模具鋼感應電爐熔煉灰鑄鐵處理應重視的環(huán)節(jié)
發(fā)布時間:2020-08-07 ?? 瀏覽次數(shù):次
為進一步落實國家關于節(jié)能減排、優(yōu)化環(huán)境的要求,實現(xiàn)企業(yè)高效益、更好的發(fā)展前景,東锜模具采用了高效、低電耗的中頻感應電爐取代沖天爐作為熔煉設備生產模具鋼灰鑄鐵件。
電爐投產后,一段時間內生產過程中陸續(xù)出現(xiàn)以下幾個問題:
1)冶金牽引車蓋板等鑄件出現(xiàn)了裂紋缺陷。
2)鑄球模具出現(xiàn)白口
3)鐵液車后壓蓋白口嚴重,有的出現(xiàn)縮松缺陷。
鑄件質量問題產生后,公司有關技術人員分析認為,采用電爐冶煉后,所用的熔煉原材料基本沒有變化,并且對入廠的原材料進行抽樣檢驗,發(fā)現(xiàn)質量指標都在規(guī)定的范圍內。因此,由原材料造成的質量問題基本排除。
通過對產生缺陷的鑄件進行金相檢驗,發(fā)現(xiàn)產生裂紋缺陷的鑄件均為E型石墨,產生白口缺陷的鑄件石墨形態(tài)以D型為主,化學成分分析這些灰鑄鐵件鐵液的wS平均在0.028%左右。據文獻資料指出,鐵液低硫時共晶團數(shù)量少,即成核度很小,隨著含硫量的增加,共晶團數(shù)急劇增加,當wS達到0.05%左右時,共晶團數(shù)增加趨向減緩。實踐證明,當感應電爐鐵液wS在0.05%以下時,常規(guī)孕育效果***不明顯,當wS≤0.03%時,鑄件白口傾向增大。主要原因是由于硫及硫化物含量低,晶核數(shù)量減少,形核能力低,白口增大,A型石墨減少,D型、E型石墨增加。由于E型石墨的方向性較強,機械強度小,沖擊韌度小,鑄件易產生裂紋缺陷。含硫量低的主要原因是鐵液高溫保溫時間長。在使用沖天爐熔煉過程中,焦炭含硫高,鐵液和焦炭直接接觸,出現(xiàn)鐵液增硫,而電爐熔煉過程中,由于原材料生鐵、廢鋼含硫量低,不存在增硫,反而熔煉過程中與其他元素化合成硫化物形成熔渣上浮于鐵液表面,與渣子一起被扒除,鐵液中的硫含量減少。電爐熔煉鐵液由于本身的熔煉特點,高溫保溫時間較長,作為形核晶粒,硫的化合物在保溫期間大量熔融,從而導致硫化物晶核減少,石墨成核能力降低,并且隨著鐵液保溫時間的不斷延長,過冷度繼續(xù)增大,白口深度增加。
為克服因含硫量低,石墨形核能力低的現(xiàn)象,我公司在電爐熔煉時使用了增硫劑,使鐵液wS由0.028%增加到0.06%~0.08%,形核能力增加,此時鑄件金相組織中全部為A型石墨或以A型石墨為主。
為避免E型石墨的出現(xiàn),經研究并借鑒文獻資料,引進使用了硅鋇長效孕育劑替代傳統(tǒng)孕育劑75SiFe,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。
對于白口缺陷嚴重的鑄件,加大了孕育劑使用量,且出鐵液前,在包內加入2%的干凈無銹原生鐵塊,有效增加石墨質點,消除了白口缺陷。
另外,在灰鑄鐵件生產過程中,發(fā)現(xiàn)電爐鐵液與沖天爐鐵液在特性上存在著差異,電爐熔煉與沖天爐相比有優(yōu)良特性,如溫度、成分易于控制,鐵液純凈度高;但也有不良特性,如白口傾向大,收縮傾向較大。因此在我公司生產灰鑄鐵件時,除要求做到爐料要純凈,要清除生鐵、廢鋼表面的鐵銹,還要求碳當量略高于沖天爐熔煉的鐵液,且熔煉操作要快熔快出,減少鐵液在爐中的保溫時間,尤其是高溫保溫時間外,認為鐵液的處理也至關重要,生產過程中主要做到控制鐵液wS為0.06%~0.08%,如鐵液wS≤0.03%時,要加增硫劑并使用長效孕育劑,生產薄壁灰鑄鐵件白口傾向很大時,除加入孕育劑外,再另加2%原生鐵快,以增加石墨質點,消除鑄件白口缺陷。在生產過程中實施上述工藝技術后,冶金牽引車蓋板等鑄件裂紋缺陷、鑄鐵球模具、鐵液車后壓蓋白口缺陷基本得到消除,金相組織中石墨形態(tài)以A型為主,珠光體含量在90%以上。由于成分的穩(wěn)定和石墨形態(tài)的改善,鑄件縮松傾向也得到改善,力學性能得到了提高。
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