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球化不良17大原因及控制[铸造][铸造厂][铸件][不锈钢][锈钢]

来源:未知 佚名 2018-04-17 浏览次
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本文地址:http://www.lkdongze.com/zhxx/1975.html
文章摘要:球化不良17大原因及控制[铸造][铸造厂][铸件][不锈钢][锈钢] ,现浇横机护腿,时有西师眼波。

  在20世纪六七十年代,生产球墨铸铁主要是使用冲天炉,由于焦炭质量差(块度大、密度低、固定碳含量低、含硫量);铁液温度低;使用的球化剂制备的方式不完善;生铁的含硫、磷量高等,所以生产出的球墨铸铁的质量较差,球化质量不稳定。现在生产球墨铸铁大都是用电炉熔炼,炉温的高低容易控制;生铁等原材料的质量好;球化剂的种类多且质量好,因此球墨铸铁的质量也比较容易控制。但是球化不良仍是球墨铸铁生产中的主要缺陷之一。

  球化不良表现在铸件断口上(一般多观察浇冒口断口),有大块黑斑或明显可见的小黑点;敲击铸件发出的声音不清脆;金相显微组织上有较多的厚片状石墨,有少量球状、团状石墨,或枝晶石墨(有时球化不良在金相上还有一个特征,即在厚片状石墨丛中,个别球状石墨反而还很圆整)。

  产生球化不良的原因,总的来讲皆由以下三大类因素所影响:残留镁量或稀土量过低(但稀土含量过高时,则石墨圆整度变差,铸件易产生白口及缩松);孕育作用不强或衰退;干扰元素过高。

  但在实际生产过程中,产生球化不良的因素很多,有技术上的问题、有操作上的问题、也有管理上的问题。

  1.球化剂质量差

  球化剂中Mg、RE含量经化验虽达到质量要求,但因熔炼技术不佳,含MgO较高(球化剂中含MgO>1%,对球化质量就可能有影响),MgO对提高球化质量几乎没有作用,反而使球墨铸铁易产生夹渣缺陷;球化剂里含Ca等元素少,球化处理时反应激烈,Mg烧损较多。

  防止措施:不使用质量差的球化剂(要对供应商、生产厂家进行考察,先少量购进,试用后再批量购买)。球化剂放置时间过长,易受潮氧化。

  2.炉前球化处理操作不当

  球化剂倒入铁液包堤坝挖坑里后,未摊平拍实;表面覆盖物少,或覆盖层薄,或未填满球化剂块缝隙,冲入铁液后,不仅外露球化剂马上熔化反应,同时铁液大量进入球化剂块缝隙里,直接熔化球化剂或把球化剂冲起漂浮铁液表面,反应过早过快,Mg烧损较多。

  防止措施:把倒入包底凹坑里的球化剂摊平、适当舂实,再把上面覆盖的孕育硅铁摊平并适当舂实,表面覆盖适当量的球墨铸铁屑(舂实)或一定厚度的球墨铸铁板。这样不仅把合金的缝隙填满,且有一定厚度覆盖层。

  3.原铁液含硫量高

  硫是主要反球化元素,含硫量高会严重影响球化质量,当原铁液中的wS>0.06%时,即便是加入较多的球化剂,也很难得到合格的球墨铸铁质量。在球化处理过程中,球化剂中的Mg,首先与铁液中的S起化学反应,生成MgS的熔渣,剩余的Mg才起到球化作用,RE同样如此。由于球化元素少,所以影响了球化质量。铁液含硫量高,即便加入大量的球化剂,如果浇注时间过长,扒渣不净,还会发生“返硫”现象,影响浇注到后期的铸件质量。原铁液中硫的主要来源是:使用了含硫量高的焦炭或新生铁。

  防止措施:使用含硫量低的生铁及回炉料和焦炭;掌握好球化剂加入量与原铁液含硫量的关系;炉前及球化处理过程中采取脱硫措施(往焦炭上喷洒石灰水、电炉脱硫较为容易、球化包内加入碱面或烧碱)。

  随炉料代入的球化干扰元素过高,如Ti、Sb、As、Pb、Al、Sn等。稀土元素虽有一定的消弱或抵消反球化干扰元素的能力,但铁液中含干扰元素太多,仍会恶化石墨球形状(畸形石墨);即便球化,球墨铸铁材质的物理性能也会趋向很脆。因此,在生产QT400—18以及抗低温球墨铸铁时,要选用高纯生铁。

