIrons
XIAOBin
(CamboFoundryCo.Ltd.,Shaoguan
512031,China)
Abstract:Inordertoimprovetheinoculationeffectforgrayirons,anexperimenttofindtheproperinoculantadditionamountwasconductedunderconditionsofpracticalproduction.Itwasconcludedthatreducinginoculantamountaddedintappinglaunderandincreasingstreaminoculantamountisthebestwaytoavoidinoculationeffectfading.Inordertoavoidthatthetbemeltedcompletelyduetoadditionamountbeingtoolarge,theinoculantadditionamountoftwostreaminoculantcouldn’
adding0.3%inthelaunder+adding0.18%inpouringstream’.Theselection,usageandinoculationstepswasadoptedas’
storageofinoculantweredescribed.ItwasspeciallypointedoutthatSr-containinginoculantonlyhasalittleshrinkageporosityreducingeffect,andthenegativeinfluenceofinsufficientinoculationoncastingqualitywasalsomentioned.Keywords:grayiron;inoculation;inoculant;chill;streaminoculation
我公司拥有1.5t中频炉3台,1t保温浇注炉1台,迪砂线主要以生产冰箱压缩机件和小型汽车零部件为主。自2000年投产以来,为改善和
收稿日期:2007-11-06
修定日期:2008-01-05
提高铁液质量,使用过的孕育剂不下十种,其间遇到过各种问题,走过不少弯路,现总结出来供同行参考。
1孕育量的确定
孕育量一般是根据产品的金相组织确定的,
作者简介:肖彬(1948.12-),男,汉族,广东英德人,1969年毕业(现广东工业大学),工程师,从事铸造工作于广东省机械学校
四十余年,现主要从事铸造熔炼技术工作。
要考虑的金相组织主要有石墨形态及长短、是否
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数和抗收缩缺陷方面已达到或超过了进口的
Ultraseed孕育剂的水平,现已投入生产性试验或
应用。
(2)由于球铁收缩的体积缺损不是光靠石墨化膨胀就能解决的,因此必须强调球铁件收缩缺陷主要还是要依靠浇冒口补缩工艺以及提高铸型的刚度、控制合理的材料成分等传统的办法来解决,抗缩松孕育剂只是当收缩缺陷较小而且冒口补缩、冷铁等办法使用有困难时的一种补充手段或辅助手段。
2004:155.
参考文献
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[4]RioTintoIron&TitaniumInc.DuctileIronTheessentialsofgatingandriseringsystemdesign[R].2000.
生长与球铁收缩的控制[J].造型材料,2003[5]斯卡兰.石墨成核、(2):1.
(编辑:袁亚娟)
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出现渗碳体、珠光体含量等。
