鑄造三維柔性焊接平臺對熔煉鐵液質量的要求
2018年05月03日
新聞詳情
在鑄造合金家族中，三維柔性焊接平臺鑄造合金的發展取決于其優勢的發揚和劣勢的控制。鑄鐵與鑄鋼、有色合金相比，鑄造性能較好，容易鑄出形狀復雜、壁厚均勻的平臺鑄件而較少產生鑄造缺陷。因此，鐵液的利用率高，產品的適用面廣。此外，石墨鑄鐵還有一些與生俱生的，諸如減摩性、緩震性、切削性、疲勞斷裂性等方面的良好 性。
在材質競爭中，提高鑄鐵的比強度、增加強韌性、xiaochu內在缺陷，對于減輕鑄件重量，延長服役期，節約材料是 重要的。為了保證三維柔性焊接平臺鑄鐵性能的 性和穩定性，首先有良好的鐵液質量。
一、三維柔性焊接平臺（鑄鐵平臺）鐵液質量的內涵
鐵液質量包括：溫度(du)、成分(fen)及成分(fen)度(du)，有(you)害元素(su)含(han)量，非金屬夾雜物數量、氣體溶量和爐(lu)外可造性等。
鐵(tie)液質量的控制(zhi)分為(wei)熔煉，爐前處理和過濾三個環節。以下泊頭正(zheng)創（李經(jing)理）簡述
二、三維柔性焊接平臺熔煉
1、沖(chong)天爐(lu)要上新(xin)臺階
獲得高溫鐵(tie)液(ye)
盡管(guan)鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)件澆注(zhu)的(de)工藝溫度并不高，不同(tong)鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)大多在(zai)1260℃~1400℃之間。但從獲得鐵(tie)(tie)液的(de)觀點看，應有較高的(de)熔(rong)煉溫度。高溫熔(rong)煉保證了高的(de)出鐵(tie)(tie)溫度，Fe、Si、Mn燒損少，爐況穩定，化學成(cheng)分波動(dong)(dong)小。以發達 為例，沖天爐內C的(de)波動(dong)(dong)可(ke)控制在(zai)±0.05，Si的(de)波動(dong)(dong)可(ke)控制在(zai)±0.1。高溫熔(rong)煉，鐵(tie)(tie)液中的(de)S、O、H、N及夾雜物(wu)都會減(jian)少，爐料的(de)不良(liang)遺傳性將會減(jian)弱。
沖(chong)天爐(lu)獲得三(san)維(wei)柔性焊接平臺(tai)高(gao)溫(wen)鐵(tie)液有三(san)種方法：一是好的爐(lu)型，如兩排大間距，冷風(feng)+固定(ding)碳在85以(yi)上的焦炭(tan)，出(chu)鐵(tie)溫(wen)度(du)可在1480℃以(yi)上。二是富氧送風(feng)，此法簡便(bian)，調溫(wen)迅速及時(shi)，但(dan)受供(gong)氧條件的制約，局限性很大。三(san)是熱(re)送風(feng)，不(bu)同熱(re)風(feng)裝置風(feng)溫(wen)由150℃至600℃不(bu)等，適于(yu)開爐(lu)時(shi)間較長的工廠使用。
我國鑄造廠多(duo)數生產規(gui)模較(jiao)小，因此在(zai)相當時期(qi)內，“方法一”將(jiang)是主(zhu)要的(de)(de)(de)措施。冷風(feng)(feng)作業(ye)(ye)，沖天爐(lu)的(de)(de)(de)熱(re)利用(yong)率低，從可持續發展(zhan)的(de)(de)(de)戰略考慮(lv)(lv)，熱(re)風(feng)(feng)沖天爐(lu)符合(he)(he)節(jie)能的(de)(de)(de)國策，而且可結合(he)(he)著解(jie)決環境(jing)污(wu)染，滿足(zu)(zu)社會shengtai要求。隨著世界經濟yitihua進程的(de)(de)(de)發展(zhan)，鑄造業(ye)(ye)將(jiang)重(zhong)組(zu)、兼并，擴(kuo)大規(gui)模，實行集約化生產，熱(re)風(feng)(feng)作業(ye)(ye)將(jiang)逐步擴(kuo)大其(qi)應用(yong)范圍。采用(yong)熱(re)風(feng)(feng)與否考慮(lv)(lv)的(de)(de)(de)兩個問題是，是否有(you)足(zu)(zu)夠的(de)(de)(de)連續作業(ye)(ye)時間，以(yi)及一次性投(tou)入(ru)的(de)(de)(de)多(duo)少(shao)和投(tou)資的(de)(de)(de)回收期(qi)。
② 穩定(ding)爐膛尺寸
低質爐襯材料會帶來一系列(lie)不良的(de)影響：爐襯侵蝕物污(wu)染(ran)鐵液(ye)；侵蝕物改(gai)變爐渣的(de)物理化學(xue)性狀，從而影響爐子的(de)順行(xing)和去硫(liu)效果；爐膛擴(kuo)大，破壞(huai)熔煉的(de)穩定(ding)性，開(kai)爐時(shi)間一長，后期(qi)會出現(xian)鐵液(ye)溫度下降，燒損增(zeng)多(duo)，鐵液(ye)氧(yang)化的(de)現(xian)象。
