（材料加工工程專業(yè)論文）喂線技術(shù)在球鐵小件中的應(yīng)用.pdf

哈爾濱理工大學(xué)t 肇碗七學(xué)位論文 喂線技術(shù)在球鐵小件中的應(yīng)用 摘要 我國鑄造業(yè)多數(shù)是采用沖入法球化處理工藝生產(chǎn)球鐵小件，在生產(chǎn)中存 在很多問題，如：球化率低、球化效果不穩(wěn)定i 回爐料利用率低，生產(chǎn)成本 高；球化劑消耗量大，鎂的收得率低；弧光大，煙塵多，勞動環(huán)境惡劣：勞 動強(qiáng)度高等。為了解決這些問題，我們對喂線球化技術(shù)進(jìn)行了理論分析。運(yùn) 用氣泡學(xué)說對喂線法與沖入法的球化效果差異，從球化劑的粒度、加鎂方式 及處理溫度三個方面進(jìn)行了合理的闡述。 在這個理論思想指導(dǎo)下，制定出了采用喂線技術(shù)替代原有沖入法球化處 理的方案。為論證方案的可行性選擇了三個典型的試驗(yàn)場地，并根據(jù)現(xiàn)場工 藝條件，制訂具體的試驗(yàn)方法和檢測方法。一汽鑄造有限公司一鑄廠的試驗(yàn) 側(cè)重于提高小件球鐵的質(zhì)量；哈爾濱東安汽車動力股份有限公司鑄鍛分廠的 試驗(yàn)主要是論證喂線法可靈活調(diào)整氣壓澆注機(jī)鎂殘量變化，保證產(chǎn)品質(zhì)量， 同時也為了解決回爐料積壓問題；浙江亞太機(jī)電股份有限公司的試驗(yàn)，主要 是論證喂線法可提高回爐料和j 用率，降低成本問題，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。在生產(chǎn) 試驗(yàn)過程中采集了光譜分析試樣、拉伸試樣，金相試樣，并對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行 了整理分析。 工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明：采用喂線技術(shù)進(jìn)行球化處理，球化率、石墨球大小 等級都優(yōu)于沖入法，喂線技術(shù)適合處理球鐵小件鐵水的小型球化處理包( 處 理鐵水量在5 0 0 1 0 0 0 k g ) 的球化處理，處理效果穩(wěn)定，重現(xiàn)性好；喂線球化 處理工藝，對鐵水增硅量小，可大量使用回爐料；喂線球化處理工藝能用增 加或減少包芯線長度的辦法，靈活調(diào)整氣壓澆注機(jī)鎂殘量的波動：喂線球化 處理工藝可完全消除球化作業(yè)煙氣對環(huán)境的影響和污染，降低工人勞動強(qiáng) 度。同時，對采用喂線技術(shù)一年多以后東安鑄鍛廠出現(xiàn)的基體組織中碳化物 增多、白口傾向大的問題，進(jìn)行了調(diào)查分析，認(rèn)為是由于澆注機(jī)長時間保 溫，長期連續(xù)大量使用回爐科導(dǎo)致的原鐵水硫量過低、稀土沉積造成的。針 對這一問題，提出原鐵水增硫，改善孕育的措施，最終問題得以解決，穩(wěn)定 了產(chǎn)品質(zhì)量。 關(guān)鍵詞喂線技術(shù)；球鐵小件；球化處理：鎂殘量 竺璽堡矍三奎：蘭矍圭耋簍篁三 t h ea p p l i c a t i o no ft h ec o r e dw i r e i n j e c t i o np r o c e s si nt h es m a l l d u c t i l ei r o n a b s t r a c t i no u rc o u n t r y 。sc a s t i n gi n d u s t r y , t h ep o u ro v e rp r o c e s si sa l la o n gt h em o s t m e t h o dt op r o d u c et h es m a l ld u c t i l ei r o n ，w h i c he x i tal o to fp r o b l e m si nt h e p r o d u c t i o n ，s u c h 勰：l o w e rq u a l i t y , m o r en o d u l a r i z e ra d d i t i o n 。