喂絲法生產(chǎn)耐低溫沖擊球墨鑄鐵的應(yīng)用

喂絲法生產(chǎn)耐低溫沖擊球墨鑄鐵的應(yīng)用喂絲法生產(chǎn)耐低溫沖擊球墨鑄鐵的應(yīng)用喂絲法生產(chǎn)耐低溫沖擊球墨鑄鐵的應(yīng)用xxx公司喂絲法生產(chǎn)耐低溫沖擊球墨鑄鐵的應(yīng)用文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度喂絲法生產(chǎn)耐低溫球墨鑄鐵的應(yīng)用王小偉，朱浩宇，張勝，黃偉，殷作虎無錫永新特種金屬有限公司摘要：本文簡述了風(fēng)電類耐低溫球墨鑄鐵件的需求勢頭。從芯線、喂絲設(shè)備和處理站等三個(gè)方面對喂絲法生產(chǎn)耐低溫沖擊球鐵生產(chǎn)工藝及其關(guān)鍵技術(shù)作了全面闡述。探討了喂絲法處理耐低溫沖擊球鐵的優(yōu)點(diǎn)。說明這種球化處理法是一種值得推廣的球化處理新工藝。關(guān)鍵詞：喂絲法，球墨鑄鐵，低溫沖擊，風(fēng)電鑄件Abstract：Thedemandsandapplicationexamplesoflowtemperatureresistantnodularironcastingusedinwindpowerequipmentwereintroduced.Thecored-wireinjectionnodularizingprocessanditskeytechniquesweredescribedincluding:compositionandpreparationofcored-wire,cored-wireinjectionequipmentandnodularizingtreatmentstation.theadvantagesofinjectionnodularizingprocessandthepointsmustbepaidattentionswhenusingthisnodularizingprocessarediscussed.Itispointedoutthatthisnodularizingprocessisanewnodularizingprocessworthpopularizing。近年來，國內(nèi)生產(chǎn)具有耐低溫沖擊性能要求的球墨鑄鐵件的單位越來越多，產(chǎn)量越來越大，主要原因是風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，截至2010年底，中國全年風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)達(dá)1600萬千瓦，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到萬千瓦，首次超過美國，躍居世界第一。根據(jù)目前國內(nèi)增長趨勢到2020年中國總裝機(jī)容量可達(dá)到億KW。可見風(fēng)電行業(yè)的需求將持續(xù)。鑄件是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的主要構(gòu)件，包括裝置葉片的輪轂、底座、齒輪箱、主框架等構(gòu)件，1～2MW機(jī)組需25～35噸鑄件，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組約需要50～70噸鑄件。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多建于海邊和沙漠等多風(fēng)源地帶，風(fēng)速高達(dá)1000m/min。有的零件要在離地高100米的高空運(yùn)行，有的零件在零下20℃甚至零下40℃的環(huán)境下服役，工況條件十分惡劣。因此，除了對風(fēng)電球鐵鑄件要求常溫的抗拉強(qiáng)度、延伸率、硬度、探傷等要求外，還要求了低溫沖擊性能，為-20℃和-40℃兩種。主要指標(biāo)見表1：表1：低溫沖擊韌性指標(biāo)牌號抗拉強(qiáng)度延伸率低溫沖擊韌性球化級別基體組織球徑大小EN-GJS-400-18U-LT35018平均12單個(gè)9≥3鐵素體5~7EN-GJS-350-22U-LT40022平均12單個(gè)9≥3鐵素體5~7和常溫球墨鑄鐵相比，耐低溫沖擊球墨鑄鐵的生產(chǎn)還是有一定的難度，對原輔材料、過程控制及檢測諸多方面都提出了全新的要求。喂絲法生產(chǎn)球墨鑄鐵，是2000年左右在國內(nèi)獲得成功應(yīng)用的球化處理工藝，并形成了一套完善的處理工藝及配套設(shè)備（喂絲設(shè)備、處理站），已經(jīng)在國內(nèi)近百家企業(yè)得到應(yīng)用。但是到目前為止國內(nèi)在耐低溫沖擊球鐵中應(yīng)用的實(shí)例還很少。為此我們設(shè)計(jì)制作了喂絲處理站進(jìn)行了喂絲法生產(chǎn)耐低溫球墨鑄鐵的試驗(yàn)，并取得了預(yù)期效果，生產(chǎn)出了鑄態(tài)條件下滿足所有性能指標(biāo)的耐低溫球墨鑄鐵產(chǎn)品。1、生產(chǎn)條件及設(shè)備采用12噸中頻感應(yīng)電爐熔煉鐵水，呋喃樹脂砂造型。主要產(chǎn)品及牌號為：wikov箱體鑄件（TQW0111001），牌號EN-GJS-400-18U-LT，鑄件重7噸，主要壁厚＞60mm；輪轂(LG1116)，牌號EN-GJS-350-22U-LT，鑄件重11噸，主要壁厚＞100mm。兩種產(chǎn)品的性能要求見表1。喂絲處理用處理站根據(jù)鑄件情況結(jié)合現(xiàn)場條件設(shè)計(jì)（見圖三）。處理站設(shè)計(jì)主要考慮鐵水包進(jìn)出，包蓋起降，喂絲設(shè)備的運(yùn)行，人員操作方便的要求。