  4.接铁液浇包放置不当

  出铁时铁液直接冲到压在凹坑里的球化剂上,不仅把覆盖物冲跑,而且使合金块直接受到高温铁液的冲击,或过早熔化激烈反应,或迅速漂浮至铁液表面,在铁液表面熔化烧损被空气吸收,减低了铁液对Mg的吸收率。

  防止措施:放置好铁液包的位置,避免铁液直接冲击到合金上,让铁液平稳、快速的淹没合金并瞬时达到一定的深度,延长合金上浮的路程,便于合金充分被铁液吸收。

  5.开始出铁液慢

  如果开始出铁液过于缓慢,液面在包内上升的速度慢,当铁液淹没合金后,表层部分合金就开始熔化反应,并接着上浮,由于合金表面与铁液表面距离短,合金没来得及熔化就大量的漂浮于铁液表面,Mg在铁液表面熔化烧损被空气吸收而损耗掉,降低了铁液对Mg的吸收率。

  防止措施:对于冲天炉来讲前炉缸内要存有充分的铁液,出铁前首先把堵塞出铁口周围的泥巴铲净,出铁时快速打开出铁口,让铁液很快达到铁液包容量深度的2/3(即一定深度),此时的球化反应,由于合金表面距离液面距离大,合金在铁液里上浮时,经过的路程长,合金边上浮、边熔化、边被铁液充分吸收,球化剂中的球化元素Mg的吸收率高,球墨铸铁质量好。电炉出铁更为方便,开始快速出炉,当反应剧烈时慢速出铁或停止出铁,在反应平稳时继续出铁至要求量,如果反应平稳,尽可能先快后慢(中间不停)的一次出完。

  6.装加球化剂过早或堤坝凹坑内铁液未倒净

  浇注后,红热的浇包底部,温度高于900℃。如果马上装球化剂,Mg、RE在高温的烘烤下损耗一部分(有冒烟现象);若堤坝凹坑内铁液未倒净,Mg的损耗更多;另外过热的预热温度也会促使球化剂的过早熔化。

  防止措施:让浇包冷却降温一段时间,在出铁液之前装球化 剂,同时,浇注后及时把浇包内剩余的铁液倒干净,并把包内的熔渣扒干净。

  7.球化铁液温度过低

  球化铁液温度低于1390℃时,合金不易熔化,球化反应不完全,球化级别难以达到要求。球化剂在上浮过程中,由于铁液温度低,不能迅速地把球化剂熔化吸收,致使球化剂上浮到铁液液面熔化燃烧。

  8.球化铁液温度过高

  球化铁液温度过高,覆盖剂以及球化剂熔化速度过快,由于纯Mg的密度为1.74g/㎝3,熔点651℃,沸点1105℃,即便是由于Mg与Si化合提高了合金的熔点,但也低于1400℃,更何况球化温度常在1490~1520℃,有的可能会更高一些。根据铸件的大小和铸件壁的厚薄,确实需要提高球化温度时,也要采取相对“低温处理高温浇注”的措施。另外,铁液温度过高,铁液往往氧化严重,由于Mg和RE易与氧化物产生化合反应,高温使得Mg、 RE的大量损耗和蒸发,降低了吸收率。

  9.球化剂块度小、碎末多

  当球化剂块度碎小、碎末多时,虽然球化处理方法一样,但由于合金块之间没有空隙,熔化反应只能是剥皮式地缓慢逐层进行,若按同样的步骤去浇注,可能会出现前几箱球化不良,后几箱球化尚好的现象。

  防止措施:根据铁液包的大小即球化处理铁液的多少,而选择球化剂块度的大小。碎末过多时需要过筛处理;如果球化反应过慢,可用钢钎穿过铁液捣几下所装的合金,让铁液钻入合金里,以便加快球化反应。

  10.球化剂块度过大

  球化剂块度过大,在边上浮边熔化过程中,没有及时的被铁液吸收,而是漂浮到铁液表面熔化燃烧,散发到空气中而浪费掉。

  球化剂块度的选择,是根据铁液包的大小即球化铁液的多少而确定的。

  11.球化剂加入量少

  球化剂加入量的多少与材质的要求、铁液的含硫量、铁液质量、球化处理温度、铸件大小等因素有关。球化剂加入量少有两个原因:一是设计要求加入量本身就少;二是出铁液量没有控制好,出的铁液量超过要求。