湿型砂是所有砂型中冷却速度最快的砂型,含水量一般在3.0%左右,有些达到4.0%,因此,湿型砂生产灰铁件最容易导致薄壁部位出现渗碳体,在其它条件不变的情况下,这成为判定孕育量加入多少最重要的依据。
我公司曾经遇到这样的问题,同样的原铁液、同样的孕育剂在不同的产品上用量相差很大,从0.15%到0.9%不等,而且加0.9%孕育量的产品薄壁部位还经常出现渗碳体。即使零件形状差别再大,如此大的偏差也是不合常理的,为此,我们进行了现场调查,结果如表1。
表1
产品孕育量调查结果
原来产品一产品二项目
表2随流孕育试验结果
Tab.2
每炉铁液浇注时间/min
每型重量
Resultofstreaminoculationtest
出铁槽孕随流孕
出铁方式
育剂加入育加入量(%)
分三次连续出
完约1.7t铁液分三次连续出完约1.7t铁液分三次连续出完约1.7t铁液
量(%)
石墨形态
石墨渗碳等级
体经常
有无无
灰铸铁及球墨铸铁
/kg121212
373737
0.90.50.3
0.10.150.18
A或A+EAA
5 ̄655
育量主要应该考虑石墨形态及长短,珠光体含量等。
2关于白口
我公司产品经常出现白口,白口对产品加工
Tab.1
Resultofinvestigationoninoculantaddition
amountofvariouscastings
每型重量
出铁方式
出铁槽孕随流孕育剂加入育加入(%)量
分三次连续出
完约1.7t铁液分三次连续出完约1.7t铁液
量(%)
石墨石墨渗碳等级形态
体无
性能影响很大,如何预防和消除一直是我们日常工作的重点。
产生白口的原因很多,我们在此抛开零件本身的形状和型砂水份的影响,仅就铁液和孕育方面进行一些探究。
每炉铁
项目
液浇注时间/min产品一产品二
/kg2512
1937
0.150.9
0.050.1
4A
A或经常
5 ̄6A+E有
2.1铁液质量的影响
如果原铁液白口深度深则产品白口也深,这
由表1可知,产品二每型铁液的浇重比产品一要少13kg,因此,同样多的铁液浇注时间必须要延长一倍多。每型铁液的浇重是没法改变的,而不管何种孕育剂,要保持37min内不衰退也是不可能的,问题就出在出铁量这个环节上了。
如果减少每包出铁量并多出两次铁,孕育衰退就可以避免;或者将孕育后移,即加大随流孕育量,也能解决这个问题。
由于出铁和吊炉料上炉台是同一台吊车,要改变出铁方式对生产和物流势必产生较大影响,于是我们选择了加大随流孕育的方式。根据各方面资料介绍,一般灰铸铁孕育量在0.2%左右就足可以保证孕育良好,我们则尝试进行了加大随流孕育量的试验,试验结果见表2。
由表2可知,增加随流孕育加入量后,出铁槽孕育剂加入量大大降低,因此,随流孕育是解决孕育衰退最好的办法。但随流孕育加入量太大,孕育剂有不能完全溶解的危险,因此,我们最后选择了出铁槽0.3%+随流0.18%的方式。
相对湿型砂,树脂砂对灰铁件的激冷要小得多,白口产生的可能性也要少很多,因此,确定孕
是众所周知的。原铁液白口深度与生铁白口的遗(S)量的高低有传性、废钢加入量的多少以及w关。在生产过程中,曾经有一段时间,由于生铁紧张,我们只能用球铁生铁来生产灰铁铸件,其(Si)量特别低,采用原有的孕育方式,产品白口w
多且深,只能用增加孕育量的办法来消除白口。多用废钢也会导致产品白口增加。而S对孕育的作用已经比较清楚,w(S)在0.05% ̄0.1%,对孕育是有好处的,当然对减少白口也是有益的;如果(S)低了,可以用加硫铁精矿的办法来补充,但w
(S)是不是低于0.05%孕育就一定有问题呢?我w
公司曾经在很长一段时间内,产品中w(S)量在
0.02% ̄0.04%,也没有出现孕育不良的问题,分
析认为,这可能与我公司使用的孕育剂有关。我公司使用的SiBaCa孕育剂对高、低w(S)量铁液均有良好的孕育作用,不过,为了保证良好的孕育,w(S)量还是稍高一点好。
2.2孕育的影响
现有的消除白口能力强的孕育剂主要有含
