【转帖】 QT400-18AL（-50℃）攻关

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      随着高铁、风电行业的快速发展,人们对球墨铸铁低温冲击铸件性能指标要求越来越高，QT400-18AL（-20℃）低温球墨铸铁材料已被各国列入国家标准。QT400-18AL（-40℃）低温球墨铸铁材料在近几年内也越来越多被引用到产品要求内，国内也有部分铸造厂家能够生产此材料要求的铸件。随着产品的发展，QT400-18AL（-50℃）低温球墨铸铁材料的研究和应用也逐渐成为铸造行业技术攻关主要课题之一。

     生产QT400-18AL(-50℃)低温冲击材料,在保证抗拉强度≥400MPa、屈服强度≥250MPa、伸长率≥18%达到要求前提下进行-50℃(-52℃保温10min以上）低温冲击试验,要求三个标准夏比试样冲击吸收能量平均值KV≥12J，单个试样冲击吸收能量KV≥9J。若想得到较高的冲击吸收能量材料必须是合适的化学成分、较好的球化等级、较多的石墨球数、较高地铁素体含量及伸长率。

      一、化学成分的选择与控制

     化学成分的选择与控制是生产QT400-18AL(-50℃)低温冲击材料铸件关键点之一，化学成分直接影响铸件的金相组织及物理性能，因此我们深入研究了各种化学元素在球墨铸铁中的作用，通过试验找出了高性能指标相应各种化学元素的合适范围并加以控制。

      1.化学成分的选择确定

      结合各元素的作用和国内外原材料状况以及生产QT400-18AL（-40℃）低温冲击铸件的经验数据,确定生产QT400-18AL（-50℃）低温冲击铸件的化学成分范围。

      （1）通过生产QT400-18AL（-40℃）低温冲击铸件理化检测记录，进一步验证Si元素的重要作用，Si含量的高低直接影响抗拉强度、冲击值的大小；从试验数据得出，若想进一步提高冲击值指标，必须继续降低Si含量，但降Si已无法满足强度要求。我们通过加大镍含量方法，解决了降Si带来的强度不足问题。

      （2）结合生产QT400-18AL（-40℃）低温冲击铸件实际经验和国内外原材料情况以及我公司生产过程中化学成分控制能力，生产中控制QT400-18AL（-50℃）低温冲击铸件球化反应后化学成分如下：wC＝3.50%～3.80%，wSi＝2.05%～2.15%，wMg＝0.38%～0.54%，wRE＝0.005%～0.009%，wNi＝0.77%～0.83%，wMn≤0.10%，wP≤0.028%，wS≤0.015%，wTi≤0.018%，wCr≤0.023%，其他微量元素越低越好。

      2.化学成分的控制

    （1）原材料控制

      ①生铁。选用C高，Si、Mn、P、S较低，Ti、Cr、Sn、Sb、Pb等微量元素足够低的高纯生铁。如南非生铁、本溪生铁、抚顺罕王生铁、龙凤山生铁等。


      ②废钢。选用含合金元素较低的A3废钢。


      ③增碳剂。选用低S易吸收的增碳剂，收得率要求C≥90%、S≤0.3%。

      （2）熔炼过程中化学成分控制①严格按配料单检重量，配料有记录有

      ①可追溯性。


      ②严格按铁液出炉前化学成分要求执行，化学成分不符合要求的铁液不允许出炉。

      生产QT400-18AL（-50℃）低温冲击铸件球化反应前化学成分要求：wC＝3.92%～3.98%，wSi＝0.68%～0.72%，wNi＝0.77%～0.83%，wMn≤0.10%，wP≤0.028%，wS≤0.015%，wTi≤0.018%，wCr≤0.023%，其他微量元素越低越好。

      （3）不仅球化剂、孕育剂要称重准确，而且覆盖球化剂钢片称重要求±1kg，出铁称重要求±10kg。合理的化学成分确定与控制是本项目的首要环节、必要条件，本项目的另一重要条件是必须有良好地球化效果。

      二、熔炼控制

      获得优质铁液是良好球化效果的基础。所谓优质铁液就是在保证铁液纯净度的前提下，尽量保证熔液冶金核心原始数量，使大量异质核心得到保持，并保证合适化学成分、铁液温度出炉。生产QT400-18AL（-50℃）低温冲击材料铸件在熔炼控制中应关注以下几点。

      1.配料

      配料时多使用原生铁，少使用废钢、回炉料，计算时尽量接近理想化学成分，留有少量微调空间。多加原生铁的目的是保证原始石墨核心数量，同时减少增碳剂加入量（减少增碳剂增硫）。

      2.送电熔化


      大电流快速熔化，时刻关注炉料下落情况，不要出现棚料而产生铁液局部过热。铁液过热使异质核心消失，减少球化反应后石墨球数量，影响球化效果。

      3.取样分析及调整


      铁液温度升至1400～430℃时取样做炉前碳硅仪分析,铁液温度升至1420～1450℃时取样做炉前光谱分析，成分不合格是需调整至合格。

      4.铁液出炉


      大电流送电、快速升温至出炉温度，将铁液表面浮渣扒净，然后出炉。我公司铁液出炉温度为1525～1535℃，与其他公司生产低温冲击球墨铸铁件不同，铁液达到出炉温度后马上出炉，不采用5～10min净化处理。其原因如下:

      （1）电炉出铁采用出铁槽导流，出铁槽多降温5～10℃，出炉温度应提高5～10℃用来弥补出铁槽降温。

      （2）炉料熔化后随着温度升高开始出气净化，当升温到1500℃以上时开始吸气氧化，原始异质核心逐渐消失，铁液过冷度逐渐增大。为保证球化反应后石墨球数量，必须保证球化反应前铁液中原始核心数量。

        我公司生产球墨铸铁件熔化设备为1台3t电炉和1台1.5t电炉。3t电炉生产为每炉2包出铁球化，铁水达到出炉温度时停电开始出第一包，待第一包铁液球化反应结束、扒渣完毕、铁液吊走后继续送电，当温度达到出炉要求时，开始出第二包铁液。我们对第一包、第二包铁液所浇试块抗拉强度进行比较，T500-7材质取200组数据，第一包数据平均值比第二包数据平均值高22.6MPa；QT400-18材质取200组数据，第一包数据平均值比第二包数据平均值高8.2MPa，因此我公司要求铁液快速升温、快速出炉，3t电炉第二包铁液不能生产球墨铸铁低温冲击铸件。

      （3）铁液出炉温度高有利于球化反应渣上浮，有利于球化反应后铁液净化。

      与其他公司不同，我公司采用出铁槽导流出铁：


      ①防止铁液直冲球化剂，保证球化反应平稳。


      ②保证了出铁重量的准确性，减少成分波动。

铸造小猫

这个帖子好像重复发帖了，不知道谁记得清楚一点