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铸造三维柔性焊接平台对熔炼铁液质量的要求

2018-12-25 13:36:33

在铸造合金家族中,三维柔性焊接平台铸造合金的发展取决于其优势的发扬和劣势的抑制。铸铁与铸钢、有色合金相比,铸造性能较好,容易铸出形状复杂、壁厚均匀的平台铸件而较少产生铸造缺陷。因此,铁液的利用率高,产品的适用面广。此外,石墨铸铁还有一些与生俱生的,诸如减摩性、缓震性、切削性、疲劳断裂性等方面的良好特性。

在材质竞争中,提高铸铁的比强度、增加强韧性、消除内在缺陷,对于减轻铸件重量,延长服役期,节约材料是非常重要的。为了保证三维柔性焊接平台铸铁性能的可靠性和稳定性,先必需有良好的铁液质量。

一、三维柔性焊接平台(铸铁平台)铁液质量的内涵

铁液质量包括:温度、成分及成分精度,有害元素含量,非金属夹杂物数量、气体溶量和炉外可造性等。

铁液质量的控制分为熔炼,炉前处理和过滤三个环节。

二、三维柔性焊接平台熔炼

1、冲天炉要上新台阶

获得高温铁液

尽管铸铁件浇注的工艺温度并不高,不同铸铁大多在1260℃~1400℃之间。但从获得铁液的观点看,应有较高的熔炼温度。高温熔炼保证了高的出铁温度,Fe、Si、Mn烧损少,炉况稳定,化学成分波动小。以发达为例,冲天炉内C的波动可控制在±0.05%,Si的波动可控制在±0.1%。高温熔炼,铁液中的S、O、H、N及夹杂物都会减少,炉料的不良遗传性将会减弱。 

冲天炉获得三维柔性焊接平台高温铁液有三种方法:一是好的炉型,如两排大间距,冷风+固定碳在85%以上的焦炭,出铁温度可在1480℃以上。二是富氧送风,此法简便,调温迅速及时,但受供氧条件的制约,局限性很大。三是热送风,不同热风装置风温由150℃至600℃不等,适于开炉时间较长的工厂使用。 

我国铸造厂多数生产规模较小,因此在相当时期内,“方法一”将是主要的措施。冷风作业,冲天炉的热利用率低,从可持续发展的战略考虑,热风冲天炉符合节能的国策,而且可结合着解决环境污染,满足社会生态要求。随着世界经济一体化进程的发展,铸造业必将重组、兼并,扩大规模,实行集约化生产,热风作业将逐步扩大其应用范围。采用热风与否考虑的两个问题是,是否有足够的连续作业时间,以及一次性投入的多少和投资的回收期。 

 ② 稳定炉膛尺寸 

低质炉衬材料会带来一系列不良的影响:炉衬侵蚀物污染铁液;侵蚀物改变炉渣的物理化学性状,从而影响炉子的顺行和去硫效果;炉膛扩大,破坏熔炼的稳定性,开炉时间一长,后期会出现铁液温度下降,烧损增多,铁液氧化的现象。 

2.使用中频感应炉 

近年来,正创李经理走访了长江三角洲、珠江三角洲和胶东地区,发现采用感应炉或与冲天炉双联的工厂不少。感应炉铁液的质量高,常是国外采购商和国内主机厂指定的供货条件。 

进入二十世纪九十年代,第三代晶体管模块中频炉取传统可控硅中频炉而代之。这种炉子的特点是节电、熔化速度快、升温迅速、操作简便、工作可靠、对电网无干扰、功率因素高。

变频中频炉可满足不同熔炼阶段的不同工艺要求。当熔料时,用较高的频率实现快速熔化;当增碳时,改用较低的频率,增加铁液搅拌力,加快增碳过程,从而达到缩短时间、节省电力的目的。有的炉子还能随液面高度的不同自动调节功率。近期国外推出的宽炉体感应炉,可实现大料直接装炉。 

3.不可忽视三维柔性焊接平台生铁中的微量元素 

生铁出厂一般只规定Si、Mn、P、S,对C   量,微量元素则随矿源而任其自然,不作检测,底码不清。我国生铁中的微量元素有Cu、Cr、Mo、V、Ni、Ti、Sn、Al、Pb、Bi、Zn、As、Sb等。其中Cu、Cr、Mo、V、Ni、并无害处,Al视为中性,As、Zn、Pb有害,Ti、Sb、Bi、Sn为敏感元素,低于   值有利,超过则有弊。 

4.感应炉增碳 

感应炉若以废钢为主炉料,在炉内增碳生产合成铸铁,可得到钢一般纯净的铁液。由于没有生铁粗大石墨的遗传和受孕能力优良,铸铁组织中的石墨具有细小和分布均匀的特点,球铁的球化率高,低碳灰铁易于得到A型石墨和珠光体基体,且壁厚敏感性减小。因为磷很低,大大降低了发动机件缩松渗漏的缺陷。 