2．使用(yong)中頻(pin)感(gan)應爐
近年來，正創李經理走(zou)訪了長江(jiang)三角洲、珠江(jiang)三角洲和膠東地區，發現采用(yong)感(gan)應爐或與沖天爐雙聯的(de)工廠不少。感(gan)應爐鐵液的(de)質(zhi)量高，常是國外采購(gou)商和國內主機廠指定(ding)的(de)供貨條件(jian)。
進入二(er)十世紀九(jiu)十年代(dai)，三代(dai)晶(jing)體管模塊(kuai)中頻爐取(qu)二(er)代(dai)傳(chuan)統可控硅中頻爐而代(dai)之。這種爐子的(de) 點是節電、熔化速度(du)快、升溫迅速、操(cao)作簡便、工(gong)作 、對電網無干擾(rao)、功率因素高。
變頻(pin)中(zhong)頻(pin)爐(lu)(lu)可滿(man)足(zu)不同(tong)熔(rong)(rong)煉階段的(de)(de)不同(tong)工藝要(yao)求(qiu)。當熔(rong)(rong)料時(shi)，用(yong)較高(gao)的(de)(de)頻(pin)率(lv)實(shi)(shi)現(xian)快速熔(rong)(rong)化；當增(zeng)碳時(shi)，改用(yong)較低(di)的(de)(de)頻(pin)率(lv)，增(zeng)加鐵液攪拌力，jiakuai增(zeng)碳過(guo)程，從而(er)達到縮(suo)短時(shi)間、節(jie)省電力的(de)(de)目的(de)(de)。有(you)的(de)(de)爐(lu)(lu)子還能隨液面(mian)高(gao)度的(de)(de)不同(tong)自動(dong)調節(jie)功率(lv)。近(jin)期國(guo)外推出的(de)(de)寬爐(lu)(lu)體感應爐(lu)(lu)，可實(shi)(shi)現(xian)大(da)料直(zhi)接裝爐(lu)(lu)。
3．不可忽視(shi)三(san)維柔性焊接平(ping)臺生(sheng)鐵中的微量元素
生(sheng)鐵出廠一般只規定(ding)Si、Mn、P、S，對C無限(xian)量(liang)，微量(liang)元素(su)(su)則(ze)(ze)隨礦源而(er)任其(qi)自然，不作檢測，底碼(ma)不清。我國(guo)生(sheng)鐵中的微量(liang)元素(su)(su)有Cu、Cr、Mo、V、Ni、Ti、Sn、Al、Pb、Bi、Zn、As、Sb等。其(qi)中Cu、Cr、Mo、V、Ni、并無害處(chu)，Al視為中性(xing)，As、Zn、Pb有害，Ti、Sb、Bi、Sn為mingan元素(su)(su)，低(di)于(yu)一定(ding)值有利，超(chao)過則(ze)(ze)有弊。
4．感應爐增碳
感(gan)應爐若以廢鋼為(wei)主爐料，在爐內增碳生產(chan)合成鑄鐵(tie)，可(ke)得到(dao)(dao)鋼一般純凈的(de)(de)(de)鐵(tie)液(ye)。由于沒有生鐵(tie)粗(cu)大石(shi)墨的(de)(de)(de)遺(yi)傳(chuan)和受(shou)孕(yun)能力優良，鑄鐵(tie)組織(zhi)中(zhong)的(de)(de)(de)石(shi)墨具有細小和分布(bu)均勻的(de)(de)(de) 點，球鐵(tie)的(de)(de)(de)球化率高，低(di)碳灰鐵(tie)易于得到(dao)(dao)A型石(shi)墨和珠光體基體，且壁厚mingan性減小。因為(wei)磷很低(di)，大大降低(di)了發動機件(jian)縮(suo)松滲漏的(de)(de)(de)缺陷。
增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑常用(yong)(yong)的(de)(de)有(you)石(shi)(shi)墨質增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑（電塊或tianran石(shi)(shi)墨、類石(shi)(shi)墨）和碳(tan)(tan)質增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑（如(ru)冶金焦）。電質地純，灰分<0.5，S、N含量只有(you)0.1。選(xuan)用(yong)(yong)tianran石(shi)(shi)墨和碳(tan)(tan)質增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑時，應 別關(guan)注(zhu)其灰分，S和N量，并防止受潮。