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、成分及成分度，有(you)害元素含(han)量，非金屬夾雜物數量、氣體溶量和爐外可造(zao)性等。
鐵液質量的控制分為熔煉，爐前處理和過濾三個環節。以下泊(bo)頭正創（李(li)經(jing)理）簡述
二(er)、三(san)維柔性焊接平(ping)臺(tai)熔煉
1、沖天(tian)爐要上新臺階
獲得(de)高(gao)溫鐵液
盡管鑄(zhu)鐵件澆注的(de)(de)(de)工藝溫(wen)(wen)度并不(bu)高(gao)(gao)，不(bu)同(tong)鑄(zhu)鐵大多在(zai)1260℃~1400℃之間。但從獲得鐵液的(de)(de)(de)觀點看，應有較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)熔煉(lian)溫(wen)(wen)度。高(gao)(gao)溫(wen)(wen)熔煉(lian)保證(zheng)了高(gao)(gao)的(de)(de)(de)出鐵溫(wen)(wen)度，Fe、Si、Mn燒損少(shao)，爐(lu)況穩定(ding)，化學成分波(bo)動小。以發達 為例，沖天爐(lu)內C的(de)(de)(de)波(bo)動可(ke)控(kong)制在(zai)±0.05，Si的(de)(de)(de)波(bo)動可(ke)控(kong)制在(zai)±0.1。高(gao)(gao)溫(wen)(wen)熔煉(lian)，鐵液中的(de)(de)(de)S、O、H、N及夾雜物都會減(jian)少(shao)，爐(lu)料的(de)(de)(de)不(bu)良遺傳性將會減(jian)弱。
沖(chong)天爐(lu)獲得三(san)維柔性焊接(jie)平臺高溫鐵液有三(san)種方法(fa)(fa)：一是(shi)好(hao)的(de)爐(lu)型(xing)，如兩(liang)排(pai)大間距(ju)，冷風(feng)+固(gu)定(ding)碳在85以上(shang)的(de)焦(jiao)炭，出鐵溫度可在1480℃以上(shang)。二(er)是(shi)富(fu)氧(yang)送(song)風(feng)，此法(fa)(fa)簡便，調溫迅(xun)速(su)及時(shi)，但受(shou)供氧(yang)條件的(de)制約(yue)，局(ju)限性很大。三(san)是(shi)熱(re)送(song)風(feng)，不同熱(re)風(feng)裝置風(feng)溫由150℃至600℃不等，適于開爐(lu)時(shi)間較長的(de)工廠使用。
我國(guo)鑄造廠多數生產(chan)規(gui)模(mo)較小(xiao)，因此在相(xiang)當時(shi)(shi)期內，“方(fang)法一(yi)”將是(shi)主要的(de)措施。冷風(feng)(feng)(feng)作(zuo)業，沖天爐的(de)熱利用(yong)率低，從可(ke)持(chi)續(xu)發展的(de)戰略考慮(lv)，熱風(feng)(feng)(feng)沖天爐符合節能的(de)國(guo)策，而且可(ke)結合著(zhu)解(jie)決環境(jing)污染，滿足社會shengtai要求(qiu)。隨著(zhu)世界經濟(ji)yitihua進(jin)程(cheng)的(de)發展，鑄造業將重組(zu)、兼(jian)并(bing)，擴大規(gui)模(mo)，實行集約化生產(chan)，熱風(feng)(feng)(feng)作(zuo)業將逐步擴大其應用(yong)范圍。采用(yong)熱風(feng)(feng)(feng)與否考慮(lv)的(de)兩個問題是(shi)，是(shi)否有足夠(gou)的(de)連續(xu)作(zuo)業時(shi)(shi)間，以及(ji)一(yi)次性(xing)投入的(de)多少和投資的(de)回收期。
② 穩(wen)定(ding)爐膛尺寸
低質爐(lu)(lu)襯(chen)材料會帶來一(yi)系列不良(liang)的(de)影(ying)響：爐(lu)(lu)襯(chen)侵蝕物污染(ran)鐵(tie)液(ye)；侵蝕物改變爐(lu)(lu)渣的(de)物理化(hua)學性狀(zhuang)，從而影(ying)響爐(lu)(lu)子的(de)順行和去硫效果；爐(lu)(lu)膛擴大，破壞熔煉的(de)穩定(ding)性，開爐(lu)(lu)時間(jian)一(yi)長，后(hou)期(qi)會出現(xian)鐵(tie)液(ye)溫度下降，燒損增(zeng)多，鐵(tie)液(ye)氧化(hua)的(de)現(xian)象。