1 0 w e rr a t i oo f m a g n e s i u ma b s o r p t i o n ，l o w e rr e t u r n sa d d i t i o n , h i g h e rc o s to fp r o d u c t i o n , m o r e a r cl i g h t ，m o r ef u m e ，i n f e r i o rc i r c u m s t a n c e ，m o r ew o r k o u t ，a n ds oo n f o rr e s o l v i n gt h ea b o v e m e n t i o n e dp r o b l e m s ，t h ew i r ei i l j e c t i o np r o c e s sh a v e b e e nc a r r i e do nt h e o r i e sa n a l y s i s m a k i n gu s i n go ft h eb u b b l et h e o r y , t h e d i f f e r e n c e sb e t w e e nt h ew i r ei n j e c t i o np r o c e s sa n dp o u ro v e rp r o c e s sh a v eb e e n d i s c u s s e d w i t ht h eg r a i ns i z eo fn o d u l a r i z e r t h em e t h o do fm a g n e s i u mb e i n g a d d e d , p r o c e s s i n gt e m p e r a t u r e g u i d ei nt h i st h e o r y ，as c h e m ea r ed r e wu p ，i n w h i c hp o u ro v e rp r o c e s sa r ei np l a c eo ft h ew i r ei n j e c t i o n t h r e et y p i c a lt e s t p l a c ea l ec h o s e nt od e m o n s t r a t et h ep o s s i b i l i t yo ft h es c h e m e t r i a lm e t h o da n d t e s tm e t h o da r ee s t a b l i s h e da c c o r d i n gt ot h es p o tc r a f tc o n d i t i o n a tf i r s tc a s t i n g p l a n t ，f a wf o u n d r yc o l t d ，h o wt oi m p r o v et h eq u a l i t yo f t h es m a l ld u c t i l ei r o n i se m p h a s i z e d a tf o r g i n ga n dc a s t i n gf a c t o r y , h a r b i nd o n g a na u t oe n g i n e j o i n t - s t o c kc o m p a n yl i m i t e d ，h o wt oc o n t r o lt h ef l u c t u a t i o no fr e s i d u a l m a g n e s i u mi nt h ep r e s s u r ep o u rf u r n a c e s ，a s s u r ep r o d u c tq u a l i t ya n dr e s o l v et h e p r o b l e mo fr e t u r n s o v e r s t o c ka r ee m p h a s i z e d a tz h e j i a n gy a t a ie l e c t r o - m e c h a n i c a lc o ，l t d ，t h ep r o b l e m so fs t a b l ep r o d u c tq u a l i t y ，t h eu s a g eo fr e t u r n s ， c o s tr e d u c t i o na r ee m p h a s i z e d d u r i n gt h ep e r i o do fe x p e r i m e n t , t h et e s ts a m p l e s o ft h ed i r e c t - r e a d i n gs p e c t r o g r a p h ，t h et e n s i l es a m p l e s ，m e t a l l o g r a p h i cs p e c i m e n a r ec o l l e c t e da n dc h e c k e d d a t u mo f t h e s es a m p l e sa r ec a r r i e do na na n a l y s i s t h r o u g ha n a l y s i so fr e s u l t so fc o m m e r i c a lt e s t ，d e s u l p u r i z i n gr a t i oa n d n o d u l a r i z i n gg