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本帖最后由 铸冶艺人 于 2015-4-17 17:02 编辑
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球墨铸铁铸造生产中经常遇到缩松方面的质量问题，于是就学习，就在实际工作中去想办法解决。很多时候，通过学习解决了一些问题，也有难以解决的缩松现象。最近看见了周启明老师的文章和陈子华的报告，结合之前实际工作，汇总以下。, S$ b( b! S) j" k% P, l" P
一．影响球铁缩松的一般规律：* k% v- |! M n; s! L5 m) Y
1.球墨铸铁铸件的模数。铸件模数大于2.5，容易实现无冒口铸造，但有专家对此规定限制值，有疑问。一般来讲，比较厚大铸件，由于石墨化膨胀，容易铸造无缩松铸件。此时，碳当量控制不要大于4.5%，避免石墨漂浮。而热节分散的薄小铸件，容易产生缩松，通过冷铁，铬矿砂或局部内冒口设置解决。特别要注意浇冒口系统的补缩，一般来讲，冒口尽可能使用热冒口，避免冷冒口使用。( M$ h6 O& Z2 y+ o* j
2.要充分注意砂箱的刚度和砂型的硬度。在砂箱刚度和砂型紧实度方面，设置再充分都不为过。" j% q1 h: D8 G) }+ `$ [
3.浇冒口工艺设计的合理性。尽可能使用热冒口加冷铁，冷冒口补缩效果很差。
( |$ Y/ w6 e/ h4 Z/ N4.铸型的冷却速度。: b) V) _( S f& c2 x6 @
5.浇注温度和浇注速度的合理选择。一些比较厚的铸件，可以考虑适当调高浇注温度，同时延长浇注速度来解决缩松。同时利于二次氧化渣浮出铸件内部，增加探伤检测的合格。, ?# z- P% h N9 s) N% o
6.化学成分的合理选择和适当的残余镁，稀土含量。
; L3 Q2 `' N) _. H$ G) J7.在砂型冷却条件下，争取较多的石墨球数对减少缩松有利，对提高力学性能有利。
# ]. P% y0 [2 o4 {, B1 n8.比较好的原材料和好的铁水冶金质量，要特别注意铁水不要在出炉前高温下保持时间过久，同时出炉前做好增加铁水石墨结晶核心的预处理，这样可以提高石墨球数，减少缩松。
3 _4 z3 K: ^2 K& Q% w5 ^, L0 Y2 p6 i二．新的减少缩松的观点：
4 H, K* v9 K2 @: N m* r) J1.埃肯陈子华总监最近报告指出：球墨铸铁因为铁水含有镁，促使状态图上共晶点右移，镁含量在0.035-0.045%时，其实际共晶点 大约在4.4-4.5%。
- x; m& Q" `- X& D" |2.球铁成分选择在共晶点附近，铁水流动性最好，则凝固时铁水容易补充收缩。
$ E0 y8 o- \8 q3.球铁球化前后的硫含量不要变化太大。即原铁水硫含量不要太高。硫含量高，石墨容易析出过早。容易产生缩松。; W/ }! V! ~, c5 S; a# F) F
4.锡柴周启明老师今年文章“防止球墨铸铁缩松缩孔方法的新进展”中指出：在不发生石墨漂浮和没有初生石墨析出前提下，尽量提高碳含量。我对这句话的理解：一般来讲，过共晶越大，则液态下产生初生石墨就越多，对减少缩松不利。) ]2 ?! U Z5 `& F0 N
5.球铁凝固期间，控制石墨膨胀的时间，使石墨化膨胀延迟。在碳当量选择确定情况下，高碳低硅。合适的残余镁量，正确的孕育和注重最后的随流孕育。
: t% {- ^! D. n& X) g6.铁水注意快速熔炼，避免在出铁温度下，炉内保存时间过长，避免超过1550度过高的熔炼保温温度，损失大量碳和结晶核心。一般超过10-20左右分钟就要重新做处理。这种铁水即便经过各种孕育处理，也要产生碳化物和缩松，很难消除。
R4 K" u2 b/ q7.铁水球化之后，要马上浇注，严禁等待时间过长，使球化孕育衰退。
+ R9 Q9 K9 d2 r+ O8.使用含镧稀土的球化剂，则凝固初期的石墨结晶较少，避免个别较大石墨球出现。石墨球数比较多，大小比较均匀，说明凝固中石墨球析出时间比较一致，凝固后期膨胀较大。这种球化剂使用工艺，在最近铸协武汉华中科技大学的会议上，江阴吉鑫的工程师们提出，这种球化剂对厚大断面的风电球铁，没有效果，不适用。
. V. m; \2 I: ^' y9.球铁碳当量越大，其结晶凝固范围越宽，固液共存区间越大，凝固过程中，液态铁水流动受初生枝晶影响，阻碍流动补缩，容易形成缩松。同时，铁水硅含量高，容易过早促进石墨形核，生长，此时的石墨化膨胀在固液共存期，对缩松减少不利。所以，通过上述一些工艺措施，使石墨化膨胀延迟一说，在现实铸造技术工作中，去解决球铁铸件缩松现象，有很重要的指导意义。
( k9 w' }1 F" X1 n$ d: b三．球铁缩松的一些“异常”现象：
