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(bao)括：溫度、成分(fen)(fen)及成分(fen)(fen)度，有害元素含量，非金屬夾雜物數量、氣(qi)體溶量和爐(lu)外可造性等。
鐵液質量的控制分為(wei)熔煉，爐(lu)前處(chu)理和過濾三個環節。以下泊頭(tou)正創(chuang)（李經理）簡述
二(er)、三維(wei)柔性焊接平臺熔煉
1、沖天爐要(yao)上新臺階(jie)
獲得高溫鐵(tie)液
盡管鑄鐵(tie)(tie)(tie)件澆注的工(gong)藝溫(wen)(wen)度(du)并(bing)不高，不同(tong)鑄鐵(tie)(tie)(tie)大多在(zai)1260℃~1400℃之間。但從獲得鐵(tie)(tie)(tie)液的觀點看，應有較高的熔(rong)(rong)煉溫(wen)(wen)度(du)。高溫(wen)(wen)熔(rong)(rong)煉保(bao)證了高的出(chu)鐵(tie)(tie)(tie)溫(wen)(wen)度(du)，Fe、Si、Mn燒損少(shao)，爐況(kuang)穩定，化學(xue)成分(fen)波(bo)動(dong)小。以發達(da) 為(wei)例，沖天爐內(nei)C的波(bo)動(dong)可(ke)控制在(zai)±0.05，Si的波(bo)動(dong)可(ke)控制在(zai)±0.1。高溫(wen)(wen)熔(rong)(rong)煉，鐵(tie)(tie)(tie)液中(zhong)的S、O、H、N及夾雜物都(dou)會(hui)減少(shao)，爐料的不良遺傳性(xing)將會(hui)減弱。
沖天爐(lu)(lu)獲(huo)得三維柔(rou)性焊接平臺高溫(wen)(wen)鐵液有三種(zhong)方法(fa)：一(yi)是好的(de)爐(lu)(lu)型，如兩排(pai)大(da)間距，冷風(feng)(feng)+固(gu)定碳在85以上(shang)的(de)焦炭，出鐵溫(wen)(wen)度(du)可在1480℃以上(shang)。二是富氧(yang)送風(feng)(feng)，此法(fa)簡便，調溫(wen)(wen)迅速(su)及時，但受供(gong)氧(yang)條(tiao)件的(de)制約，局限(xian)性很大(da)。三是熱送風(feng)(feng)，不(bu)同熱風(feng)(feng)裝置風(feng)(feng)溫(wen)(wen)由150℃至600℃不(bu)等，適于開爐(lu)(lu)時間較長的(de)工(gong)廠使用。
我國(guo)鑄造廠多數生(sheng)產規模(mo)較小，因此在(zai)相當時期內，“方法一”將(jiang)(jiang)是主要(yao)(yao)的(de)(de)措施。冷風(feng)(feng)作(zuo)業，沖(chong)天爐的(de)(de)熱(re)(re)利用(yong)(yong)(yong)率低(di)，從(cong)可持續發展(zhan)的(de)(de)戰略考(kao)慮(lv)，熱(re)(re)風(feng)(feng)沖(chong)天爐符合節能的(de)(de)國(guo)策，而且可結合著解決環境污染，滿足(zu)社會(hui)shengtai要(yao)(yao)求。隨著世界經濟yitihua進程的(de)(de)發展(zhan)，鑄造業將(jiang)(jiang)重(zhong)組、兼并，擴(kuo)大規模(mo)，實(shi)行集約(yue)化生(sheng)產，熱(re)(re)風(feng)(feng)作(zuo)業將(jiang)(jiang)逐步擴(kuo)大其應用(yong)(yong)(yong)范圍。采用(yong)(yong)(yong)熱(re)(re)風(feng)(feng)與否(fou)考(kao)慮(lv)的(de)(de)兩個問題是，是否(fou)有足(zu)夠(gou)的(de)(de)連續作(zuo)業時間，以及一次(ci)性投(tou)入的(de)(de)多少和投(tou)資的(de)(de)回(hui)收期。
② 穩定(ding)爐膛尺(chi)寸(cun)
低質爐(lu)(lu)襯材(cai)料會(hui)帶來(lai)一系(xi)列不良的(de)影響：爐(lu)(lu)襯侵蝕(shi)物污(wu)染鐵(tie)(tie)液；侵蝕(shi)物改變爐(lu)(lu)渣的(de)物理化學(xue)性狀(zhuang)，從而影響爐(lu)(lu)子的(de)順行和去硫效果；爐(lu)(lu)膛擴大，破壞(huai)熔煉的(de)穩定性，開爐(lu)(lu)時間一長，后(hou)期會(hui)出現鐵(tie)(tie)液溫度下(xia)降，燒損(sun)增多，鐵(tie)(tie)液氧化的(de)現象。