r a d ea r eb e t t e rb yt h ew i r ei n j e c t i o np r o c e s st h a nb yp o u ro v e r - - = 耋塵蘭至三奎：三差璺圭耋竺墼苧 p r o c e s sa n dt h ew i r ei n j e c t i o np r o c e s si ss u i t a b l et ot h ep r o d u c t i o no ft h es m a l l d u c t i l ei r o n ( t h ew e i g h to fb e i n gt r e a t e dl i q u i di r o ni s5 0 0 l ，0 0 0 k g ) w i ms t a b l e r q u a l i t ya n db e t t e rr e p r o d u c i b i l i t y i nt h ep r o c e s so f t h ew i r ei n j e c t i o np r o c e s s ，t h e r a i s eo fs i l i c i u mc o n t e n ti s l o w c r , s om o r er e t u r n sw i l lb eu s e d t h r o u g h i n c r e a s i n go rd e c r e a s i n gt h el e n g ho ft h ec o r e dw i r eb e i n ga d d e d ，t h ef l u c t u a t i o n o fr e s i d u a lm a g n e s i u mi nt h ep r e s s u r ep o u rf u r n a c e si su n d e ro fc o n t r 0 1 t h r o u g h t h ew i r ei n j e c t i o np r o c e s s ，t h ee n v i r o n m e n te f f e c t sa n de n v i r o n m e n tp o l l u t i o no f f u m ea r ee l i m i n a t e da n dw o r k i n gs t r e n g t hi sr e d u c e d a ni n v e s t i g a t i o nh a v e b e i n gc a r t e do nt h ep r o b l e mi nd o n g a nf o r g i n ga n dc a s t i n gf a c t o r y , w h i c h o c c u r r e da f t e rt h ew i r e di n j e c t i o nb e i n gu s e d w h i c hi sm o r ec a r b i d ei nm a t r i x a n dm o r ec h i l l i n gt e n d e n c ym u l t i t u d i n o u sl o n g t e r mu s a g eo fr e t u r n sa n di r o n m e tb e i n gl o n gh o l d i n gw i hh i g ht e m p e r a t u r e ，w h i c hw o u l di n d u c et h es u l f u r c o n t e n tt oe x t r e m e l yl o wv a l u e ，a r et h em a j o ri n f l u e n c i n gf a c t o r s f i n a l l yt h e p r o b l e mh a v eb e i n gs o l v e da n dt h ep r o d u c tq u a l i t yi ss t a b l e ，a f t e rs u l f u rb e i n g a d d e dt ob a s ei r o n k e y w o r d sc o r e dw i r ei n j e c t i o np r o c e s s ；s m a l ld u c t i l ei r o n ；n o d u l a r i z i n gp r o c e s s ； r e s i d u a lm a g n e s i u m ； - 1 1 1 哈爾濱理工大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學(xué)位論文喂線技術(shù)在球鐵小件中的 應(yīng)用，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，在哈爾濱理工大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間獨(dú)立進(jìn) 行研究工作所取得的成果。