大断面球墨铸铁生产技术

*,大断面球墨铸铁生产技术,Consideration in the Production of Heavy Section Ductile Iron,曾大本 教授,2005.10,主要内容,存在的问题,石墨畸变,冷却速度的影响,球化、孕育处理,应用实例,大断面球墨铸铁存在的问题,石墨畸变,组织粗大,元素偏析,晶间碳化物,石墨漂浮,机械性能下降，尤其韧性急剧下降,一、大断面球铁件的石墨畸变,（一）石墨特点 球数少、球径大、石墨畸变严重,图,1,球墨退化系列的形貌扫描电镜照片（深腐蚀试样）,图,2,碎块状石墨扫描电镜形貌 图,3,枝晶状石墨,图,4,开花状石墨扫描电镜形貌 图,5,开花状石墨,图,6,石墨漂浮区的其它杂质,图,7,因偏析形成的晶间碳化合物（,a.200X,）,和晶间劣化石墨（,b.100X,）,图,8,球墨在液态下生长时发生的变态,图,9,稀土元素在奥氏体壳周围的局部富集引起畸变,图,10,碎块状石墨的生长模型,a),碎块状石墨,b),中间态石墨,c),球状石墨,（二）防止石墨畸变措施,提高铸件的冷却速度,加强球化、孕育,添加微量合金元素,二、冷却速度对大断面球铁材质的影响,图,11,壁厚圆柱铸件石墨球化率,图,12,壁厚圆柱铸件石墨尺寸,二、冷却速度对大断面球铁材质的影响,二、冷却速度对大断面球铁材质的影响,图,13,壁厚圆柱铸件石墨球数,表,1,大断面球铁件个部分的机械性能,应用实例,图,14,QT800-2,曲轴铸造工艺简图,应用实例,铸件重：,1,t,多 总长：,3200,主轴：,200,材质：,QT800-2,CE 4.14.4%C 3.43.7%,Si,2.02.4%,Mn,0.30.5%,P 0.030.05%S0.01%Mg 0.0300.045%,Re(Y,基,)0.0120.018%,Cu 0.30.5%,Mo 0.150.25%,Sb,0.0080.010%,铁模覆砂（砂层厚,815,mm,）,平浇立冷工艺,钇基重稀土球化剂，加,1.6%,（,2.12.5%,Re,，,67%Mg,，,4243%,Si,，,余,Fe,）,浇口杯瞬时孕育（,0.4%,细化硅铁）,图,15,工艺简图,注塑机支架,铸件重,500,kg,，,壁厚,150170,mm,材质,QT450-12,CE 4.34.5%C 3.53.8%,Si,(,原铁水,)1.01.2%,Si,（,铬）,2.52.8%,Mn,0.250.40%,树脂砂铸型，均衡凝固工艺,充型速度较快（,40,秒）,直浇口,D=90mm,F,直,：,F,横,：,F,内,=1.5,：,1.5,：,1,冲天炉，冲入法,球化剂,1.8%,（,7.9%,Mg,，,4.8%Re,，,1.8%Ca,，,42.8%Si,，,余,Fe,）,多次,75,SiFe,孕育：包内（,0.25%,）、随流（,0.25%,，,1015,mm,粒度）,液面浮硅（,0.2%,，,1015,mm,粒度）,图,16,铸造结构及分型工艺,高炉冷却壁,外形尺寸,1760*800*461,（,mm,）,铸件重,4.8,t,（,内部,2,层冷却水管共,5,根）,5,t,冲天炉，,C 3.6%Si1.9%(,原铁水,0.6%,）,Mn,0.15%P0.15%,，,S0.02%,，,Mg0.040.06%,，,Re0.020.04%,两箱造型，底注式内浇口,F,直,：,F,横,：,F,内,=1.2,：,1.1,：,1,补缩口,4,个（,150*150/120*120,，高,400,）,浇注时用氮气冷却,钇基重稀土镁复合球化剂（,TRE3,（,Y,）,加,2%,（,34%,Re,，,911%Mg,，,4044%,Si,，,13%Ca,，,13%Ba,，,余,Fe,）,孕育剂：,75,SiFe+,特种孕育剂（,5060%,Si,，,26%Re,，,48%Ca,，,1.55.5%Bi,，,46%Al,，,粒度,0.11.0,mm,）,图,17,用冲入法生产大断面球铁的流程,共性问题,球化孕育处理结果难以不受人为因素的干扰；,重稀土元素会因铁水的高含硫量而被大量消耗，从而背离主要用其进行抗衰退的初衷；,球化剂用量多，资源浪费大；,球化和孕育衰退严重且难控制，铸件质量难以稳定达标；,处理工艺时常无法随铁水中硫和干扰元素的含量变化而变化；,处理作业产生的烟气对工作环境的污染严重；,回炉料无法得到完全利用；,处理作业产生的渣多而粘且难扒除；,工人劳动条件差且强度大。等等。,图,18,用喂线法法生产大断面球铁流,过程主要参数（,1,）,原铁水成分，,%,C,Si,Mn,P S,3.80-4.02 1.22-1.65 0.33-0.43 0.067-0.070 0.044-0.080,铁水温度,出炉温度：,1440-1260,；,处理温度：,1290-1330,；,球化剂成分，,%,Mg Relight Ca,Si,Fe,及其它,29-31 1.5-2.0 2.0-3.0 42-44,其余,孕育剂成分，,%,Mg,Relight+Reheavy,Ba,Ca,Si,Fe,及其它,2-3.2.5-3.0,适量 适量,46-48,其余,过程主要参数（,2,）,13mm,球化线参数,总重：,360,克,/,米,球化剂重量：,210,克,2%/,米,钢带重：,150,克,/,米,加入量：,35,米,/,吨铁水,13mm,包芯线参数,总重：,440,克,/,米,孕育剂重量：,210,克,2%/,米,加入量：,15,米,/,吨铁水,图,19,脱硫,-,球化和孕育处理的喂线处理站,图,20,高硫铁水进行脱硫和球化处理,附铸试样的金相照片及对比（,1,）,喂线法,100,X,未腐蚀,冲入法,100,X,未腐蚀,附铸试样的金相照片及对比（,2,）,喂线法,200,X,已腐蚀,冲入法,100,X,已腐蚀,浇冒口根部试样的金相照片,喂线法,100,X,未腐蚀,喂线法,100,X,已腐蚀,