①原料、成分的選擇及使用方法
a.強化“精料出精品”的觀念,加強對原輔材料的管理。酋先針對原來沖天爐所用生鐵供應廠家較多,質量差別較大的現實,分別對不同牌號、不同廠家的生鐵在電爐上進行試驗,試驗印象:生鐵生產廠家規(guī)模大,熔煉高爐容量大,鐵礦石質量好、來源穩(wěn)定,工藝先進,生鐵有害元素就低,用這樣的生鐵生產的鑄件,內在質量好,并且穩(wěn)定;其次,嚴格禁止使用銹蝕嚴重的廢鋼,并對回爐料在投料前進行拋丸清理;再就是增碳劑選用經過
高溫石墨化處理過日在爐料熔煉過程中要盡量早加,使增碳劑與鐵水直接接觸且有充足的時間熔融,后期成分微調時,如C量偏低可加入生鐵調整,如C量偏高可加入廢鋼調整。
b.成分的選擇控制方面,原則是CE含量略高于沖天爐。鑄造一、二、六車間牛產的鑄件大都為HT200,采用爐前快速熱分析儀與理化分析相結合檢測手段,要求嚴格爐前分析儀的成分控制,原鐵水3.95%-4.10%Ce , 3.37%-3.45%C , 1.85%-1.90% ,Si 孕育量為0.2%-0.3%,出爐溫度1520-1550攝氏度. 鑄件化學成為:3.35%-3.45%C,1.8%-2.1%Si,0.8%-1.2%Mn,p≤0.10%,0.05-0.12%S。
②工藝創(chuàng)新的措施
a.創(chuàng)新、完善工藝操作規(guī)程。為改善鐵液在高溫長時間保溫下帶來的不良因素,在熔煉工藝規(guī)程上添加制定并強調“快熔快出”的工藝操作方法,進一步強化工藝的指導作用。提高員工對執(zhí)行工藝的自覺性。同時對造型時間進行調整,使造型速度與電爐的熔化率相匹配。鐵液在爐內經成分調整、升溫后盡快出爐,并加快澆注速度,最大限度的縮短鐵液在爐內、包內的保溫時間。
b.E型石墨的有害作用及高長效孕育劑的應用。發(fā)動機機體、拖拉機箱體裂紋缺陷曾非常嚴重。跟蹤調查發(fā)現,裂紋大部分發(fā)生在箱口部位,長度20mm左右,裂痕微小,順裂痕砸開沒有氧化色,因此確定為冷裂。其原因為:在清理鑄件用錘擊打時,部分鑄件產生裂紋,經金相分析凡產生裂紋的鑄件的均為E型石墨。由于E型石墨的方向性較強,機械強度低,沖擊韌度小,鑄件易產生裂紋缺陷。
為改善這種狀況,避免E型石墨的出現,引進使用了FeSi70Ba5長效孕育劑,增加了二氧化硅質點,給A型石墨的形成提供了必要的條件,同時由于硅鐵中鋇的加入,延長了有效孕育時間,抑制了E型石墨的產生,鑄件的裂紋缺陷明顯減少。
硅鋇孕育劑應用到生產上后,石墨形成與珠光體含量都得到一定程度地改善和提高,但需要加入孕育劑量較大,成本較高。當孕育劑加入量偏多時,基體中珠光體含量極易降低,鐵素體含量增加,鑄件的強度、切屑性能均受影響。 一旦高溫保溫時間略長,硫及硫化物含量又低,晶核減少,不良石墨再次出現。
c.增硫劑的應用。為克服含S量低形核數量少的現象,引進使用了增硫劑,使鐵液S含量由0.03%增加到0.06%-0.08%,形核數量增加,此時鑄件金相組織中全部為A型石墨或A型石墨為主,石墨長度2~3級,兩端變鈍;基體組織珠光體含量由原來30%一50%增加到90%以上;由于珠光體含量的增加,改善了鑄件的強度和切屑性能。
由于成分的穩(wěn)定和石墨形態(tài)的改善,減少了鑄件的裂紋缺陷,同時鑄件的縮松、縮孔傾向得到改善,力學性能得到了相應地提高。在不加其他合金元素的前提下,30mm試棒的抗拉強度均在250MPa左右,硬度185~220HB,高于圖紙HT200的要求。
d.薄壁鑄件白口消除的措施。當同一爐鐵液澆注不同壁厚的鑄件時,壁薄的鑄件白口極易增大,有時甚至不能使用,例如發(fā)動機上的齒輪室蓋,其壁厚大部分只有5mm,白口缺陷造成的廢品率高達40%以上。針對這一問題,首先加大孕育量至0.4%一0.5%,其次,依據“未溶石墨質點理論”,出鐵水前。在包內加入2%的干凈無銹原生鐵塊,有效增加石墨質點,使薄壁鑄件白口消除,改善了切屑性能,避免了鑄件白Cl缺陷。但這一措施僅僅用于
同一成分鐵液而不同鑄件壁厚的情況,正常熔煉鑄件單一的情況下,一般不提倡使用這種方法,以免引起基體組織中石墨粗大,降低鑄件強度。
上述工藝技術實施后,發(fā)動機機體、拖拉機箱體的裂紋缺陷基本得到克服,缸蓋的滲漏缺陷控制在3%以下,發(fā)動機齒輪室蓋白口缺陷消除。金相組織中石墨形態(tài)以A型為主,珠光體含量90%以上。
(4)結論
①電熔鐵液要得到合格健全的鑄件,除了要求純凈爐料外,CE要略高于沖天爐;
②電熔鐵液要得到正常的石墨形態(tài),要有合適的S含量,建議控制在0.05%一1.2%之間,S含量≤0.05%使用增硫劑,并且硫劑較好是在熔煉后期升溫時加入;
③要求“快熔快出”的操作工藝,減少鐵液在爐內的保溫時間尤其是高溫保溫時間;
④使用高長效孕育劑,加入量一般在0.2%-0.3%,如鐵液含S為0.05%以下時,孕育量可增至0.4%;
⑤薄壁鑄件白口較大時除較大的孕育量外,另加2%的原生鐵,以增加石墨質點,消除白口。