提高球铁石墨球化率和圆整度的三大关键

合集下载

[优质文档]球墨铸铁中石墨的球化率及球化级别

[优质文档]球墨铸铁中石墨的球化率及球化级别

[优质文档]球墨铸铁中石墨的球化率及球化级别球墨铸铁中石墨的球化率及球化级别球化率及球化级别按照 GB/T9441-1988《球墨铸铁金相检验》评定,该标准将球化级别分为 6 级。

首先观察整个受检面,之后,从最差的区域开始,连续观察5 个视场,以其中 3 个最差视场的多数对照级别图谱评定。

提高球化率的关键是球化处理和孕育处理。

球化处理方法:采用稀土镁合金的凹坑冲入法,简单易行,但烟尘较大。

采用低稀土镁合金盖包处理,镁的收得率可达 50%以上,且可解决烟尘问题。

孕育处理可采用二次或三次孕育,球化包内孕育剂可用 75 硅铁,浇包内可加抗衰退(例如含钡)孕育剂。

倘有必要,再用随流孕育或型内孕育。

5 级球化和6 级球化的石墨都是以蠕虫状石墨为主, 5 级球化是蠕虫状石墨呈分散分布;6 级球化是蠕虫状石墨呈聚集分布。

两者主要区别如下:(1) 宏观组织聚集分布时,断口上出现稀疏的小黑点,蠕虫状石墨聚集程度增加时,黑点增大,数量也随之增加和密集;蠕虫状石墨分散分布时,其数量较聚集分布为少,断口不会出现小黑点。

(2) 微观特征蠕虫状石墨分散分布时,其长宽比较小,呈短而粗的棒状,端部圆钝,常与团状共存。

4,5 条蠕虫状石墨丛集一处者,称为聚集分布,此时蠕虫状石墨弯曲、扭转的趋势增加。

观察三维形貌,聚集分布的几条蠕虫状石墨往往是同一蠕虫状石墨的不同分枝,这种结构,比表面积较大,分枝与分枝间的距离较近,有利于碳的扩散,故铸态或热处理后,聚集分布的蠕虫状石墨周围容易形成铁素体。

(3) 化学成分蠕虫状石墨聚集分布时,宏观化学成分中残留镁量和稀土量都较低,含硅量较高。

图号: 图号:光学放大倍数:100× 光学放大倍数:100×浸蚀剂:未侵蚀浸蚀剂:未侵蚀材料及状态:球墨铸铁材料及状态:球墨铸铁处理:铸态处理:铸态组织及说明:图中石墨大部分呈球状,余为团组织及说明:图中石墨呈球状,少数团状,球状和极少量团絮状,球化率为 90%,,95%,化率为?95%,球化级别为 1 级。

生产球墨铸铁,6包次球化都不合格!用了这种方法,缺陷率直降10%!

生产球墨铸铁,6包次球化都不合格!用了这种方法,缺陷率直降10%!

生产球墨铸铁,6包次球化都不合格!用了这种方法,缺陷率直降10%!两个月前,老铁收到了一个老板的紧急求助。

车间夜班班组采用喂丝球化工艺生产铸件,结果同一炉次,6包次球化都不合格,铸件断口处总出现小黑点,一直以为是包芯线的问题,但由于其它炉次,用的都是同样参数,都没问题,所以也不敢贸然下定论。

问老铁有没有什么可靠的方法,检测一下包芯线中Mg含量、MgO含量,重新调整一下参数。

经过近1个小时沟通,老铁了解到,该工厂并非偶尔一次出现这样的情况,平日生产过程中,球化不良、球化衰退的现象经常出现,甚至跟生产同类型铸件、同规模的铸造厂比,该工厂铸件缺陷率高出约10%。

