大型球墨鑄鐵件特有問題的解決途徑

1、大型球墨鑄鐵件特有問題的解決途徑大型球墨鑄鐵件特有問題的解決途徑大型球墨鑄鐵件的類型比較多，如：大型柴油機(jī)缸體、大型輪轂、 大球磨機(jī)端蓋、高爐冷卻壁、大型軋鋼機(jī)機(jī)架、大型注塑機(jī)模板、大 型汽輪機(jī)軸承座、風(fēng)電設(shè)備中的輪轂及底座以及核電設(shè)備中的廢渣罐 等。這些部件除必須滿足標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的力學(xué)性能外，還有一些特殊性 能要求，如風(fēng)電鑄件要求低溫沖擊韌度，核渣罐有許多附加的特殊驗(yàn) 收標(biāo)準(zhǔn)等等。因此，生產(chǎn)這些鑄件，事先必須做周密的考慮。1）首先要考慮的是如何獲得健全、致密、尺寸合格的鑄件生產(chǎn) 大型球墨鑄鐵件的技術(shù)流程與灰鑄鐵件基本相同，只要結(jié)合球墨鑄鐵 的特點(diǎn)在縮尺的選定、砂箱設(shè)計(jì)等方面稍作修正即可。2）其

2、次要針對大型球墨鑄鐵件的共同特點(diǎn)做相應(yīng)工作大型球墨 鑄鐵件的共同特點(diǎn)是特別厚重，大多數(shù)要求鐵素體基體，力學(xué)性能必 須滿足標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，有時外加低溫沖擊性能要求等。1大型球墨鑄鐵件生產(chǎn)的特有問題由于大型球鐵件冷卻速度緩慢，導(dǎo)致共晶凝固期長達(dá)數(shù)小時，而在此期間要形成球鐵的主要組織，因而就出現(xiàn)了大斷面球鐵或 大型球鐵件所特有的一系列問題：球墨數(shù)量少、球墨直徑大、球墨畸 變、石墨漂浮、化學(xué)成分偏析、晶間碳化物以及碎塊狀石墨（Chunky Graphite）等。這些問題早已受到關(guān)注，雖形成機(jī)理尚不統(tǒng)一，但對 具體問題已有了初步的解決措施。還有一個重要問題是如何滿足和解決低溫沖擊韌度的要求？問 題的巧合在于解

3、決這兩大難題的方向及措施大致相同。2解決大型 球墨鑄鐵件特有問題的途徑1）強(qiáng)化冷卻以加速凝固關(guān)于碎塊狀石墨的成因普遍較易接受的說法有二：一是球狀石墨 破碎而引起；二是由于熱流或某些合金元素特別是Ce和La的偏析 造成奧氏體外殼的穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致球墨的生長模式改變而形成。不 管哪種理論或說法，可以肯定的是，共晶階段凝固時間太長（即緩慢 冷卻）是形成碎塊狀石墨的直接和客觀因素。因此不管采取什么方法， 只要能縮短凝固階段的時間，都可有效地阻止碎塊狀石墨的出現(xiàn)。也有文獻(xiàn)指出，球墨畸變有一個臨界冷卻速度（0.8 Cmin）。石 墨畸變有時是一個突變過程，因此加速冷卻，縮短凝固時間，特別是 縮短共晶階段的

4、凝固時間，想方設(shè)法使共晶凝固階段縮短至2 h以內(nèi) 是有顯著效果的。圍繞這個原則有不少措施:強(qiáng)制冷卻；金屬型掛砂； 使用冷鐵等等。冷鐵的導(dǎo)熱率大，特別是蓄熱能力強(qiáng)，是被廣泛認(rèn)為可以應(yīng)用的 有力措施。石墨的導(dǎo)熱率高于掛砂冷鐵（分別為 45W/m?C及17 W/m?C。），但它的蓄熱能力比冷鐵小，假如有強(qiáng)制冷卻的條件，則用 石墨是比較合適的。對于大型或特大型球墨鑄鐵件，進(jìn)行強(qiáng)制冷卻仍 不失為一種有力的措施。一般可采用風(fēng)冷、霧冷或水冷裝置，甚至可 采用液氮冷卻方式加速鑄件的凝固速度。有數(shù)據(jù)表明，20 t級球墨鑄 鐵乏料容器鑄件凝固時，其傳熱效果為：金屬型吸熱占58%、石墨及 砂型（型芯部分）吸熱占3.

5、5%、砂型及其它裝置部分吸熱占3.5%、水 冷導(dǎo)熱占3.5%。由此可見，金屬型可使鑄件50%以上的熱量傳導(dǎo)出去， 而型芯部分傳熱很少，顯然強(qiáng)制冷卻是必要的。2）改進(jìn)工藝技術(shù)（1）精心選擇原材料為了生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)大型球墨鑄鐵件，無論怎樣精選爐料都是值得的。 原料的干擾元素應(yīng)盡可能低，特別要注意的是生鐵 問題是必須有 正確的理念。（5）合金及微量元素的利用在特大型球墨鑄鐵件中能考慮利用的合金元素只有Ni，因有其 獨(dú)特的作用。從技術(shù)角度看，w （Ni）Vl%是有好處的，但用還是不 用要根據(jù)具體情況、從經(jīng)濟(jì)角度考慮決定。微量元素在大件中有成 熟使用經(jīng)驗(yàn)的是Bi和Sb，認(rèn)為加w（Bi） 0.008%0.01

6、0%，使w（RE） /w（Bi） =1.41.5的比例，對增加球數(shù)、降低出現(xiàn)碎塊狀石墨的 危險性有利。Sb亦可在厚大件中應(yīng)用，有人認(rèn)為會增加珠光體量， 但有人卻在鐵素體球鐵中應(yīng)用，可能是量的問題在作怪，用50 ppm 的量應(yīng)該是沒有問題的。周繼揚(yáng)教授曾指出，用w(Sb)0.005% 0.007%還可抑制鐵液中有過量Ti及RE時的有害作用。雖然業(yè)界對于加入Bi和Sb的作用與機(jī)理意見還不統(tǒng)一，但對于 Ni的加入已經(jīng)形成共識。(6)預(yù)處理作用很關(guān)鍵對球鐵原液在球化前用石墨性預(yù)處理劑進(jìn)行預(yù)處理有提升和穩(wěn) 定鑄件質(zhì)量的積極效果。方法如下：調(diào)整成分后預(yù)處理會使w (C)增加0.2%-脫S-倒回電爐 1/4

7、量時加入0.2%0.25%的預(yù)處理劑全部倒回電爐后略升溫至 1 4701 480 C。球化處理孕育處理(可用Ultraseed)澆注。(7)抗縮孔劑QKS的使用發(fā)明者認(rèn)為，球墨中心存在1 m的外來夾雜，成雙層核心；其 內(nèi)層為MgS、CaS (0.5 m)，外層為MgO、SiO及硅酸鹽。因而發(fā) 明者在孕育劑中加入一定量的O及S，使之能與孕育劑中的金屬元 素結(jié)合，產(chǎn)生更多的硫化物及氧化物，從而形成更多的石墨核心，這 就產(chǎn)生了含Ca、Ce及S、O的硅鐵孕育劑。這種孕育劑能顯著增加 石墨球數(shù)，而且在結(jié)晶后期析出，后期的石墨化膨脹能有效地抵消凝 固后期的縮松。特別是對局部熱節(jié)部位的縮松更有效。實(shí)驗(yàn)指出：對 于540 mm的階梯試塊，用SrSiFe時石墨球從300 個/mm2減少 到150