2．使用中頻感應爐
近年來，正創李經(jing)理走訪了(le)長江(jiang)三(san)角(jiao)洲、珠(zhu)江(jiang)三(san)角(jiao)洲和(he)(he)膠東地區，發現(xian)采(cai)用感應爐(lu)(lu)或與(yu)沖天爐(lu)(lu)雙(shuang)聯的(de)工廠不少(shao)。感應爐(lu)(lu)鐵液的(de)質量(liang)高，常是國外采(cai)購商和(he)(he)國內主機廠指定的(de)供貨條件。
進入二十(shi)世紀九十(shi)年代(dai)，三代(dai)晶體管(guan)模塊中頻爐(lu)取二代(dai)傳統可(ke)控硅中頻爐(lu)而代(dai)之。這種爐(lu)子的(de) 點是節電、熔化速(su)度快、升溫迅速(su)、操作簡便、工作 、對電網無(wu)干擾、功率因素高。
變頻中頻爐(lu)可滿足不(bu)同(tong)熔煉階段的(de)不(bu)同(tong)工藝要求。當(dang)熔料(liao)時，用較高的(de)頻率(lv)(lv)實現(xian)快速熔化；當(dang)增(zeng)碳時，改用較低的(de)頻率(lv)(lv)，增(zeng)加鐵液攪(jiao)拌(ban)力(li)，jiakuai增(zeng)碳過(guo)程(cheng)，從而達(da)到縮短時間、節省電(dian)力(li)的(de)目(mu)的(de)。有的(de)爐(lu)子還能隨液面(mian)高度的(de)不(bu)同(tong)自動調節功率(lv)(lv)。近期(qi)國(guo)外推(tui)出(chu)的(de)寬爐(lu)體感應(ying)爐(lu)，可實現(xian)大料(liao)直接裝爐(lu)。
3．不可忽(hu)視三(san)維柔性(xing)焊接平臺生(sheng)鐵(tie)中的微量元素(su)
生鐵出(chu)廠一般只(zhi)規定(ding)Si、Mn、P、S，對C無(wu)(wu)限量(liang)，微量(liang)元(yuan)(yuan)素(su)(su)則隨礦源而任其自然，不作檢測，底碼不清。我國生鐵中的(de)微量(liang)元(yuan)(yuan)素(su)(su)有(you)Cu、Cr、Mo、V、Ni、Ti、Sn、Al、Pb、Bi、Zn、As、Sb等(deng)。其中Cu、Cr、Mo、V、Ni、并(bing)無(wu)(wu)害(hai)處，Al視為中性(xing)，As、Zn、Pb有(you)害(hai)，Ti、Sb、Bi、Sn為mingan元(yuan)(yuan)素(su)(su)，低于(yu)一定(ding)值有(you)利，超過則有(you)弊。
4．感應爐增碳
感應爐若以廢鋼為主爐料，在爐內(nei)增(zeng)碳生產合成(cheng)鑄(zhu)鐵(tie)，可得(de)到(dao)鋼一般純(chun)凈(jing)的(de)鐵(tie)液。由于沒有生鐵(tie)粗大(da)石墨(mo)的(de)遺傳和受孕能力優(you)良，鑄(zhu)鐵(tie)組織中的(de)石墨(mo)具有細小(xiao)和分布均勻的(de) 點，球鐵(tie)的(de)球化率高，低碳灰(hui)鐵(tie)易于得(de)到(dao)A型石墨(mo)和珠(zhu)光體基體，且壁(bi)厚mingan性減小(xiao)。因為磷(lin)很低，大(da)大(da)降低了發動機件縮松滲(shen)漏的(de)缺陷(xian)。
增(zeng)碳(tan)劑(ji)(ji)(ji)常用的(de)有(you)石(shi)墨(mo)質增(zeng)碳(tan)劑(ji)(ji)(ji)（電塊或tianran石(shi)墨(mo)、類石(shi)墨(mo)）和碳(tan)質增(zeng)碳(tan)劑(ji)(ji)(ji)（如冶金焦）。電質地純(chun)，灰分<0.5，S、N含量只有(you)0.1。選用tianran石(shi)墨(mo)和碳(tan)質增(zeng)碳(tan)劑(ji)(ji)(ji)時(shi)，應 別關注其灰分，S和N量，并防止(zhi)受潮。增(zeng)碳(tan)劑(ji)(ji)(ji)的(de)吸(xi)收(shou)率，爐底加入（裝料）時(shi)為65~70，鏡面加入時(shi)為75~80。在一(yi)定程(cheng)度上(shang)，回收(shou)率隨處理溫度的(de)提高(gao)而(er)增(zeng)加，但高(gao)于平衡(heng)溫度后，因部分碳(tan)消耗(hao)于反應（SiO2）+2C=[Si]+2CO，反而(er)降低回收(shou)率。 碳(tan)的(de)熔(rong)點(dian)為3727℃，碳(tan)原子(zi)是(shi)通過溶(rong)解和擴散(san)方式進入鐵(tie)液(ye)的(de)，因此增(zeng)碳(tan)劑(ji)(ji)(ji)的(de)粒度和熔(rong)池的(de)攪(jiao)拌對(dui)于增(zeng)碳(tan)過程(cheng) 重要。