让老板更着急的是,每一次出了缺陷后,都得各种检测,超声波、金相、球化剂......但每次问题都不一样,每一次缺陷,都要周而复始折腾一遍。

铸件成本高了不说,光是耽误的时间和工期够让人上火的。

不知道喝了多少酒、陪了多少笑脸才接下的订单,结果总是因为不知道哪块的小差错,结果厂子也没挣上钱,工人也没挣上钱。

听了老板描述的具体操作方法,老铁一时间也找不出问题所在。

于是赠予了老板一份关于球化操作方法与细节的资料一份,结果就在20多天前,老板找到我说:缺陷率降了很多,现在已经可以达到常规水准,还给老铁发了红包表示感谢。

跟老板一起做了次复盘,发现之前球化做不好的问题,主要有这2点。

1、基础知识不扎实。

铸造厂原辅材料使用多元,成分复杂,工人对其原理基础薄弱,再加上检测不到位,原料与球化剂中的成分常常发生反应,造成铸件缺陷。

2、操作参数不懂应变。

如何根据壁件薄厚选用相应球化剂,不同材质铸件怎么选球化方法,以及具体的球化方法中温度、时间、镁含量等怎么控制,不会差异化操作。

而这份资料,不但从金相上解释了球铁中基体组织、检测图谱等相关的基础知识,还把目前市面上常见的三明治球化法、三明治加盖球化法及喂丝球化法的应用范围、优劣势及详细操作方法及参数均做了详细说明,对于工人基础薄弱的铸造厂,具有非常明确的指导意义。

关于球墨铸铁球化处理工艺的探讨 高才炜

关于球墨铸铁球化处理工艺的探讨  高才炜
3高韧性球墨铸铁的熔炼工艺
3.1原、辅材料选择
球磨铸铁对于原材料的选择过程中,熔炼高韧性球墨铸铁的主要材料是废钢(低碳钢)、增碳剂、硅铁、回炉料、球化剂、孕育剂等。原材料应无油、无锈、低锰、低硫、成分明确。
3.2熔炼操作
接下来的熔炼操作需要按比例称料,然后按顺序向中频电炉内加料,加料顺序为:回炉料→废钢→增碳剂→硅铁→回炉料→废钢。送电开始熔炼。全部炉料添加完毕,升温至1480~1500℃,增碳时间5~10min,扒渣取样进行光谱分析。若成分符合原铁液成分要求,调至1430~1470℃的工艺温度,开始出铁球化处理。若成分不满足要求,按比例调整成分,取样化验,直至满足要求为止,升温至工艺要求的球化温度出铁。
2.2冲入法
儿冲入法是在我国当前的工业技术中最广泛的球化处理方法,通常是使用堤坝式球化处理包。为了降低铁液和镁之间反应的剧烈程度以及镁蒸气的挥发速率,冲入法通常使用含镁量较低的合金球化剂。冲入法在所有球化处理方法当中具有高的应用比例,主要原因为设备成本低、处理方法简单、对操作的要求较低,不需要复杂的技术支持,生产过程比较灵活。冲入法的不足之处在于生产环境恶劣,并造成严重污染。同时球化合金的效率低,烧损严重,造成资源浪费。另外,冲入法所用的合金一般要求高硅,这会导致铁液的增硅幅度很高,甚至达到0.8%,以上两个因素结合使得铁液的精确控制无法实现。
1.2球化剂添加量计算模型建立
球墨铸铁球化中球化剂的使用,以灰色关联模型或改进的灰色关联模型或联合灰色关联模型对原铁水基本化学成分(活性碳当量CEL、硅当量SiE、C和Si含量、微量元素含量水平)、石墨形核能力、氧化程度及S含量等冶金状态特性进行综合评价,评价体系由热分析曲线上的特征参数和炉前快速光谱成分分析结果组成,反映原铁水冶金状态对球化效果的影响。在评价之前,首先确定在生产条件下各冶金状态参数的阀值,并以各参数阀值的中值序列组成统计最优参比状态。评价时,对待测铁水状态参数序列与统计最优状态参数序列进行灰色关联性分析,根据灰色关联度综合评价值(平均灰色关联系数)与球化剂添加量WMg的相关性,建立考虑球化剂中Mg和稀土RE元素的收得率以及孕育“促球”作用的球化剂添加量WMg计算公式。