據(jù)本人所知，論文中除已注明部分外不包含他人 已發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文研究工作做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已 在文中以明確方式注明。本聲明的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)。 作者簽名_ 灸齏，彳日期旁薛鈿“日 哈爾濱理工大學(xué)碩士學(xué)位論文使用授權(quán)書 喂線技術(shù)在球鐵小件中的應(yīng)用系本人在哈爾濱理工大學(xué)攻讀碩士學(xué) 位期間在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的碩士學(xué)位論文。本論文的研究成果歸哈爾濱理工 大學(xué)所有，本論文的研究內(nèi)容不得以其它單位的名義發(fā)表。本人完全了解哈 爾濱理工大學(xué)關(guān)于保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)部f - j 提交論文和電子版本，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)哈爾濱理工大學(xué)可 以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文，可以公布論文的全部或部分內(nèi) 容。 本學(xué)位論文屬于 保密口，在年解密后適用授權(quán)書。 不保密口。 ( 請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打4 ) 作者簽名：z 灸旨1i 日期：2 0 0 6 年月占日 作者簽名：灸目11 日期：年月占日 名。蓼擊，彬吼2 0 0 6 年月湘 哈爾濱理工大學(xué)t 學(xué)碩七學(xué)位論文 1 1 課題研究背景及意義 第1 章緒論 作為鑄造業(yè)發(fā)展的最大推動力之一的汽車工業(yè)目前在飛速發(fā)展，中國汽車 產(chǎn)量2 0 0 3 年首次突破4 0 0 萬輛。鑄件約占汽車自重的2 0 之8 ，主要有鑄鐵 件、鋁鑄件和少量的鎂合金、銅合金和鋅合金鑄件。據(jù)統(tǒng)計全世界鑄鐵件的 2 5 應(yīng)用于汽車工業(yè)。美國有3 3 的鑄件用于汽車業(yè)，法國5 0 0 4 ，巴西 5 0 1 ，墨西哥6 0 0 4 以上的鑄件都用于汽車業(yè)。若我國汽車產(chǎn)量達(dá)到4 0 0 萬 輛，汽車鑄件的總需求量將達(dá)到2 2 0 - - 2 4 0 萬噸，考慮到世界大汽車集團(tuán)的全球 采購計劃以及每年數(shù)百萬噸的汽車鑄件配件市場，汽車鑄件的市場前景十分廣 闊，汽車的發(fā)展不僅拉動了鑄件的需求，更對鑄件的質(zhì)量提出了新的挑戰(zhàn)1 1 j 。 由于球墨鑄鐵可降低零件制造成本和減輕車體重量，球墨鑄鐵被廣泛應(yīng)用 在汽車零件中。我國球墨鑄鐵鑄件產(chǎn)量比較低，占鑄鐵件的比例遠(yuǎn)小于發(fā)達(dá)國 家此外，我國球墨鑄鐵件在質(zhì)量和生產(chǎn)穩(wěn)定性方面的差距也較大。我國球墨 鑄鐵生產(chǎn)較突出的問題是材質(zhì)強(qiáng)度和韌性上達(dá)不到指標(biāo)，缺陷多，。為了解決 這些問題，如一汽鑄造有限公司一鑄廠( 簡稱一汽一鑄) 、哈爾濱東安動力集 團(tuán)公司鑄鍛廠小件鑄鐵車間( 簡稱東安鑄鍛廠) 、浙江亞太機(jī)電股份有限公司 ( 簡稱浙江亞太公司) 等大多數(shù)廠家對汽車發(fā)動機(jī)用的凸輪軸、軸承蓋、排氣 管、前制動轂、前輪轂、左右托件等小球鐵鑄件的型砂、造型工藝和造型設(shè)備 進(jìn)行了研究與改進(jìn)，以及對造成的環(huán)境污染進(jìn)行事后治理。而如何改善鐵水的 內(nèi)在質(zhì)量，降低生產(chǎn)消耗，提高鐵水處理過程的效率以及減少環(huán)境污染等問題 卻沒有得到根本解決。其原因除爐料等原因外，主要是球化處理方法落后。因 此，為使我國球墨鑄鐵生產(chǎn)能力有大幅度的增長，必須大力實(shí)施能穩(wěn)定提供質(zhì) 量可靠的優(yōu)質(zhì)球墨鑄鐵鐵水的球化處理技術(shù)。 