2．使用中頻感應(ying)爐(lu)
近年(nian)來，正創李經理走訪了長江三(san)(san)角(jiao)洲、珠江三(san)(san)角(jiao)洲和(he)膠東地區，發(fa)現采用感應(ying)爐(lu)或與沖天(tian)爐(lu)雙聯的(de)工(gong)廠不少(shao)。感應(ying)爐(lu)鐵液(ye)的(de)質量高，常是國外采購商和(he)國內主機廠指(zhi)定的(de)供貨條件。
進入二十(shi)世紀九(jiu)十(shi)年(nian)代，三代晶體管模(mo)塊中頻(pin)爐(lu)取二代傳統(tong)可控(kong)硅(gui)中頻(pin)爐(lu)而代之。這種爐(lu)子(zi)的 點是節電(dian)、熔(rong)化速度快、升溫迅(xun)速、操作簡(jian)便、工作 、對電(dian)網無干擾、功率因(yin)素高。
變頻(pin)中頻(pin)爐可(ke)滿(man)足(zu)不(bu)同(tong)熔煉階段的不(bu)同(tong)工藝(yi)要求(qiu)。當熔料(liao)時(shi)，用(yong)(yong)較高的頻(pin)率(lv)實現(xian)快速熔化；當增碳時(shi)，改(gai)用(yong)(yong)較低的頻(pin)率(lv)，增加鐵(tie)液攪(jiao)拌(ban)力(li)，jiakuai增碳過程，從而達到縮短(duan)時(shi)間、節省(sheng)電(dian)力(li)的目的。有的爐子還(huan)能隨液面高度的不(bu)同(tong)自動調節功率(lv)。近期國外推出的寬爐體感(gan)應(ying)爐，可(ke)實現(xian)大料(liao)直接裝(zhuang)爐。
3．不可忽視三維(wei)柔性焊接平(ping)臺生鐵中的微(wei)量元素
生(sheng)(sheng)鐵(tie)出廠一般只(zhi)規定(ding)(ding)Si、Mn、P、S，對C無限量，微量元(yuan)素(su)則隨礦源而任其自(zi)然(ran)，不作(zuo)檢測，底(di)碼(ma)不清。我國生(sheng)(sheng)鐵(tie)中(zhong)(zhong)的微量元(yuan)素(su)有Cu、Cr、Mo、V、Ni、Ti、Sn、Al、Pb、Bi、Zn、As、Sb等。其中(zhong)(zhong)Cu、Cr、Mo、V、Ni、并無害處，Al視為中(zhong)(zhong)性，As、Zn、Pb有害，Ti、Sb、Bi、Sn為mingan元(yuan)素(su)，低(di)于一定(ding)(ding)值有利，超過則有弊。
4．感應爐增碳
感(gan)應爐若以廢鋼為(wei)主爐料，在(zai)爐內增碳生(sheng)產合成鑄(zhu)鐵，可得到鋼一般純凈(jing)的(de)(de)(de)鐵液。由于沒有生(sheng)鐵粗大石(shi)(shi)墨的(de)(de)(de)遺傳和受孕能(neng)力優良，鑄(zhu)鐵組織(zhi)中的(de)(de)(de)石(shi)(shi)墨具有細小和分布均勻的(de)(de)(de) 點(dian)，球鐵的(de)(de)(de)球化率高，低(di)碳灰(hui)鐵易于得到A型石(shi)(shi)墨和珠光體(ti)基體(ti)，且壁(bi)厚mingan性減小。因為(wei)磷(lin)很(hen)低(di)，大大降低(di)了發動機件縮松(song)滲漏(lou)的(de)(de)(de)缺陷。
增(zeng)(zeng)碳(tan)劑(ji)常用的(de)(de)有石(shi)墨(mo)(mo)質(zhi)增(zeng)(zeng)碳(tan)劑(ji)（電塊或tianran石(shi)墨(mo)(mo)、類石(shi)墨(mo)(mo)）和(he)(he)碳(tan)質(zhi)增(zeng)(zeng)碳(tan)劑(ji)（如冶金焦）。電質(zhi)地(di)純(chun)，灰分(fen)<0.5，S、N含量只有0.1。選用tianran石(shi)墨(mo)(mo)和(he)(he)碳(tan)質(zhi)增(zeng)(zeng)碳(tan)劑(ji)時(shi)，應(ying) 別關(guan)注其(qi)灰分(fen)，S和(he)(he)N量，并防止受潮。增(zeng)(zeng)碳(tan)劑(ji)的(de)(de)吸收率，爐底加(jia)入(ru)（裝料）時(shi)為(wei)65~70，鏡(jing)面加(jia)入(ru)時(shi)為(wei)75~80。