  12.铁液氧化

  铁液氧化后含氧量高,由于O和Mg的亲和能力很强,球化剂中的有效球化元素Mg,首先与O化合生产MgO熔渣,剩余的Mg才起到石墨的球化作用,由于氧损耗了大量的Mg,剩余的Mg不足于保证石墨呈球状的量,所以球化级别低,球化质量差。

  防止措施:注意冲天炉低焦(炭)高度,防止铁液氧化;电炉熔化,不要使用过于氧化的炉料,防止铁液温度过高或高温长时间的保温,特别是10t大炉熔化铁液,每次球化处理1t,当球化处理后几包时,由于铁液在炉内的停留时间长,不但铁液缺少“晶核”,且易氧化。在球化处理后几包时,先在炉内进行“预处理”,添加适量的碳化硅、脱氧剂、增碳剂、硅铁等进行脱氧处理,并适当多加一些球化剂。

  13.包的深径比及包坑

  (1)球化包的深度H与直接D的比例为:H/D=1.5~2。如果用球化包处理半包,则违背高经比的初衷。

  (2)球化包的包坑深度,在装入球化剂和覆盖剂后应尚余20~30mm,铁液进入包坑与覆盖剂熔融成半固态物质,延缓球化剂过早爆发,可以提高Mg的收得率。

  (3)包底凹坑的宽度,以包底直径的1/4~1/3为好,投影面积小的凹坑增加了深度,有利于延缓爆发。

  (4)浇注完毕后及时清理包内的熔渣,使每包球化剂装入凹坑的情况相同。

  14.因浇注时间过长等原因而产生的球化衰退

  球化衰退的特征是:炉前球化良好,在铸件上球化不好;或者同一包铁液,先浇注的铸件球化良好,网上电子游戏:后浇注的铸件球化情况不好。浇注时间过长产生的球化衰退往往还和孕育衰退并存。保证石墨呈球状化Mg残量的多少,决定了铁液的球化质量。Mg与O以及S的亲和能力很强,Mg与O结合生成MgO而燃烧掉。特别是S,当S与Mg结合生成MgS的熔渣后漂浮到液面,漂浮到液面后MgS熔渣中的Mg,又与空气中的O结合生成MgO而燃烧掉,而分离出的S又返回铁液,又与Mg结合,铁液中的S像小船一样,不停的把铁液中Mg带到空气中燃烧掉,这就叫做“返硫现象”。随着浇注时间的延长,铁液中Mg的残留量越来越少。有资料介绍,随着浇注时间的延长,每延长1min,铁液中Mg的烧损为0.004%。

  解决措施:如果因故延长浇注时间,可以覆盖适当厚度的保温剂,减少铁液与空气接触,减少铁液中Mg的烧损量。另外还应采取适当的随流孕育措施,把已经长大并呈畸形(长长后为片状石墨)的石墨分解或截断,使其形状趋于团球状。

  15.孕育衰退

  通过金相分析可以看到,孕育衰退的金相照片里,石墨球数量少,球径大,密度稀,球化级别低,通常铁素体含量少,珠光体含量增高,并且有碳化物的存在。孕育衰退产生的原因是:孕育剂加入量少,或孕育工艺不完善。由于镁的存在是球化的必要条件,而孕育中的元素,是参与石墨化的充分条件,因此只讲球化处理而不重视孕育处理,是做不成高质量的球墨铸铁的。

  防止措施:提高孕育剂的加入量;使用含钡、钙的长效孕育剂;采取二次孕育、浮硅孕育、随流孕育的复合孕育措施。

  16.球化包或浇注包潮湿

  球化处理冲入铁液时,水经气化分解产生出氢气和氧气,O会中和掉球化剂中的部分Mg,变成了MgO熔渣,不仅降低了铁液中的含镁量,还容易使铸件产生渣孔及气孔缺陷。

  17.现场管理

  球化剂的管理和堆放不规范,可能会混入硅铁等;称球化剂的重量不准,或没有除皮、或看错称等。例如,某厂球墨铸铁的生产质量一直很稳定,突然有一天夜班前两炉出现球化不良,化验分析含硅量超标,经过研究分析,可能是白天打扫卫生时,把散落到地上的硅铁,整理到球化剂槽中了。另外,球化剂存放时间过长且保管不好,球化剂氧化,都会消弱球化作用,影响球化质量。

  结语

  在日常工作中,用心工作和不用心工作,付出的辛苦和力气差不多,但是对于提高、稳定产品质量,对提高操作工人自身的技术水平,却有很大的差异。

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