我國現(xiàn)今球鐵小件的球化處理方法主要是沖入法，盡管已經(jīng)經(jīng)過了多年的 技術(shù)改進(jìn)，使該球化處理工藝在許多方面都有了很大的進(jìn)步，但仍然存在著以 下缺點(diǎn)( 有的甚至是難以克服的) ： 1 ) 球化效果不穩(wěn)定； 球化劑消耗量大，鎂的收得率低； 3 1 回爐料不能充分利用，原材料成本高； 哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 4 ) 弧光大，煙塵多，勞動環(huán)境惡劣； 5 ) 勞動強(qiáng)度高等。 喂線處理工藝是克服以上缺點(diǎn)的有效方法。喂線技術(shù)是用碳鋼帶將欲加入 鐵水中的合金粉劑或添加劑，包裹成為包芯線并以一定的速度喂入鐵水包深 處，使包裹的粉劑被逐漸釋放到鐵水或鋼水中，從而達(dá)到對鐵水或鋼水進(jìn)行處 理的預(yù)期目的。因此，采用喂線技術(shù)進(jìn)行小件球鐵生產(chǎn)，對于提高我國球墨鑄 鐵鐵水質(zhì)量，促進(jìn)我國球鐵生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步將具有非常重要的意義。 1 2 我國鑄造業(yè)狀況 我國目前有2 2 0 0 0 多家鑄造廠，1 2 0 萬從業(yè)人員，鑄件年產(chǎn)僵超過4 0 0 億 元，年產(chǎn)鑄件1 5 0 0 多萬噸，占世界鑄件產(chǎn)量的 2 1 8 左右。鑄件產(chǎn)量2 0 0 1 年、2 0 0 2 年連續(xù)兩年都以1 0 以上的幅度遞增，鑄件產(chǎn)量已經(jīng)是世界第一。世 界主要主要幾個鑄件生產(chǎn)國的產(chǎn)量，如表l - 1 所示。 表1 1 主要鑄件生產(chǎn)國生產(chǎn)指標(biāo) t a b l e 卜1p r o d u c t i o n i n d e xo f m a j o rc a s t i n gn a t i o n 鑄件總產(chǎn)量 占世界總量產(chǎn)值汽車鑄件 國別 ( 萬噸) ( ) ( 億美元) ( 多幻 中國 1 6 2 6 ( 2 0 0 2 年) 2 1 3 約1 0 0 0 1 5 美國 1 1 8 1 ( 2 0 0 2 年1 1 5 42 0 03 3 日本 5 7 5 ( 2 0 0 2 年1 7 51 5 2 5 0 德國 4 6 0 ( 2 0 0 2 年) 6 0 6 04 9 6 我國鑄件的出口由無到有，經(jīng)過二十多年的發(fā)展，到2 0 0 2 年我國鑄件出 口達(dá)1 5 3 萬噸，按進(jìn)出口量與本國生產(chǎn)鑄件總量的比值看，排在世界第六位， 我國出口的鑄件總體上看低檔鑄件多一些，見表1 - 2 。2 0 0 2 年我國出口鑄件的 平均價格只有每噸5 0 0 美元左右，而進(jìn)口價格卻將近2 0 0 0 美元，是出口的四 倍。由此可見，出口低檔件多，而進(jìn)口件則技術(shù)含量低、產(chǎn)值高。鑄件質(zhì)量不 高、檔次低、勞動生產(chǎn)率低是制約我國鑄件出口的主要原因口l 。批量大、勞動 生產(chǎn)率高是歐美鑄造廠的優(yōu)勢。我國鑄造廠年產(chǎn)量在5 0 0 噸以下的占了三分之 一，2 0 0 0 噸以下的有一般以上，估計1 0 0 0 0 噸以上的廠只有2 0 0 - - 3 0 0 個。全 國平均水平每年產(chǎn)8 0 0 多噸鑄件，這與發(fā)達(dá)國家相差很大。日本平均每廠年產(chǎn) 量為6 0 0 0 7 0 0 0 噸，我國與之相比幾乎相差1 0 倍。日本的的勞動生產(chǎn)率是人 均年產(chǎn)鑄件1 4 0 噸，據(jù)專家估計，中國約2 0 噸，相差7 倍之多。從批量和勞 哈爾濱理 大學(xué)工學(xué)碩七學(xué)位論文 動生產(chǎn)率看，歐日等國優(yōu)勢很大，可能在不久的將來就會抵消我國在勞動力成 本方面的優(yōu)勢。從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，我國鑄造業(yè)必須采用先進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn) 品質(zhì)量和技術(shù)含量。才能確保在國際市場上的優(yōu)勢地位。 表1 - 2 主要鑄件生產(chǎn)國貿(mào)易比較 t a b l e ! - 2t r a d ec o m p a r i s o no f m a j o rc a s t i n gn a t i o n 出口量進(jìn)口最 鑄件產(chǎn)量 國別備注 ( 7 y 噸1( 萬噸)( 萬噸) 1 4 9 汽車件等高檔鑄 美國 2 2 01 1 8 1 ( 2 0 0 3 年) 件 1 5 3 多數(shù)為低檔及中 中國 2 - 41 6 2 6 0 0 0 2 年)檔鑄件 日本 3 51 1 35 7 5 8 0 由中國進(jìn)口 6 8 德國 3 3 0 ( 2 0 0 1 年) 1 3 球鐵小件生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題 球鐵小件是指質(zhì)量小于2 0 埏的軸類、盤類、管類、輪轂等類的球墨鑄鐵 件，見圖1 1 ，主要應(yīng)用在汽車上，質(zhì)量要求高1 3 1 。