合金鑄鐵氣缸套的鑄造過程控制

1、合金鑄鐵氣缸套的鑄造過程控制1. 概述用中頻感應(yīng)電爐熔煉氣缸套合金鑄鐵主要有以下缺點(diǎn)：一是鐵液過冷傾向較大，極易產(chǎn)生影響材料力 學(xué)性能的 D、E 型石墨；二是鐵液純凈，異質(zhì)結(jié)晶核心較少，導(dǎo)致孕育效果差，鑄件硬度偏低。另外，普 通鑄鐵氣缸套的力學(xué)性能已不能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)其使用性能的升級(jí)要求，以某主機(jī)廠研發(fā)出的一種強(qiáng)度和硬 度大幅度提高的高性能合金鑄鐵材質(zhì)氣缸套為例，其化學(xué)成分要求為：WC = 3.0%3.4%、ws= 1.7%2.4%、WMn = 0.6% 0.8%、wpW0.20%、wsW0.08%、wcr= 0.25% 0.4%、wcu = 1.3% 1.6%、w b = 0.045%0.07

2、%，力學(xué)性能要求為：抗拉強(qiáng)度 270MPa，硬度280310HBW，同一只氣缸套硬度差w 30HBW，基體金相組織為珠光體 +鐵素體，鐵素體w 5%，石墨為I型A類或B類，允許缸套外表面 D、E 型石墨存在， I 型石墨大小 4 8 級(jí)，使用現(xiàn)有爐料配方制造上述材質(zhì)合金鑄鐵要消耗大量生鐵、鐵合金等 原輔材料，原材料成本較高。針對(duì)以上所述的氣缸套感應(yīng)電爐熔煉方法中存在的缺陷，我公司工程技術(shù)人員從多次實(shí)踐中摸索出了 一套高性能合金鑄鐵的中頻感應(yīng)電爐熔煉方法和離心澆鑄方法，合理利用廢棄物料，優(yōu)化原輔材料，生產(chǎn) 出的氣缸套毛坯能滿足主機(jī)廠對(duì)高性能合金鑄鐵材質(zhì)的要求。2. 熔煉設(shè)備及原材料選擇我公司選用

3、的熔煉設(shè)備為 5t/3200kW 中頻感應(yīng)電爐，主要技術(shù)參數(shù)：額定容量 5t ，額定工作溫度1570 C,額定溫度保溫功率 180kW，熔化率3.8t/h 。(1) 金屬爐料的選擇配料中回爐料按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB4224 1984的規(guī)定，塊度不大于 300mm X200mm X200mm，所述回爐料為廢品氣缸套。配料中廢鋼要求無嚴(yán)重銹蝕現(xiàn)象，表面鍍有鋅、鉻等成 分的廢鋼，在不影響鐵液化學(xué)成分技術(shù)要求的情況下，可以與質(zhì)量較好的廢鋼搭配使用，其塊度應(yīng)符合GB4224 1984規(guī)定小于500mm X200mm，長(zhǎng)料小于爐膛直徑的 1/2，即v 550mm，廢鋼選用 20鋼 管頭。配料中高硅生鐵長(zhǎng)度w 4

4、00mm，化學(xué)成分為 wc= 3.8%、wsi= 3%5%。(2) 合金材料的選擇配料中硅鐵用Si75，塊度200mm X100mm ;硼鐵用FeB18C0.5A，塊度50mm xiOOmm 。(3) 鐵屑的選擇配料中鐵屑要求無嚴(yán)重銹蝕，水分v3% ;增碳劑用石墨型；除渣劑選珍珠巖。所述 鐵屑主要為氣缸套機(jī)加工鐵屑。3. 加料要求( 1 )爐料配比鐵屑 59%+ 廢鋼 28%+ 回爐料 5.8%+ 高硅生鐵 6%+75 硅鐵 0.6%+ 硼鐵 0.06%+ 銅 0.54% 。(2 )加料順序增碳劑t鐵屑t鐵合金t廢鋼t回爐料。( 3)加料原則根據(jù)不同材質(zhì)需求進(jìn)行配料，爐料應(yīng)清潔、干燥，嚴(yán)禁加入