生产厚大断面球磨铸铁的关键控制点

生产厚大断面球磨铸铁的关键控制点

生产厚大断面球磨铸铁的关键控制点1 如何防止厚大断面球铁的石墨畸变和球化衰退石墨形态是影响球铁铸件性能的关键性因素,厚大断面球铁件断面厚、热节多、凝固时间长,极易发生石墨畸变,一般有以下几种石墨形态:不规则的球状石墨、团絮状石墨、片状石墨、蠕虫状石墨、开花状石墨、碎块状石墨。

球化衰退也就是绝大数石墨成球失败,出现求化衰退的原因是镁量和稀土随着铁液停置时间的延长而发生衰减。

镁和稀土与氧的亲和力大于与硫的亲合力,所以浮在铁液表面的 MgS、Ce 2 S 3 夹杂物与空气中的氧反应生成S,S 与 Mg 和 Ce 反应消耗镁量和稀土,出现回硫现象,使铁液中球化元素的残留量低于石墨化所需的临界值时而产生球化级别严重下降。

减少球化衰退的措施有以下几点:1)通过合理的生产组织安排,缩短铁液停置时间;2)降低原铁液含硫量(<0.012%);3)转运铁水过程中合理覆盖液面;4)适当增加球化剂加入比例。

开花状石墨是厚大断面球墨铸铁中最常见的畸变石墨,开花状石墨恶化了铸件上表面的质量和力学性性,增加了铸件装机后运转的风险。

开花状石墨的形成机理如下:共晶前期形成的石墨球在浮力作用下向上漂浮,聚集在铸件的上表面形成开花石墨。

当石墨的固-液界面前沿存在过量的Ce、Mg 的不均匀吸附时,破坏规则分支的生长,使石墨分支的基面生长速度远大于石墨分支柱面的生长速度,造成石墨在过冷区发生不均匀的包状分叉,导致开花石墨形成。

厚大铸件的上表面往往 RE、Mg 偏高,容易提供漂浮的生长环境。

开花状石墨与碳当量和铁液的冷却速度有关,还与浇注温度有关。

碳当量越高、铁液冷却速度越慢、浇注温度越高石墨漂浮开花的可能性就越大;中小型铸件的碳当量4.3%-4.7%,但是对于厚大断面的球铁碳当量控制在4.3%-4.4%,浇注温度在不影响铁水流动性的条件下尽可能低,一般在1300℃-1360℃为宜;控制碳硅与残余稀土的含量以及提高冷却速度可以减少漂浮石墨形成。