增碳剂常用的有石墨质增碳剂(电极块或   石墨、类石墨)和碳质增碳剂(如冶金焦)。电极质地纯,灰分<0.5%,S、N含量只有0.1%。选用   石墨和碳质增碳剂时,应特别关注其灰分,S和N量,并防止受潮。增碳剂的吸收率,炉底加入(装料)时为65~70%,镜面加入时为75~80%。在   程度上,回收率随处理温度的提高而增加,但高于平衡温度后,因部分碳消耗于反应(SiO2)+2C=[Si]+2CO,反而降低回收率。 碳的熔点为3727℃,碳原子是通过溶解和扩散方式进入铁液的,因此增碳剂的粒度和熔池的搅拌对于增碳过程十分重要。 

三 炉前处理 

1. 脱硫 

铁液脱硫可减少球化剂用量和铸件中硫化物夹渣的数量。发达球铁生产几乎全部采用脱硫工艺,要求脱硫后S≤0.01%,我国条件下,目标位为S≤0.02%,锡柴和常柴可达到S≤0.015%。 

包底Na2CO3冲入法处理,方法简便但脱硫率低,效果不稳定,处理时烟尘污染环境,对咽喉有刺激性。在规模生产的球铁车间,宜将脱硫剂置于液面,采用机械搅拌法、摇包法或气动搅拌法进行脱硫。其中气动法较为简单,动力消耗少,流行。气动脱硫装置可设于前炉上游,进行连续脱硫,亦可在炉前单包间断脱硫。

2. 除渣 

除渣过程可在包中或感应炉内进行。将除渣剂(聚渣剂)撒于液面即时形成一熔融层,起覆盖和聚渣作用。除渣剂受热膨化,在熔融层中产生许多小孔,起良好的保温作用。 

除渣剂分低、中、高三档。由原矿经简单破碎、过筛的产品属于低档,各省均产。现已不被铸造厂看好。中档除渣剂对原矿有所选择,增加了水洗等工序,能满足铸件的基本要求,为多数工厂接受。进口的除渣剂,选矿源,加工工序有别于一般。该产品撒于液面即迅速散布,覆盖整个液面,除渣能力超卓,用量少,不粘炉衬与浇包,用棍即可将熔融渣层整体挑起,清渣方便   ,近三年来已开始受国内业界的重视。 

3. 球化 

球化处理仍以包内冲入法为主。选用球化剂需视熔炉、出铁温度,脱硫与否和球铁类型等而定。一般而言,冲天炉铁液选用Mg7~9%,RE3~7%的球化剂,感应炉铁液选用低Mg(5~6%),低RE(1.5~2.5%)球化剂,亦有的厂仍用Mg8RE3球化剂。JB/T9228-1999标准,对Mg 和RE的成分范围偏差规定为±1%,有些厂标已缩小为±0.5%,对Ca、Al等亦有明确规定。球化剂质量中,应重视MgO含量、成分的偏析程度以及粒度的集中度。凡是粒度不匀,粉末多,色泽发暗的球化剂不宜选用。 

原则上,只要掌握好铁液的化学成分和孕育环节,采用上述球化剂即可生产铸态球铁。但亦有工厂采用铸态球铁用球化剂。一般,在铸态铁素体球化剂中含有Ba和Bi,在铸态珠光体球化剂中含有Ba和Sb,但对于QT700-2以上的重要曲轴类铸件,不推荐使用含Sb球化剂,此时应通过调整Cu、Mo等的含量来控制基体。指出,不管是否采用铸态球化剂,孕育是不可忽视的重要环节。 

4. 孕育 

孕育是提升铸铁质量的重要环节。经过十多年的努力,我国孕育剂基本实现了系列化和商品化。 

5.合金化 

铸铁常用的合金元素有Si、Mn、Cu、Cr、Mo、Ni、Sn、Sb、V、Ti、P等。其中Si、Mn、Cr、Mo、P以铁合金形式加入,Cu、Ni、Sb、Sn以金属形式加入,V、Ti以铁合金或VTi生铁形式加入。加入时机在炉后(冲天炉)、炉内(感应炉)还是炉前,需视它们的熔点、氧化性和密度等而定。为了便于高熔点铁合金的熔吸,除控制粒度外,采用发热合金剂或喂丝加入法是比较理想的措施。 

四 过滤 

金属过滤技术在工业发达应用较为普遍。实践证明,关键机件的失效不   在于试棒力学性能的高低,而是三维柔性焊接平台铸件内部的健全程度。因此,单纯追求金相组织的是不全面的。走访过的工厂,其品牌产品无不重视过滤的一关。一般小件采用纤维过滤网,过流量大或重要件采用蜂窝陶瓷过滤片或泡沫陶瓷过滤片。


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