5、油污、易燃物、污染嚴(yán)重 的金屬材料，加料前檢查成色或成捆碎屑的潮濕程度。(4) 熔煉功率電爐開始 68min內(nèi)供給90%以上的功率，逐漸將功率增至最大值。( 5)熔煉過程控制避免加入如飲料罐之類的部分閉合容器、閉合管材，這類容器可能存有液體或易 燃物，會(huì)在熔化時(shí)沸騰并伴有劇烈爆炸，從而造成熔化金屬液噴濺。不管爐料如何都要在前次的爐料沒有 熔化完前慢速投入下次爐料。如果錯(cuò)誤使用鐵銹和粘砂多的爐料，爐料塊度和形狀不良，造成爐料裝填不 緊密和搭棚嚴(yán)重，或一次加的冷料過多，則容易發(fā)生“搭橋”。因此，必須經(jīng)常檢查液面，一旦出現(xiàn)搭橋 現(xiàn)象馬上處理，捅掉“搭橋”，避免“搭橋”形成，否則下部的鐵液就會(huì)過熱，引

6、起下部爐襯的侵蝕，甚 至滲漏鐵液或爆炸。當(dāng)操作工人用工具處理搭橋時(shí)，應(yīng)按照一定的操作規(guī)程，以免操作人員掉入爐內(nèi)或被搭橋下面熱氣流 或金屬液噴濺燒傷。( 6)扒渣在爐料化凈后應(yīng)立即扒渣，防止結(jié)成“渣蓋”。如結(jié)成“渣蓋”，應(yīng)立即停電，將渣蓋打 碎扒出爐外，否則下部的鐵液就會(huì)過熱，引起下部爐襯的侵蝕，甚至鐵液滲漏或爆炸。7)加料控制加料應(yīng)仔細(xì)，以免出現(xiàn)料的“跨橋”，“橋”下邊金屬液的超高溫會(huì)造成爐襯腐蝕加快。(8)爐前檢驗(yàn)熔煉溫度的檢測(cè)設(shè)備為爐前快速熱電偶，熔煉溫度應(yīng)控制在15001560 C,出爐鐵液溫度1450 C。(9 )成分檢測(cè)待鐵液溫度達(dá)13801450 C時(shí)，取樣進(jìn)行光譜分析，通過光譜分

7、析儀檢驗(yàn)化學(xué)成分并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保證鐵液的化學(xué)成分和質(zhì)量。(10)爐前孕育孕育劑選硅鋇合金，硅含量75%、鋇含量2% ,粒度13mm ,孕育劑量為0.35%。孕育方法：將孕育劑充分預(yù)熱烘干，出鐵液時(shí)隨鐵液流入澆包，熔化均勻。合金鑄鐵氣缸套成品4. 澆注方法設(shè)備采用臥式機(jī)械出模澆注機(jī)，工裝為澆注模具。澆注前準(zhǔn)備：(1) 涂料制作將涂料倒入料池內(nèi)攪拌2.5h ,使用前1h加入肥皂粉攪拌1h。涂料配比：硅砂粉68%、球團(tuán)土 16%、肥皂粉1%、硅藻土 9%、滑石粉7%，密度1.61.8g/cm3。(2) 準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備好操作工具：澆注嘴、堝坩、涂料、缸套鉤、涂料桶、石墨桶、石棉墊及毛刷等。充分烘干坩堝、澆注嘴及悶蓋，檢查澆注機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，各部位有無碰撞、振動(dòng)及其他雜音，螺釘有無松動(dòng)，拉桿、飛錘、悶蓋是否良好，利用第一包鐵液對(duì)金屬模進(jìn)行預(yù)熱，使其溫度280 C,投入正常生產(chǎn)。澆口杯孕育（二次孕育）：孕育劑選硅鋇合金， Si 含量 75% ，鋇含量 2%，粒度 0.5mm 。孕育劑量 為 0.05% ，將孕育劑充分預(yù)熱烘干后放入坩鍋內(nèi)。澆注操作：在預(yù)熱后的澆鑄模內(nèi)墊放 3mm 厚小端石棉墊，石棉墊緊貼小頭定位盤，然后放置 3mm 厚前石棉墊，上好前悶蓋，開起澆注機(jī)啟動(dòng)按鈕，使?jié)沧C(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，然后定量加涂料，涂料層厚度為0.81.2mm，再將澆注嘴伸入悶蓋 10mm 左右。由大包將鐵