增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑的(de)(de)吸收(shou)率(lv)，爐底加入（裝料）時為(wei)65~70，鏡面加入時為(wei)75~80。在(zai)一(yi)定程度(du)(du)上，回收(shou)率(lv)隨處理(li)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)提高而增(zeng)(zeng)加，但高于平衡溫(wen)度(du)(du)后，因(yin)部分碳(tan)(tan)消耗于反(fan)應（SiO2）+2C=[Si]+2CO，反(fan)而降(jiang)低回收(shou)率(lv)。 碳(tan)(tan)的(de)(de)熔(rong)點為(wei)3727℃，碳(tan)(tan)原子是通過溶解和擴散方式進(jin)入鐵液的(de)(de)，因(yin)此增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)劑的(de)(de)粒度(du)(du)和熔(rong)池(chi)的(de)(de)攪(jiao)拌對于增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)過程 重要。
三 爐前處理
1． 脫硫
鐵(tie)液脫硫(liu)(liu)可減少球化劑用量和(he)鑄(zhu)件中硫(liu)(liu)化物夾渣(zha)的數量。發(fa)達(da) 球鐵(tie)生(sheng)產幾乎(hu)全(quan)部采(cai)用脫硫(liu)(liu)工藝，要求脫硫(liu)(liu)后S≤0.01，我國條件下，目標位為S≤0.02，錫柴和(he)常柴可達(da)到S≤0.015。
包底Na2CO3沖入法(fa)處理(li)，方法(fa)簡便但(dan)脫(tuo)(tuo)硫(liu)率低，效(xiao)果不穩定，處理(li)時煙塵污染環境，對咽喉有(you)刺激性(xing)。在規模生產的(de)球鐵車間(jian)，宜將脫(tuo)(tuo)硫(liu)劑置于液面，采用機械(xie)攪拌法(fa)、搖包法(fa)或氣(qi)(qi)動(dong)(dong)攪拌法(fa)進行(xing)脫(tuo)(tuo)硫(liu)。其中氣(qi)(qi)動(dong)(dong)法(fa)較(jiao)為簡單，動(dong)(dong)力消耗少，為流行(xing)。氣(qi)(qi)動(dong)(dong)脫(tuo)(tuo)硫(liu)裝置可設于前爐上游(you)，進行(xing)連續脫(tuo)(tuo)硫(liu)，亦可在爐前單包間(jian)斷脫(tuo)(tuo)硫(liu)。
2． 除渣(zha)
除(chu)渣(zha)(zha)過程可在包中或感應爐(lu)內(nei)進行。將除(chu)渣(zha)(zha)劑(ji)（聚(ju)渣(zha)(zha)劑(ji)）撒于液(ye)面即時形成一(yi)熔融層(ceng)(ceng)，起覆蓋和聚(ju)渣(zha)(zha)作用(yong)。除(chu)渣(zha)(zha)劑(ji)受熱膨化，在熔融層(ceng)(ceng)中產生許多小孔，起良好的保(bao)溫作用(yong)。
除(chu)(chu)渣(zha)(zha)劑分(fen)低、中、高三檔(dang)(dang)。由原礦經簡(jian)單破(po)碎、過(guo)篩的產(chan)品(pin)屬于低檔(dang)(dang)，各省均產(chan)。現(xian)已不(bu)被鑄造廠看好。中檔(dang)(dang)除(chu)(chu)渣(zha)(zha)劑對原礦有(you)所選擇，增加了水洗等(deng)工序，能滿足鑄件的基本要求，為多數工廠接受(shou)。進口的除(chu)(chu)渣(zha)(zha)劑，選礦源，加工工序有(you)別于一般。該產(chan)品(pin)撒(sa)于液面即迅速散布，覆蓋整個液面，除(chu)(chu)渣(zha)(zha)能力超卓，用量少，不(bu)粘爐(lu)襯與澆包，用棍(gun)即可(ke)將熔融(rong)渣(zha)(zha)層整體挑(tiao)起，清渣(zha)(zha)方便(bian)，近三年來已開始受(shou)國內業界的重視。
3． 球化