Sr、RE、Ca等元素的孕育剂,一般可确保在15 ̄20min内三角试片不出现白口,这对大多数产品
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来说已经足够。不过再强的孕育剂都存在衰退问题,所以预防白口的关键是铁液孕育后如何尽快浇注的问题,而加强随流孕育无疑又是其中最好的办法。
我们的经验,只要随流孕育加入量在0.15%左右,对大多数产品而言,白口问题基本可以得到解决。
个/mm2左右,比SiBaCa的500个/mm2左右确实要少,说明含Sr孕育剂没有问题,同时说明含Sr孕育剂解决缩松效果是比较有限的,不可期望太高。
3关于孕育剂
市场上销售的孕育剂品种很多,应该选择性
价比高又适合自己的孕育剂产品。
3.175SiFe
75SiFe是最常采用的孕育剂,其中的Al、Ca
Fig.1
图1冰箱压缩机零件上的缩松
对孕育效果有重要的作用。但75SiFe孕育的铁液衰退很快,大件生产和流水线浇注炉生产时,一般不宜选择。要有效促进A型石墨形成,防止薄壁处白口的产生,必须加大75SiFe加入量,有时要达到1.0%,但加入量1.0%不仅增加成本,而且有可能导致铸件缩松。因此,不建议将其作为首选孕育剂。
Shrinkageporosityinapartofrefrigerator
compressor
3.3含Ba孕育剂
含Ba孕育剂最重要的作用是减缓孕育衰退,具有很强的促进石墨化的能力,可改善薄壁铸件中石墨的形态和分布状况,进而减少厚薄部位的硬度差。(Ba)在20%~w30%的SiBa孕育剂,能显著降低铸铁的白口倾向,可保持孕育效果的时间增至30min左右,特别适用于大型铸件,而用于小件可能导致产品珠光体量不够。目前比较广泛使用的是w(Ba)在2% ̄3%的含Ba孕育剂,加入量0.3%左右,铁液在20min内孕育基本不衰退,其价格仅比75SiFe贵1000多元,用量约为75SiFe的三分之一,是值得广泛推广的孕育剂。
3.2含Sr孕育剂
含Sr孕育剂消除白口的能力很强,有利于
改善薄壁铸件中石墨的形态和分布状况,使不同厚度处组织的差别更小,理论上还有预防缩松的(Al)、(Ca)量有很高作用[1]。含Sr孕育剂对铝ww的要求,因为Al、Ca的孕育作用与Sr的作用刚好相反。一般要求w(Al)≤0.1%,w(Ca)≤0.3%,要达到这样的w(Al)、(Ca)量,必须对SiFe进w行精炼,势必增加含Sr孕育剂的生产成本,所以含Sr孕育剂都比较贵,差不多是75SiFe的2倍。不过含Sr孕育剂的加入量约为75SiFe的三分之一,因而总体来说,相比75SiFe的孕育效果有提高,经济上也是划算的。
有资料介绍含Sr孕育剂能够解决产品缩松问题[1],然而我公司的生产实践证明并非如此。
我公司生产的一种冰箱压缩机零件,在产品(如图1)。我们曾试过的厚大部位偶尔出现缩松
修改浇注系统以增加对产品的补缩,降低浇注温度减少产品的液态收缩,但效果均不明显。试用含Sr孕育剂,加入量为出铁槽0.25%+随流0.15%,产品石墨等级为5级,薄壁部位无白口,但解剖厚大部位,仍存在缩松。产品共晶团数量为200
3.4稀土复合孕育剂
稀土孕育剂一般不单独使用,经常和Ba、Ca
合成一种稀土-Ba-Ca孕育剂,在保留含Ba孕育剂优点的基础上,脱氧能力更强,对高w(S)铁液特别有效。但这种孕育剂加入量不能过高,否则产品中w(RE残)量过高,可能使铸铁结晶时产生过冷,出现渗碳体组织。使用时必须严格控制用量,最高用量不超过0.4%。稀土孕育剂价格也不是太贵,只比含Ba孕育剂稍高,是值得选择的一种孕育剂。
4如何控制购买的孕育剂质量
孕育剂的质量在生产过程中是有波动的,而
供应商往往是将质量好的和差的掺在一起卖给
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灰
我们,那么我们应该如何控制好购买的孕育剂质在出现设备故障时,浇注炉中还存放有已经孕育量呢?