球墨铸铁件三大缺陷处理

球墨铸铁件三大缺陷处理

1缩孔缩松1.1影响因素(1)碳当量:提高碳量,增大了石墨化膨胀,可减少缩孔缩松。

此外,提高碳当量还可提高球铁的流动性,有利于补缩。

生产优质铸件的经验公式为C%+1/7Si%>3 9%。

但提高碳当量时,不应使铸件产生石墨漂浮等其他缺陷。

(2)磷:铁液中含磷量偏高,使凝固范围扩大,同时低熔点磷共晶在最后凝固时得不到补给,以及使铸件外壳变弱,因此有增大缩孔、缩松产生的倾向。

一般工厂控制含磷量小于0 08%。

(3)稀土和镁:稀土残余量过高会恶化石墨形状,降低球化率,因此稀土含量不宜太高。

而镁又是一个强烈稳定碳化物的元素,阻碍石墨化。

由此可见,残余镁量及残余稀土量会增加球铁的白口倾向,使石墨膨胀减小,故当它们的含量较高时,亦会增加缩孔、缩松倾向。

(4)壁厚:当铸件表面形成硬壳以后,内部的金属液温度越高,液态收缩就越大,则缩孔、缩松的容积不仅绝对值增加,其相对值也增加。

另外,若壁厚变化太突然,孤立的厚断面得不到补缩,使产生缩孔缩松倾向增大。

(5)温度:浇注温度高,有利于补缩,但太高会增加液态收缩量,对消除缩孔、缩松不利,所以应根据具体情况合理选择浇注温度,一般以1300~1350℃为宜。

(6)砂型的紧实度:若砂型的紧实度太低或不均匀,以致浇注后在金属静压力或膨胀力的作用下,产生型腔扩大的现象,致使原来的金属不够补缩而导致铸件产生缩孔缩松。

(7)浇冒口及冷铁:若浇注系统、冒口和冷铁设置不当,不能保证金属液顺序凝固;另外,冒口的数量、大小以及与铸件的连接当否,将影响冒口的补缩效果。

1.2防止措施(1)控制铁液成分:保持较高的碳当量(>3 9%);尽量降低磷含量(<0 08%);降低残留镁量(<0 07%);采用稀土镁合金来处理,稀土氧化物残余量控制在0 02%~0 04%。

(2)工艺设计要确保铸件在凝固中能从冒口不断地补充高温金属液,冒口的尺寸和数量要适当,力求做到顺序凝固。

(3)必要时采用冷铁与补贴来改变铸件的温度分布,以利于顺序凝固。

球铁中球化剂中稀土的作用

球铁中球化剂中稀土的作用

球铁中球化剂中稀土的作用球铁中球化剂是一种常用的冶金辅助剂,它能够促进球铁中的球化作用,提高球铁的力学性能和加工性能。

而稀土作为球化剂中的关键成分,发挥着重要的作用。

下面将从稀土的角度来探讨球化剂中稀土的作用。

稀土能够提供良好的球化效果。

球化剂中的稀土元素主要是镧、铈、钐、镨等,它们具有良好的球化效果。

在球化过程中,稀土元素能够与球化剂中的其他成分共同作用,形成稀土化合物,使球化剂的活性得到提高。

这些稀土化合物在高温下能够迅速分解,释放出大量的活性物质,促进球化剂与石墨球的接触和反应,从而加速球化过程,形成更多的球状石墨,提高球化率。

稀土能够改善球铁的组织结构。

球铁中的石墨形态对其力学性能和加工性能有着重要的影响。

通常情况下,球铁中的石墨呈片状或网状分布,对应的是铸件中的片状石墨铸铁和网状石墨铸铁。

而稀土作为球化剂中的重要成分,能够使球化剂更好地与石墨球反应,使其更均匀地分布在铸件中,从而形成更多的球状石墨。

球状石墨分布均匀、大小适中,能够提高球铁的韧性和塑性,减少脆性相的形成,增加球铁的强度和延展性,改善球铁的综合性能。

稀土还能够提高球化剂的热稳定性。

在球化剂的生产和使用过程中,稀土元素能够与球化剂中的其他成分形成稳定的化合物,提高球化剂的热稳定性。

这对于球化剂的储存和运输非常重要,能够保证球化剂在高温条件下不发生分解或失活,保持其活性,确保球化剂的使用效果。

除了以上几点,稀土还具有抑制气孔形成的作用。

在球化过程中,球化剂中的稀土元素能够与铁水中的气体发生反应,生成稳定的化合物,减少气体的析出,降低气孔的形成。

气孔是铸件中常见的缺陷,会降低铸件的强度和密封性,而稀土的加入可以有效地抑制气孔的形成,提高铸件的质量和可靠性。

稀土在球铁中球化剂中发挥着重要的作用。

它能够提供良好的球化效果,改善球铁的组织结构,提高球铁的力学性能和加工性能。

稀土还能够提高球化剂的热稳定性,抑制气孔形成,提高铸件的质量和可靠性。

如何提高球铁球化率?

如何提高球铁球化率?