常見球鐵小件生產(chǎn)中注意 的問題：穩(wěn)定球化效果，提高球化級別，保證球鐵小件力學(xué)性能；防止夾渣、 氣孔類等充填性缺陷 4 i n ；成品率低 5 0 ，回爐料大量積壓，生產(chǎn)成本高【6 】， 在保證質(zhì)量的情況下，改進(jìn)工藝，降低成本。 a ) 托架b ) 凸輪軸圖 1 - 1 典型球鐵小件 f i g 1 - 1c l a s s i c a ls m a l ld u c t i l ei r o n 哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 我們針對我國鑄造廠家在球鐵小件生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、產(chǎn)品要求上的差 異，在三個典型的球鐵小件生產(chǎn)廠，進(jìn)行了實(shí)地考察，總結(jié)了他們各自在生產(chǎn) 中存在的問題 1 3 1 球化效果不穩(wěn)定質(zhì)量不高 一汽一鑄灰熔和球熔車間的2 、4 、5 、6 、7 、8 線主要產(chǎn)品為：托架、輪 轂、支架、飛輪殼、減速器殼、剎車蹄片、差速器等典型的球鐵小件，球鐵牌 號以q t 4 5 0 - 1 0 ，q t 4 5 0 - 1 5 ，q t s 0 0 7 為主。一汽一鑄球熔車間生產(chǎn)工藝流程 圖，見圖1 - 2 。 圖l - 2 生產(chǎn)工藝流程圖 f i g 1 - 2p r o c e s sc h a r to f p r o d u c t l o n 熔煉采用沖天爐( 2 0 噸，j 、時熱風(fēng)除塵沖天爐) 電爐( 4 5 噸工頻保溫爐) 雙聯(lián)熔 煉，氣動式連續(xù)脫硫。沖天爐配料：廢鋼5 - - 2 0 ；回爐料3 0 , - 4 0 ：生鐵 4 5 5 5 ；焦碳占金屬料的1 0 - - 2 0 ；石灰石占焦碳的2 5 0 一3 0 。出爐原鐵 水成分，見表l - 3 。 表l 3 原鐵水化學(xué)成分( w t ) t a b l e1 - 3c h e m i c a c o n s t i t u t i o no f b a s ei r o n ( w t 1 球化處理方法采用沖入法，1 5 噸球化處理包，容量1 3 5 0 - 1 4 0 0 k g 。處理 哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩十學(xué)位論文 包結(jié)構(gòu)，見圖1 3 ，使用的球化劑成分，見表1 4 ，據(jù)原鐵水含硫量確定球化劑 加入量，一般為1 1 5 - q 5 5 處理鐵水量。處理溫度1 4 6 5 - - - 1 4 9 0 。球化處理 后，通過鋼軌吊車將處理包運(yùn)送到澆注臺附近，倒入小型澆包( 2 5 0 - - 3 5 0 k g ) ， 進(jìn)行人工澆注。在球化處理包內(nèi)進(jìn)行一次孕育，與球化劑一起加入處理包底 部，加入量0 4 * * - - 0 7 處理鐵水量；澆包內(nèi)進(jìn)行二次孕育，加入量0 3 處理 鐵水量( 2 線采用隨流孕育，孕育劑加入量0 0 8 - - 0 1 0 處理鐵水量) 。孕育劑 都采用7 5 # 硅鐵，一次孕育劑粒度1 0 - - 1 5 m m ，二次孕育劑粒度2 8 m m 。 圖l 一3 球化處理包 f i g 1 - 3n o d u l a r i z i n g t r e a t i n gl a d l e 表l - 4 球化劑成分和粒度 t a b l ei - 4c o n s t i t u t i o na n dg r a i ns i z eo f n o d u l a r i z e r r e ( w t 1m g ( w t )s t ( w t 、c a ( w t )m g o ( w t 1粒度( m m l 球熔車間 1 5 2 5 5 7 一6 5 4 4 2 5 3 5 1 5l o 3 5 灰熔車間 1 5 2 55 7 撕5 i 5 ：處理溫度為1 4 5 0 以上。 對于一般球鐵小件的小型球化處理包，假設(shè)：d f 5 0 0 m r a ，o = 8 0 0 k g ，高 徑比取1 5 ，則喂線速度計算值為：2 5 3 6 m m i n 。 3 4 3 包芯線的喂入量 包芯線喂入量的不同，對殘鎂含量、殘硫含量、鎂的收得率以及處理溫 降都有影響。在其他條件不變的情況下，隨著包芯線喂入長度的增加，鐵水的 殘余鎂量隨之增加，鐵水殘硫量隨之減少，脫硫搴也相應(yīng)地增加，但鎂的收得 哈爾濱理t 大學(xué)t 學(xué)磣卜學(xué)位論丈 率降低。