球(qiu)化(hua)(hua)處(chu)理(li)仍以包(bao)內沖入法為(wei)主(zhu)。選用(yong)球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)需視熔(rong)爐、出(chu)鐵(tie)溫度，脫硫(liu)與否(fou)和球(qiu)鐵(tie)類型等(deng)而定(ding)。一般(ban)而言，沖天爐鐵(tie)液選用(yong)Mg7~9，RE3~7的(de)(de)球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)，感應爐鐵(tie)液選用(yong)低Mg（5~6），低RE（1.5~2.5）球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)，亦有的(de)(de)廠(chang)仍用(yong)Mg8RE3球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)。/T9228-1999標準(zhun)，對(dui)Mg 和RE的(de)(de)成(cheng)分范圍偏差(cha)規定(ding)為(wei)±1，有些廠(chang)標已縮小為(wei)±0.5，對(dui)Ca、Al等(deng)亦有明確(que)規定(ding)。球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)質量(liang)中(zhong)，應重視MgO含量(liang)、成(cheng)分的(de)(de)偏析程度以及粒(li)度的(de)(de)集中(zhong)度。凡(fan)是粒(li)度不勻，粉末(mo)多，色澤發暗的(de)(de)球(qiu)化(hua)(hua)劑(ji)不宜選用(yong)。
原則上(shang)，只要掌握(wo)好鐵液的化(hua)(hua)學成分和孕育(yu)(yu)環節(jie)，采(cai)(cai)用(yong)(yong)上(shang)述(shu)球(qiu)化(hua)(hua)劑即可(ke)生(sheng)產鑄態(tai)(tai)(tai)球(qiu)鐵。但亦(yi)有工廠采(cai)(cai)用(yong)(yong)鑄態(tai)(tai)(tai)球(qiu)鐵用(yong)(yong)球(qiu)化(hua)(hua)劑。一般，在(zai)(zai)鑄態(tai)(tai)(tai)鐵素體球(qiu)化(hua)(hua)劑中(zhong)(zhong)含有Ba和Bi，在(zai)(zai)鑄態(tai)(tai)(tai)珠(zhu)光體球(qiu)化(hua)(hua)劑中(zhong)(zhong)含有Ba和Sb，但對于QT700-2以(yi)上(shang)的重要曲軸類(lei)鑄件(jian)，不推薦使用(yong)(yong)含Sb球(qiu)化(hua)(hua)劑，此時應通過調整Cu、Mo等的含量來控(kong)制基體。指出，不管是否采(cai)(cai)用(yong)(yong)鑄態(tai)(tai)(tai)球(qiu)化(hua)(hua)劑，孕育(yu)(yu)永遠是不可(ke)忽視的重要環節(jie)。
4． 孕育(yu)
孕(yun)育是提升鑄鐵質量(liang)的重(zhong)要環(huan)節。經過十多年的努力(li)，我(wo)國孕(yun)育劑(ji)基本實現(xian)了系列化(hua)和商品化(hua)。
5．合金化
鑄鐵常用的(de)合金(jin)(jin)元素有Si、Mn、Cu、Cr、Mo、Ni、Sn、Sb、V、Ti、P等。其(qi)中Si、Mn、Cr、Mo、P以(yi)(yi)鐵合金(jin)(jin)形(xing)式加入，Cu、Ni、Sb、Sn以(yi)(yi)金(jin)(jin)屬形(xing)式加入，V、Ti以(yi)(yi)鐵合金(jin)(jin)或VTi生鐵形(xing)式加入。加入時機在(zai)爐(lu)(lu)(lu)后(hou)（沖天(tian)爐(lu)(lu)(lu)）、爐(lu)(lu)(lu)內（感應爐(lu)(lu)(lu)）還是爐(lu)(lu)(lu)前，需視(shi)它們(men)的(de)熔點、氧化性和密(mi)度等而定。為了(le)便(bian)于(yu)高熔點鐵合金(jin)(jin)的(de)熔吸，除控制(zhi)粒度外，采用發熱(re)合金(jin)(jin)劑或喂絲加入法(fa)是比(bi)較理想(xiang)的(de)措(cuo)施。
四 過濾
金屬(shu)過(guo)濾技術(shu)在工業發達 應用(yong)較(jiao)為普遍。實踐證明(ming)，關(guan)鍵(jian)機件的失效不完全在于試棒力學性能的高低，而是(shi)三維柔(rou)性焊接平臺鑄(zhu)件內(nei)部的健全程度。因此，單(dan)純追求金相組織的是(shi)不的。走訪(fang)過(guo)的工廠，其品牌產品無不重視過(guo)濾的后一關(guan)。一般小(xiao)件采用(yong)纖維過(guo)濾網，過(guo)流量大或重要件采用(yong)蜂(feng)窩陶(tao)瓷(ci)(ci)過(guo)濾片或泡沫(mo)陶(tao)瓷(ci)(ci)過(guo)濾片。