如何提高球铁球化率?国内普通球墨铸铁铸件的球化级别要求达到4级以上,(即球化率70%,)一般铸造厂达到的球化率为85%左右。

近年来,随着球墨铸铁生产的发展,尤其是在风电铸件生产和铸件质量要求较高的行业,要求球化级别达到2级,即球化率达到90%以上。

笔者公司通过对QT400-15原采用的球化、孕育处理工艺以及球化剂、孕育剂进行分析、改进,使球墨铸铁的球化率达到了90%以上。

1、原生产工艺原生产工艺:熔炼设备采用2.0T中频炉和1.5T工频炉;QT400-15原铁液成分为ω(C)=3.75%~3.95%、、ω(Si)=1.4%~1.7%、ω(Mn)≤0.40%、ω(P)≤0.07%、ω(S)≤0.035%;球化处理所用球化剂为1.3%~l.5%的RE3Mg8SiFe合金;孕育处理所用孕育剂为0.7%~0.9%的75SiFe-C合金。

球化处理采用两次出铁冲入法:先出铁55%~60%,进行球化处理,然后加入孕育剂,再补加其余铁液。

由于球化、孕育采用传统的方式,用25 mm厚的单铸楔形试块检测得到的球化率一般在80%左右,即球化级别3级。

2、提高球化率的试验方案为提高球化率,对原来的球化和孕育处理工艺进行了改进,主要措施是:增大球化剂和孕育剂加入量、净化铁液、脱硫处理等。

球化率仍然采用25 mm的单铸楔形试块进行检测,具体方案如下:(1)分析原工艺球化率偏低的原因,曾认为是球化剂用量较少,故将球化剂加入量由1.3%~1.4%增加到1.7%,但球化率并未达到要求。

(2)另一种猜测是认为球化率偏低可能是由于孕育不良或孕育衰退引起,因而试验加大孕育剂量,由0.7%~0.9%增加到1.1%,球化率亦未达到要求。

(3)继续分析认为铁液夹杂较多、球化干扰元素偏高等可能是造成球化率偏低的原因,因而对铁液进行高温净化,高温净化温度一般控制在1 500±10℃,但其球化率仍未突破90%。

(4) ω(S)量高严重消耗球化剂量并加速球化衰退,因此增加脱硫处理,将原铁液ω(S)量从原来的0.035%降低到0.020%以下,但球化率也只达到86%。

如何改善球墨铸铁生产工艺?这7个条件控制是关键!

如何改善球墨铸铁生产工艺?这7个条件控制是关键!

如何改善球墨铸铁生产工艺?这7个条件控制是关键!由球墨铸铁的凝固特点认为球铁件易于出现缩孔缩松缺陷,因而其实现无冒口铸造较为困难。

阐述了实现球铁件无冒口铸造工艺所应具备的铁液成份、浇注温度、冷铁工艺、铸型强度和刚度、孕育处理、铁液过滤和铸件模数等条件,用大模数铸件和小模数铸件铸造工艺实例佐证了自己的观点。

1、球墨铸铁的凝固特点球墨铸铁与灰铸铁的凝固方式不同是由球墨与片墨生长方式不同而造成的。

在亚共晶灰铁中石墨在初生奥氏体的边缘开始析出后,石墨片的两侧处在奥氏体的包围下从奥氏体中吸收石墨而变厚,石墨片的先端在液体中吸收石墨而生长。

在球墨铸铁中,由于石墨呈球状,石墨球析出后就开始向周围吸收石墨,周围的液体因为w(C)量降低而变为固态的奥氏体并且将石墨球包围;由于石墨球处在奥氏体的包围中,从奥氏体中只能吸收的碳较为有限,而液体中的碳通过固体向石墨球扩散的速度很慢,被奥氏体包围又限制了它的长大;所以,即使球墨铸铁的碳当量比灰铸铁高很多,球铁的石墨化却比较困难,因而也就没有足够的石墨化膨胀来抵消凝固收缩;因此,球墨铸铁容易产生缩孔。