這主要是因?yàn)椋弘S著溶解在鐵水中的鎂不斷增加，鐵水能繼續(xù)溶入的 鎂量將減少，鎂的收得率變低，這必然導(dǎo)致所增加的鎂量將大部分被燒損氧 化，從而導(dǎo)致殘鎂增加量低、鎂的收得率小。因?yàn)?，為?jié)約成本，應(yīng)盡量減少 芯線的喂入量。 球化處理球化處理時，被加入鐵水中的鎂，一部分用于脫硫：一部分被 氧化燒損；還有一部分就是留在鐵中的鎂也就是殘鎂。脫硫所消耗的鎂量依據(jù) 反應(yīng)式： m g + f e s , 藏) = m g g c m ) + 忍( 藏) 由這個反應(yīng)式我們可以得出m g 娃的公式： ( 3 2 ) 留肌= 0 7 6 ( s 囊一s 終) 2 0 7 6 a s ( 3 - 3 ) 式中o 7 6 一是m g 與s 原子量之比：2 4 3 2 3 2 0 6 = 0 7 6 ； 處理前鐵水硫量，； s 并球化處理后鐵水硫量，； a s 處理前后鐵水的硫量變化， 這樣即可求得包芯線的加入長度的公式； 0 7 6 a s + m g 魏g 打q 式中j 垤殘球化處理后鎂殘量，； r 咆芯線單位長度的含鎂m g 重量，咖； 玎鎂的收得率，； 包芯線的加入長度，m l 9 鐵水重量，k g 這樣在處理前已知：厶s 、m g 寰、g 及鐵水重量q 的前提下，即可確定在 對鐵水進(jìn)行球化脫硫處理時所需的包芯線的喂入長度。球鐵小件的原鐵水一般 在0 0 2 4 3 0 3 左右，鎂殘量一般在0 0 2 - 4 ) 0 5 ，處理后殘硫量 0 0 1 - 0 0 2 ，處理鐵水質(zhì)量5 0 0 - - - 8 0 0 k g 。收得率在3 0 。o - - 4 0 。則代入公式可 得喂入量在8 - 2 5 m 。 哈爾演理t 大學(xué)t 學(xué)碩卜學(xué)位論文 3 5 實(shí)驗(yàn)檢測方法 3 5 1 硬度測試 硬度是表征金屬材質(zhì)軟硬程度，不是金屬獨(dú)立的力學(xué)性能。其物理意義隨 試驗(yàn)方法不同而不同，本文中我們采用布氏硬度。 布氏硬度是用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球的壓頭，旋以一定的試驗(yàn)力， 將其壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗(yàn)力，試樣表面將殘留壓痕。測 量壓痕平均直徑，求得壓痕球形面積。 布氏硬度值( h b ) 計算公式： h b ；0 2 0 4 7 。 壁：! 塑蘭一 ( 3 5 ) a 加( d 一4 0 2 一d 2 ) 。 式中，試驗(yàn)力，n ； 彳壓痕球形面積，1 1 1 1 1 1 2 ； d 鋼球直徑或硬質(zhì)合金球的壓頭直徑，1 1 1 1 1 1 西一測量壓痕直徑，m m 壓頭為淬火鋼符號為i - i b s ，值在4 5 0 以下；壓頭為硬質(zhì)合金球時符號為 i - 1 b w ，值在4 5 0 6 5 0 。本文中采用淬火鋼壓頭的布氏硬度計。 3 5 2 材料金相試樣的制備及測試方法 從鑄件本體適當(dāng)?shù)牟课换騿舞T塊上截取適當(dāng)大小的試樣，在砂輪上將其一 面磨平并倒角。用粗砂紙初磨，再使用0 1 0 5 金相砂紙依次磨光，每更換一號 砂紙時，試樣水平轉(zhuǎn)動9 0 。，最后在拋光機(jī)上用c r 2 0 3 進(jìn)行精拋光和初拋光。 腐蝕劑選用2 硝酸酒精( 或1 0 過硫酸銨) ，腐蝕時日j 根據(jù)基體組織不同般在 幾秒到十幾秒之間。 我們用金相顯微鏡主要觀察球化率、石墨球大小、珠光體和鐵素體含量， 碳化物含量。使用普通顯微鏡對照球鐵石墨球化等級圖譜來評定球鐵的球化 率、球化等級?；虿捎脢W林巴斯倒置式金相顯微鏡對球墨鑄鐵組織進(jìn)行觀察， 該系統(tǒng)具備自動識別球化率，石墨球大小功能。 哈爾演理丁大學(xué)丁學(xué)_ | 毋 卜學(xué) - ! 涂立= 3 5 3 直讀光譜分析 直讀光譜分析采用了原子發(fā)射光譜學(xué)的分析原理；組成物質(zhì)的不同元素被 激發(fā)，都會發(fā)射出各自的特征光譜。譜線強(qiáng)度與所屬元素的含量成一定的函數(shù) 關(guān)系，測量出各元索的譜線強(qiáng)度值。便可測定出各元素的含量。 將在現(xiàn)場取得的直讀光譜試樣放置在直讀光譜分析儀的火花臺上通過電弧 或火花放電激發(fā)生成原子蒸氣。蒸氣中的原子與離子被激發(fā)后產(chǎn)生發(fā)射光譜。 發(fā)射光譜通過光導(dǎo)纖維進(jìn)入到光譜儀的分光室中，色散成備光譜波段。根據(jù)每 個元素發(fā)射的波長范圍，通過光電倍增管可以測量出每個元素的最佳譜線。