在一(yi)定程度上，回收率隨(sui)處理溫度的(de)(de)提高而(er)增(zeng)(zeng)加(jia)，但高于(yu)平衡溫度后，因部分(fen)碳(tan)消耗于(yu)反應(ying)（SiO2）+2C=[Si]+2CO，反而(er)降低回收率。 碳(tan)的(de)(de)熔點為(wei)3727℃，碳(tan)原子(zi)是(shi)通過溶解和(he)(he)擴散(san)方(fang)式(shi)進入(ru)鐵液的(de)(de)，因此增(zeng)(zeng)碳(tan)劑(ji)的(de)(de)粒度和(he)(he)熔池的(de)(de)攪拌對于(yu)增(zeng)(zeng)碳(tan)過程 重要。
三 爐前處理(li)
1． 脫硫(liu)
鐵液脫硫(liu)(liu)可減少球(qiu)化劑用量和鑄件中硫(liu)(liu)化物夾(jia)渣的數(shu)量。發達(da)(da) 球(qiu)鐵生產(chan)幾乎全部采用脫硫(liu)(liu)工(gong)藝，要求脫硫(liu)(liu)后S≤0.01，我國(guo)條件下(xia)，目標位為S≤0.02，錫柴(chai)和常柴(chai)可達(da)(da)到S≤0.015。
包(bao)(bao)底Na2CO3沖入法處(chu)理(li)，方法簡(jian)便但脫硫(liu)(liu)率低，效果不穩定，處(chu)理(li)時(shi)煙塵污染環境，對咽喉有刺激性。在(zai)規模(mo)生產的球(qiu)鐵車間(jian)，宜將脫硫(liu)(liu)劑置(zhi)于液面，采用機械攪拌(ban)法、搖包(bao)(bao)法或氣動(dong)攪拌(ban)法進(jin)行(xing)脫硫(liu)(liu)。其中氣動(dong)法較為(wei)簡(jian)單，動(dong)力消耗少(shao)，為(wei)流行(xing)。氣動(dong)脫硫(liu)(liu)裝(zhuang)置(zhi)可設于前(qian)爐上游，進(jin)行(xing)連續(xu)脫硫(liu)(liu)，亦(yi)可在(zai)爐前(qian)單包(bao)(bao)間(jian)斷(duan)脫硫(liu)(liu)。
2． 除渣
除(chu)(chu)渣(zha)過程可在(zai)包中或感應爐內進行。將除(chu)(chu)渣(zha)劑（聚渣(zha)劑）撒于液面即時形成(cheng)一熔(rong)融層，起(qi)覆(fu)蓋和聚渣(zha)作用。除(chu)(chu)渣(zha)劑受熱膨化，在(zai)熔(rong)融層中產生許多小孔，起(qi)良好的保溫作用。
除(chu)渣(zha)劑分(fen)低、中、高(gao)三檔。由原礦(kuang)經(jing)簡(jian)單破碎(sui)、過(guo)篩的(de)(de)產(chan)品屬于低檔，各省均(jun)產(chan)。現已(yi)不被鑄(zhu)造廠看(kan)好。中檔除(chu)渣(zha)劑對原礦(kuang)有(you)(you)所選(xuan)擇，增加(jia)了水洗等工(gong)序，能(neng)滿足鑄(zhu)件的(de)(de)基本要求，為多數工(gong)廠接受。進口(kou)的(de)(de)除(chu)渣(zha)劑，選(xuan)礦(kuang)源，加(jia)工(gong)工(gong)序有(you)(you)別于一般。該(gai)產(chan)品撒于液(ye)面即(ji)迅速散(san)布，覆蓋整(zheng)個液(ye)面，除(chu)渣(zha)能(neng)力(li)超卓，用量少，不粘爐(lu)襯與澆包，用棍即(ji)可(ke)將熔融渣(zha)層整(zheng)體挑起，清渣(zha)方(fang)便，近三年來已(yi)開始受國內業(ye)界的(de)(de)重視。
3． 球化
球(qiu)化處理仍(reng)以包內沖入法為(wei)(wei)主(zhu)。選(xuan)(xuan)用球(qiu)化劑(ji)(ji)(ji)需視熔爐(lu)、出鐵(tie)溫(wen)度(du)，脫硫與否和球(qiu)鐵(tie)類型等(deng)而(er)(er)定。一(yi)般而(er)(er)言，沖天爐(lu)鐵(tie)液選(xuan)(xuan)用Mg7~9，RE3~7的(de)球(qiu)化劑(ji)(ji)(ji)，感應(ying)爐(lu)鐵(tie)液選(xuan)(xuan)用低Mg（5~6），低RE（1.5~2.5）球(qiu)化劑(ji)(ji)(ji)，亦有的(de)廠仍(reng)用Mg8RE3球(qiu)化劑(ji)(ji)(ji)。