另外,包裹石墨球的奥氏体层厚度一般是石墨球径的1.4倍,也就是说石墨球越大奥氏体层越厚,液体中的碳通过奥氏体转移至石墨球的难度也越大。

低硅球墨铸铁容易产生白口的根本原因也在于球墨铸铁的凝固方式。

如上所述,由于球墨铸铁石墨化困难,没有足够的由石墨化产生的结晶潜热向铸型内释放而增大了过冷度,石墨来不及析出就形成了渗碳体。

此外,球墨铸铁孕育衰退快,也是极易发生过冷的因素之一。

22222.球墨 2.球墨铸铁无冒口铸造的条件1、球墨铸铁无冒口铸造的条件从球墨铸铁的凝固特点不难看出,球墨铸铁件要实现无冒口铸造的难度较大。

笔者根据自己多年的生产实践经验,对球墨铸铁实现无冒口铸造工艺所需具备的条件作了一些归纳总结,在此与同行分享。

2.1铁液成分的选择(1)碳当量(CE)在同等条件下,微小的石墨在铁液中容易溶解并且不容易生长;随着石墨长大,石墨的生长速度也变快,所以使铁液在共晶前就产生初生石墨对促进共晶凝固石墨化是非常有利的。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

提高球铁石墨球化率和圆整度的三大关键
影响球墨铸铁的球化率和圆整度的因素有很多,下面分别从化学成分、工艺过程、凝固控制三大方面,对影响球化率的的因素进行分析:
一、化学成分
1、碳当量和硅
碳和硅是影响球铁石墨球圆整度的基本成分。

在一定的冷却速度和孕育条件下,提高碳当量,可提高石墨球圆整度,并可增加自补缩能力,减少碳化物。

在一定的碳当量条件下,随着硅量的增加,特别是大断面球铁,会产生碎块状石墨。

因此,在不产生石墨漂浮情况下,应尽量提高碳当量;同时在保证孕育条件下,尽量降低硅含量。

2、镁
有效残留镁量的控制对提高石墨球圆整度很重要。

当有效残留镁小于0.045%,增加效残留镁量可提高石墨球圆整度;当有效残留镁大于0.045%,会产生变态石墨,降低石墨球圆整度。

3、稀土
稀土在铁水中有两个有益的作用:一是脱硫去气,起到球化和间接球化作用;二是与微量元素相互作用,消除有害一面发挥有利一面。

这两方面都可提高石墨球圆整度。

但是过量的残留稀土,特别是大断面球铁,会使石墨形态恶化,尤其易产生碎块状。

理想范围是0.010%~0.019%。

4、微量元素
一定量的锑和铋并辅以适量的稀土,可提高石墨球圆整度,提高力学性能。

合适的加入范围:0.0025~0.005%。

二、工艺过程
1、球化处理
(1)重稀土镁球化剂比轻稀土镁球化剂更能提高石墨球圆整度。

主要是脱硫能力强,抗衰退能力强。

(2)轻稀土镁球化剂如果过程控制得好,并辅以微量元素,也能提高石墨球圆整度。

(3)冲入法比转包法铁液质量更好,故也能提高石墨球圆整度。

2、孕育处理
(1)强化孕育可以提高石墨球圆整度。

(2)采用抗衰退的孕育剂可以提高石墨球圆整度。

3、用球铁屑做球化处理时的覆盖剂,可形成与非溶解石墨弥散相类似的钝化石墨核心,产生长时间的浓度起伏,大大增加有效形核率,可以提高石墨球圆整度。

4、尽量降低浇注温度可以提高石墨球圆整度。

三、凝固控制
1、使用冷铁可以提高石墨球圆整度。

2、使用铬铁矿砂可以提高石墨球圆整度。

3、其他能在球铁液共晶转变时加快冷却,缩短时间的措施都可以提高石墨球圆整度。

相关文档
最新文档