# ? q, Q3 |( u7 W* i' M1.高炉铁水直接加入感应电炉的短流程铸造，生产球墨铸铁铸件时，如果熔炼中没有很好的高温熔炼操作，容易出现铸件缩松缺陷。分析原因，估计是原铁水里面高炉铁水内的厚片状石墨，在熔炼中没有消除，凝固过程中，液态下石墨过早析出，凝固后期石墨化膨胀不足引起。本溪地区某风电铸造工厂，利用短流程生产风电铸件，都以探伤不合格报废，几乎没有合格铸件，损失惨重，就是例子。本溪地区高炉铁水质量较好，有害微量元素很低，铁水直接进入功率不高的保温感应电炉，估计高温冶炼，细化石墨不足。而江苏吉鑫的短流程工艺，是高炉铁水经过30吨电弧炉氧化烧损了有害元素，熔炼过程经过了高温冶炼，同时烧损的碳，又经过增碳剂处理增加了碳，和上面所说本溪短流程在熔炼工艺上有很大的不同。- z7 r/ b' c5 f9 ]4 b( g; h
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本溪高炉铁水，直接加入30吨保温炉，熔炼风电低温球铁铸件。所有铸件都因为探伤不合格报废，大概有3千吨左右。当然，这个工厂在整个铸造生产中，还有其他不足：球化后铁水硫含量为0.000%（也可能光谱仪不准确）；砂箱刚度不足，砂型紧实度不足；质量管理落后等等各种原因。
1 w8 x0 @$ _, D2. 笔者在山东和河南个别铸造工厂遇到，生产壁厚不均匀中小球铁铸件时，铸件各处热节分离，连接热节部位的结构壁厚较薄，采取各种措施，如冷铁或铬矿砂加速热节冷却，控制浇注温度，提高碳当量，变更浇冒口系统等等，都无法解决低于2级X射线探伤要求。当把碳当量从4.4-4.6%降低到4.25-4.30%之间后，缩松减轻，探伤合格。当然，同时也采取了一些其他辅助措施。采取这种做法的原因，是因为之前流水线造型，生产球铁卡车轮毂，个别热节分散的轮毂生产经验所得，与其他大部分球铁轮毂成分控制较高碳当量不同。这种做法能够减少缩松的原因，一直搞不清楚，是否与周启明老师文章中说得，延迟石墨化膨胀和凝固中减少初生石墨有关？这些球铁铸件碳当量选择低于共晶点附近，早期凝固过程中，虽有石墨析出，但量较少，主要首先析出奥氏体枝晶，给后期共晶凝固留下了较多的石墨化膨胀量，因此较少了缩松缺陷。是否也属于延迟石墨化膨胀的一种工艺方法？这些铸件照片如下：0 h: c7 y4 O9 p# C
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! u W8 r% y) j; M3 [; s这种型号的卡车球铁轮毂，碳当量必须4.25-4.30%，高了废品就非常多。
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% i1 ?5 {9 A4 x# J/ }$ V美国GE球铁铸件，名称可能叫抱轴箱。铸件射线探伤2级不合格。经过很多专家指导，均无法正常生产样品。把碳当量降低至4.25-4.3%，加上其他工艺措施，现在通过了探伤2级。/ W8 k N0 e& o% {' X
3.上述以较低碳当量控制球墨铸铁成分，解决缩松的做法，今年一月份，得到一位国内知名铸造专家的认可。他说：在德国铸造工厂，都是如此选择碳当量，而我国普遍以高碳当量选择，打算写一篇文章讨论此事。最近看见会议信息，这位专家关于球铁碳当量选择的文章已经写出，准备在河南铸协会议和铸造工业杂志常州会议上发言。
6 u8 }! p( [9 @- G4.风电大件浇注，1320-1340度浇注，加强最后孕育，15-16吨左右铁水浇注时间80-90秒，能够生产UT探伤合格厚壁球铁铸件。但是浇注温度提高至1360-1380度浇注，浇注时间为300秒以上，使用冷铁和冒口较少，也可以生产合格风电铸件。这里就有对待球铁缩松不同的工艺出发点。当然，这里没有细说各自的浇冒口和冷铁工艺。其主要原因，是否可以与下条铸造工艺有类似关系？
$ G0 ~8 a# N$ h( T4 k5.国内早期，机床附件行业在铸造各种尺寸的大小卡盘体（盘体直径从100毫米到1000毫米左右）时，材质灰铁300，都没有冒口，而以很小的内浇口，分散均匀进入型腔，浇注速度较长，实现无缺陷高质量铸件生产。（当年多以冲天炉熔炼灰铁300铁水）。9 W$ w" m& X w: t" I
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以上文字，因为笔者水平，能力有限，难免偏僻，只不过都是真实的实际情况，写出来供大家批评，讨论，总结经验。 |
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发表于 2015-4-15 17:14:40
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发表于 2016-5-14 22:05:36
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