/T9228-1999標準，對Mg 和RE的(de)成(cheng)分范圍偏(pian)差規定為(wei)(wei)±1，有些廠標已縮小為(wei)(wei)±0.5，對Ca、Al等(deng)亦有明確規定。球(qiu)化劑(ji)(ji)(ji)質量(liang)中，應(ying)重視MgO含量(liang)、成(cheng)分的(de)偏(pian)析程度(du)以及粒(li)度(du)的(de)集中度(du)。凡是粒(li)度(du)不(bu)勻，粉(fen)末(mo)多，色(se)澤(ze)發(fa)暗的(de)球(qiu)化劑(ji)(ji)(ji)不(bu)宜(yi)選(xuan)(xuan)用。
原則上，只要掌握(wo)好鐵液(ye)的化(hua)(hua)(hua)學成(cheng)分(fen)和孕育(yu)環節(jie)，采(cai)用上述(shu)球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)即可生產鑄態(tai)球(qiu)(qiu)(qiu)鐵。但亦有工(gong)廠采(cai)用鑄態(tai)球(qiu)(qiu)(qiu)鐵用球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。一般，在鑄態(tai)鐵素體球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)中含有Ba和Bi，在鑄態(tai)珠光(guang)體球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)中含有Ba和Sb，但對(dui)于QT700-2以上的重要曲軸類鑄件，不(bu)(bu)推薦(jian)使用含Sb球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)，此時應通過調(diao)整Cu、Mo等(deng)的含量來控制基體。指出(chu)，不(bu)(bu)管(guan)是(shi)否采(cai)用鑄態(tai)球(qiu)(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)，孕育(yu)永(yong)遠是(shi)不(bu)(bu)可忽(hu)視的重要環節(jie)。
4． 孕育
孕育是(shi)提升鑄鐵質量的重要(yao)環節。經過十多年(nian)的努力，我國孕育劑(ji)基本實現了系列(lie)化(hua)和(he)商(shang)品化(hua)。
5．合(he)金(jin)化
鑄鐵常用的合(he)金(jin)(jin)元素(su)有(you)Si、Mn、Cu、Cr、Mo、Ni、Sn、Sb、V、Ti、P等(deng)。其中Si、Mn、Cr、Mo、P以鐵合(he)金(jin)(jin)形式加(jia)(jia)(jia)入，Cu、Ni、Sb、Sn以金(jin)(jin)屬形式加(jia)(jia)(jia)入，V、Ti以鐵合(he)金(jin)(jin)或(huo)VTi生鐵形式加(jia)(jia)(jia)入。加(jia)(jia)(jia)入時機在爐后(hou)（沖天爐）、爐內（感應爐）還是爐前(qian)，需視它們的熔點、氧(yang)化性和密度等(deng)而定。為了(le)便(bian)于高熔點鐵合(he)金(jin)(jin)的熔吸，除控制粒(li)度外，采用發熱(re)合(he)金(jin)(jin)劑或(huo)喂(wei)絲加(jia)(jia)(jia)入法是比較理想的措施(shi)。
四 過濾
金屬(shu)過(guo)濾(lv)(lv)技術在工業發達 應用(yong)較(jiao)為普遍。實踐證(zheng)明(ming)，關(guan)鍵機件(jian)的(de)(de)(de)失效不(bu)完全在于試棒力學性能的(de)(de)(de)高(gao)低，而(er)是三維(wei)柔性焊接平臺鑄件(jian)內(nei)部的(de)(de)(de)健全程度。因此，單純追求金相組(zu)織的(de)(de)(de)是不(bu)的(de)(de)(de)。走訪(fang)過(guo)的(de)(de)(de)工廠，其(qi)品牌產品無(wu)不(bu)重視過(guo)濾(lv)(lv)的(de)(de)(de)后一關(guan)。一般小件(jian)采用(yong)纖維(wei)過(guo)濾(lv)(lv)網，過(guo)流量大或重要件(jian)采用(yong)蜂窩陶瓷過(guo)濾(lv)(lv)片或泡沫陶瓷過(guo)濾(lv)(lv)片。