三(san) 爐前處(chu)理
1． 脫(tuo)硫
鐵(tie)液脫硫可減少(shao)球(qiu)化劑用量和(he)鑄件中硫化物夾渣的數量。發達 球(qiu)鐵(tie)生產幾(ji)乎全(quan)部采用脫硫工藝，要(yao)求(qiu)脫硫后S≤0.01，我國條件下，目標位為S≤0.02，錫柴和(he)常柴可達到S≤0.015。
包(bao)(bao)底Na2CO3沖入法(fa)(fa)處(chu)理(li)，方法(fa)(fa)簡(jian)便(bian)但脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)率低，效(xiao)果不穩定，處(chu)理(li)時煙(yan)塵(chen)污染環(huan)境(jing)，對(dui)咽喉(hou)有刺激性。在(zai)規模(mo)生產的球鐵車(che)間，宜將脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)劑置于液面，采用機(ji)械攪拌法(fa)(fa)、搖包(bao)(bao)法(fa)(fa)或氣動攪拌法(fa)(fa)進行(xing)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)。其中氣動法(fa)(fa)較為簡(jian)單，動力消耗少，為流行(xing)。氣動脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)裝置可設于前(qian)爐(lu)上游，進行(xing)連續脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)，亦可在(zai)爐(lu)前(qian)單包(bao)(bao)間斷(duan)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)。
2． 除渣
除渣(zha)過(guo)程可(ke)在包中(zhong)或感(gan)應爐內進行。將除渣(zha)劑(ji)（聚渣(zha)劑(ji)）撒(sa)于液面(mian)即(ji)時(shi)形(xing)成一熔融層(ceng)，起(qi)覆蓋和聚渣(zha)作用。除渣(zha)劑(ji)受熱膨(peng)化，在熔融層(ceng)中(zhong)產生許多小孔(kong)，起(qi)良好的(de)保溫作用。
除渣(zha)(zha)劑分低(di)、中、高(gao)三檔(dang)。由原礦(kuang)經簡單(dan)破碎、過篩(shai)的(de)產品屬于低(di)檔(dang)，各省均產。現已不(bu)被鑄造(zao)廠(chang)看好。中檔(dang)除渣(zha)(zha)劑對原礦(kuang)有(you)所(suo)選擇，增加了水洗等工(gong)(gong)序，能滿足鑄件(jian)的(de)基本(ben)要求，為(wei)多(duo)數(shu)工(gong)(gong)廠(chang)接受。進口的(de)除渣(zha)(zha)劑，選礦(kuang)源，加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序有(you)別于一般。該產品撒于液面(mian)(mian)即迅速(su)散布，覆蓋整個(ge)液面(mian)(mian)，除渣(zha)(zha)能力超卓，用(yong)(yong)量(liang)少，不(bu)粘(zhan)爐襯與澆包，用(yong)(yong)棍(gun)即可(ke)將熔融渣(zha)(zha)層整體挑起(qi)，清渣(zha)(zha)方便(bian)，近三年來已開(kai)始受國(guo)內業界的(de)重視。
3． 球(qiu)化