但没有浇注的铁液,随着故障时间的延长,这些4.1化学检测
铁液将因为孕育衰退而导致孕育不良。在铁液量通过检测孕育剂中的Si、Al、Ca、Ba、稀土等
不太多时,我们一般采取在下包铁液中适当多加的质量分数可以初步判定孕育剂是否合格,但这
孕育剂的办法来重新孕育;而如果铁液量太多,些元素的检测比较复杂,需要时间比较长,一般则只能把浇注炉中的铁液重新回炉处理。
铸造厂并没有这种能力,因而,下面的方法更加实用。
6孕育剂的贮存与干燥
4.2目测
孕育剂必须放在干燥通风的地方,回潮的孕
开袋检查孕育剂颜色是否正常?黑渣是否
育剂必须烘干后方可使用。每年3 ̄5月,是南方多?不符合粒度要求的、太粗的或太细的是否过的梅雨季节,越是通风的地方空气反而越潮湿,多?这些问题最经常出现,每次进货之后一定要因此,这个季节使用孕育剂要更加小心。加在出开袋检查。我公司曾经购买过一批孕育剂,化学铁槽或转运包的孕育剂不必烘干,只须在出铁前检测元素合格,便投入使用,结果导致20多炉产几分钟把孕育剂放在出铁槽或转运包内,利用余品出现白口及石墨异常。经过检查发现是孕育剂热把孕育剂烘干即可,特别注意的是,加入转运中黑渣太多,孕育剂颜色发暗造成的。
包的孕育剂不可过早,否则孕育剂有被氧化或粘4.3现场试用
在包底的危险,影响孕育效果。随流孕育装置和每批孕育剂到厂后,经上述检查合格,我们
浇注机在一起,每天可提前把随流孕育剂放在浇还要现场试用3 ̄5炉,通过金相分析产品的石注机的炉台上自然干燥1 ̄2h,然后再加入到随墨、白口、珠光体等组织,与正常生产的产品进行流孕育装置中,一般不需要专门烘干。有些工厂对比,发现异常立即停用,可避免批量产品报废。
用压缩空气来带动随流孕育剂,一定要注意压缩4.4供应商的选择
空气的干燥问题,否则,压缩空气的水份可能对在选择供应商时,一般选择规模大一些并有孕育产生影响。
一定信誉的供应商,这样,质量比较有保证。有些供应商没有自己的冶炼炉,也没有产品的化学检7结束语
验手段,只是从他人手中购买大块的原料进行破灰铸铁的孕育对产品质量起着至关重要的
碎,这样的供应商的质量保证能力很弱。
作用,因此要慎重选择孕育剂种类,并且要特别注意使用方法,尽可能把孕育置后以增加孕育效5孕育不良或过量的危害
果,减少孕育剂用量,稳定产品质量。
孕育不良将导致石墨异常,薄壁部位出现白
口,力学性能低下等问题;而孕育过量则导致石参
考
文
献
墨粗大,珠光体量不足,力学性能低下等问题。孕[1]高元举.含锶硅铁孕育剂的研究[J].铸造.1986,(7):1-6.[2]刘子安,王云昭.几种孕育剂对灰铸铁组织和性能影响的对比育过量一般在工艺试制过程中容易出现,在正常试验[J].铸造.1994,(5):7-12.
生产条件下则一般不会出现。2006年,我公司把
[3]夏雪,朱景宏,顾焕玉.硫对高强度灰铸铁组织和性能的影响75SiFe孕育剂更换成SiBa孕育剂,虽然工艺试
[J].造型材料.2001,(3):8-10.
验时已经把孕育量从1.0%降为0.6%,然而客户[4]蒋智慧,杨明华,杨永金,等.瞬时随流孕育工艺的研究与应用反应加工后产品厚大部位仍出现石墨粗大,直到[J].现代铸铁.2005,(3):1-5.
将孕育量降至0.4%后产品才恢复正常,这说明(编辑:袁亚娟)
孕育过量或不足对不同的孕育剂是不同的。
正常生产条件下孕育不良不会出现,但在设备出现问题时,尤其在流水线生产过程中,用浇注炉浇注铁液的工艺则经常出现孕育不良。因为
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