每 種元素的發(fā)射光譜譜線強(qiáng)度正比于樣品中該元素的含量，通過內(nèi)部預(yù)先存儲的 校正曲線可測定其含量，并直接以百分比濃度顯示出來。 3 5 4 力學(xué)性能測試 球化處理后澆注y 試塊，在y 試塊底部取一長條加工抗拉試棒，加工成 標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，如圖3 _ 7 所示。 甘t 否上 e ， 55 啼 一 7 0 斗 一 2 5 1r 1 3 5 圖3 7 拉伸試樣 f i g 3 - 7t e n s i l es a m p l e 在拉伸機(jī)上將試樣拉斷，獲取我們所需要的力學(xué)性能指標(biāo)，主要測試球墨 鑄鐵的拉伸強(qiáng)度和延伸率。 3 6 本章小結(jié) 本章針對球鐵小件生產(chǎn)工藝特點(diǎn)及我國球鐵小件的生產(chǎn)現(xiàn)狀，合理地設(shè)計 了三個喂線處理試驗(yàn)方案。確定了包芯線的主要化學(xué)成分、性能指標(biāo)，選擇了 包芯線制造設(shè)備。由于鐵水處理量少和場地有限，三個試驗(yàn)場地采用立式球化 處理站，根據(jù)現(xiàn)場情況確定立式球化處理站具體結(jié)構(gòu)，并要求工廠將鐵包改成 暗爾演理丁大學(xué)t 學(xué)碩卜學(xué)椅論文 高徑比1 5 之的球化處理包。喂線機(jī)選用適合低速5 3 0 m s 穩(wěn)定運(yùn)行的 d n g l l l 8 0 型喂線機(jī)。給出了喂線處理工藝參數(shù)范圍、喂線速度、喂入量的計 算公式，小型鐵水處理包喂線速度一般為2 0 - - 2 5 m s ，球化處理溫度 1 4 5 0 - - 1 5 0 0 ，喂入量范圍在5 2 5 m ，具體數(shù)值根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整。在本 章中還介紹了試驗(yàn)過程中使用的直讀光譜分析的原理、舍相試樣的制各和檢 測、布氏硬度測試原理及力學(xué)性能測試捧的制取。 哈爾濱理t 大學(xué)t 學(xué)碩+ 學(xué)位論文 第4 章工業(yè)試驗(yàn) 本章介紹了在第二章喂線球化理論基礎(chǔ)指導(dǎo)下，按第三章確定的試驗(yàn)方案 及試驗(yàn)參數(shù)，在一汽一鑄廠、東安鑄鍛廠、浙江亞太公司三個工業(yè)現(xiàn)場的進(jìn)行 試驗(yàn)的具體過程和結(jié)果，包括熔煉、配料、處理工藝參數(shù)、試驗(yàn)結(jié)果。通過工 業(yè)試驗(yàn)論證喂線法在球鐵小件中的應(yīng)用效果。 4 1 試驗(yàn)?zāi)康?i ) 一汽一鑄的試驗(yàn)是為提高球化質(zhì)量，生產(chǎn)高質(zhì)量出口小件球鐵； 2 ) 東安鑄鍛的試驗(yàn)主要是為控制氣壓澆注機(jī)鎂殘量波動，穩(wěn)定球化效 果，降低生產(chǎn)成本； 3 ) 浙江亞太公司的試驗(yàn)主要是為提高回爐料利用率，降低原材料生產(chǎn)成 本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。 4 2 試驗(yàn)條件 4 2 1 一汽一鑄試驗(yàn)條件 1 ) 熔煉 生產(chǎn)美國e d 公司球鐵件( 代號e d b 3 9 0 1 3 ，e d b 3 9 0 1 4 ，e d b 3 9 4 5 4 ) 及后 輪轂( 代號3 1 0 4 0 1 1 a 0 2 a i ) 。球鐵生鐵q 1 0 、q 1 2 ，含低s i 、p 、s ，微量元 素f v 、啊、s b 、b i 等) 小于0 1 。廢鋼：主要為鍛造、沖壓得邊角科。8 噸中 頻電爐熔煉，爐料配比：回爐料3 0 - - 4 0 ；增碳劑1 - 2 ；生鐵 2 5 , , - 3 0 ；廢鋼：3 5 - - 4 0 。鐵水出爐溫度1 5 2 0 - 一1 5 6 0 ，出爐原鐵水成分范 圍，見表4 - 1 。 表4 - 1 原鐵水成分( w t ) t a b l e4 - 1c o n s t i t u e r ao f b a s ei r o n ( w t 1 編號 cs im ns e d b - 3 9 0 1 4i 3 8 m 0 9 01 7 0 一1 9 0o 3 o 5 o 0 3 其他f 3 7 5 3 9 0 i 4 5 - 1 6 50 3 如5如0 3 2 ) 處理站 哈爾濱琿- 大學(xué)t 學(xué)母i 十學(xué)位論文 采用高徑比為1 耷。1 5 的球鐵包處理鐵液，液面高度距包口2 5 0 m m 左右較 合適處理站采用立式，d n g l i l 8 0 型喂線機(jī)，叉車運(yùn)送處理包，見圖舢1 3 1 處理工藝參數(shù) 處理的鐵水量量為6 5 0 - - - 9 0 0 k g ；處理溫度1 5 0 0 1 5 4