球(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)處理(li)仍以包(bao)內(nei)沖(chong)入法為(wei)主。選(xuan)用(yong)球(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑需(xu)視熔爐、出鐵溫度(du)，脫硫與否(fou)和球(qiu)(qiu)鐵類型等而定。一般(ban)而言(yan)，沖(chong)天(tian)爐鐵液(ye)選(xuan)用(yong)Mg7~9，RE3~7的(de)(de)球(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑，感應爐鐵液(ye)選(xuan)用(yong)低Mg（5~6），低RE（1.5~2.5）球(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑，亦(yi)有的(de)(de)廠仍用(yong)Mg8RE3球(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑。/T9228-1999標(biao)準，對Mg 和RE的(de)(de)成分范圍(wei)偏差規定為(wei)±1，有些廠標(biao)已縮小(xiao)為(wei)±0.5，對Ca、Al等亦(yi)有明確(que)規定。球(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑質量中(zhong)(zhong)，應重視MgO含(han)量、成分的(de)(de)偏析程度(du)以及粒(li)度(du)的(de)(de)集中(zhong)(zhong)度(du)。凡是粒(li)度(du)不(bu)勻(yun)，粉(fen)末多，色澤發(fa)暗(an)的(de)(de)球(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)劑不(bu)宜選(xuan)用(yong)。
原(yuan)則上，只(zhi)要掌握好鐵(tie)液的化學成分和(he)孕育(yu)環節(jie)，采用(yong)上述球化劑(ji)(ji)即可生產鑄(zhu)態(tai)球鐵(tie)。但亦有工(gong)廠采用(yong)鑄(zhu)態(tai)球鐵(tie)用(yong)球化劑(ji)(ji)。一般，在鑄(zhu)態(tai)鐵(tie)素體球化劑(ji)(ji)中含有Ba和(he)Bi，在鑄(zhu)態(tai)珠光體球化劑(ji)(ji)中含有Ba和(he)Sb，但對于QT700-2以(yi)上的重(zhong)要曲軸類鑄(zhu)件(jian)，不推薦使用(yong)含Sb球化劑(ji)(ji)，此時應通過調整Cu、Mo等的含量來控(kong)制基體。指(zhi)出，不管是(shi)否采用(yong)鑄(zhu)態(tai)球化劑(ji)(ji)，孕育(yu)永(yong)遠是(shi)不可忽視的重(zhong)要環節(jie)。
4． 孕育
孕(yun)育是提升鑄鐵質量的重要環節。經過十多年的努(nu)力，我國孕(yun)育劑(ji)基本(ben)實現(xian)了(le)系(xi)列化和商品化。
5．合金化
鑄鐵(tie)(tie)常用(yong)的合(he)金(jin)(jin)元素有(you)Si、Mn、Cu、Cr、Mo、Ni、Sn、Sb、V、Ti、P等(deng)。其中(zhong)Si、Mn、Cr、Mo、P以(yi)鐵(tie)(tie)合(he)金(jin)(jin)形式加(jia)入，Cu、Ni、Sb、Sn以(yi)金(jin)(jin)屬形式加(jia)入，V、Ti以(yi)鐵(tie)(tie)合(he)金(jin)(jin)或VTi生鐵(tie)(tie)形式加(jia)入。加(jia)入時機在(zai)爐(lu)后(hou)（沖(chong)天爐(lu)）、爐(lu)內（感應爐(lu)）還是爐(lu)前，需(xu)視(shi)它們的熔(rong)(rong)點、氧化性和密度(du)等(deng)而定。為了便于高熔(rong)(rong)點鐵(tie)(tie)合(he)金(jin)(jin)的熔(rong)(rong)吸(xi)，除控制粒度(du)外，采用(yong)發熱合(he)金(jin)(jin)劑或喂絲加(jia)入法是比較理想的措(cuo)施。
四 過濾
金(jin)屬過濾技術(shu)在工(gong)業(ye)發(fa)達 應用較(jiao)為普(pu)遍。實踐證明，關(guan)(guan)鍵機件(jian)的失效不(bu)完全在于試棒力學性能(neng)的高(gao)低，而是(shi)三維(wei)柔性焊接平臺(tai)鑄件(jian)內(nei)部(bu)的健全程度。因此(ci)，單純追求金(jin)相組織的是(shi)不(bu)的。走訪過的工(gong)廠，其品牌(pai)產品無不(bu)重視(shi)過濾的后一關(guan)(guan)。一般小件(jian)采用纖(xian)維(wei)過濾網，過流量大(da)或重要(yao)件(jian)采用蜂窩陶(tao)瓷過濾片(pian)或泡沫陶(tao)瓷過濾片(pian)。