主要結(jié)構(gòu)為：處理站主體框架用來支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)，將來還可以做成半封閉式的，加上除塵設(shè)備以滿足現(xiàn)在越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求，框架中間開槽，方便行車吊運(yùn)鐵水包進(jìn)出處理站。包蓋主要用來蓋住鐵水包，減少鐵水飛濺、煙塵的揮發(fā)、鐵水包里造成一定壓力增加球化元素的吸收，包蓋上開孔。喂絲機(jī)考慮到鐵水量比較大，采用2臺永新公司生產(chǎn)的雙線喂絲機(jī)，最多可同時(shí)進(jìn)行4根絲線的喂入，考慮到鐵水情況，可以選擇1到4根絲線，也可以在喂入球化絲的同時(shí)喂入孕育芯線，邊球化邊孕育，已達(dá)到更好的效果。喂絲機(jī)安放到整個(gè)框架上方，包芯線通過導(dǎo)線支架進(jìn)入喂絲機(jī)并沿導(dǎo)管通過包蓋孔進(jìn)入鐵水包進(jìn)行球化處理。原材料采用低硅低錳低硫的高純球生鐵，碳素結(jié)構(gòu)鋼以及回爐料。用增碳劑，硅鐵等調(diào)整鐵液成份。工業(yè)堿進(jìn)行脫硫處理。球化絲線采用永新公司生產(chǎn)的CWT-1型球化劑，孕育劑采用Bs-1A長效孕育劑。球化絲線及孕育劑的主要技術(shù)指標(biāo)見表3。圖一：輪轂圖二：wikov箱體表3規(guī)格MgRESiBaCa粉鐵比線重球化劑CWT-125~30~38~44適量適量~:370~410孕育劑Bs-1A————70~75適量適量————圖三：喂絲處理站2、生產(chǎn)過程按照配料加入各種爐料，通過12T中頻感應(yīng)電爐融化鐵水。取光譜樣品和碳硅分析樣進(jìn)行檢驗(yàn)，并調(diào)整成分到表4的要求范圍內(nèi)。升溫到1480℃~1520℃出鐵，進(jìn)行脫硫處理。脫硫處理結(jié)束后扒渣、測溫，1400℃~1430℃加入浮硅孕育，將鐵水運(yùn)送到喂絲處理站加入事先設(shè)定好的絲線量進(jìn)行喂絲球化處理。處理后扒渣，測溫并記錄并澆注，澆注過程采用隨流孕育。球化絲的加入量設(shè)定在%，孕育劑加入量~%，隨流孕育劑加入量~%。兩種產(chǎn)品的主要處理過程一樣，輪轂處理鐵水，wikov箱體處理鐵水。兩種產(chǎn)品的成分及工藝做適當(dāng)調(diào)整，以滿足不同材質(zhì)的要求。表4材料C(%)Si(%)Mn(%)PSMgRE原鐵水～～＜＜＜鑄件～～＜＜＜～～3、檢測結(jié)果鑄件的主要性能檢測取樣采用附鑄試棒（兩種產(chǎn)品附鑄試棒大小均為），低溫沖擊任性的檢測（輪轂為-40℃，wikov箱體為-20℃）采用“V”型缺口檢測，數(shù)據(jù)記錄見表5。鑄件全部經(jīng)無損探傷檢測為合格。表4抗拉強(qiáng)度延伸率低溫沖擊球化級別基體組織球徑大小-20℃-40℃輪轂35225%——11/2鐵素體5~6Wikov箱體41226%16/18/16——2鐵素體5~6金相組織如圖：輪轂×100 wikov箱體×100此后又進(jìn)行了多種產(chǎn)品以及后續(xù)產(chǎn)品的試制，都滿足了材質(zhì)要求。4、分析及探討低溫沖擊韌性反映材料斷裂時(shí)吸收的能量，也反映快速形變條件下，材料抵抗裂紋萌生、發(fā)展和斷裂的能力。是一個(gè)材料的韌性指標(biāo)，也就是說具有較高低溫沖擊韌性的球墨鑄鐵件在-20℃或-40℃時(shí)具有較高沖擊韌性，脆——韌性能轉(zhuǎn)變溫度較低現(xiàn)在用球化劑生產(chǎn)低溫沖擊韌性要求的鑄件已經(jīng)在許多廠家得到應(yīng)用，并取得了很好的效果，在鑄態(tài)下得到了符合材質(zhì)要求的鑄件。用喂絲的方法生產(chǎn)低溫球鐵在國內(nèi)還沒有。我們這次喂絲法生產(chǎn)取得成功，必然為低溫球鐵生產(chǎn)的廠家提供一個(gè)更多的選擇。喂絲法生產(chǎn)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)。1、喂絲處理時(shí)鐵水爆發(fā)，因此出鐵水時(shí)注意，不能出太滿，液面距離鐵水包上沿應(yīng)大于300mm，以免鐵水飛濺。鐵水包應(yīng)采用球化處理包其高徑比盡量大些，以提高鐵水液的深度，提高球化元素的吸收率。2、絲線需要喂絲處理設(shè)備運(yùn)行，因此設(shè)備平時(shí)一定要注意保養(yǎng)，不能在喂絲球化過程中出現(xiàn)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不正常的現(xiàn)象。3、喂絲過程中用包蓋蓋在鐵水包上，包蓋上有孔，絲線通過孔進(jìn)入鐵液，要隨時(shí)檢查孔的情況，不能在喂絲過程中堵塞。4、參數(shù)設(shè)定，喂絲設(shè)備上主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是根據(jù)加入量計(jì)算得出的米數(shù)，一個(gè)是喂入速度。喂絲速度的確定應(yīng)考慮到鐵水液面高度，鐵水處理量，鐵水溫度等因素。速度的調(diào)節(jié)應(yīng)掌握在芯線插入包底位置時(shí)剛好熔化，邊熔化，邊喂入，連續(xù)不斷地供給，保證芯線始終在包底附近位置反應(yīng)。喂絲法進(jìn)行球化處理的主要優(yōu)勢：1、充分利用鎂的球化優(yōu)勢。絲線中鎂含量達(dá)到25~30%遠(yuǎn)高于普通球化劑。采用喂入的方式能夠延緩爆發(fā)。2、降低球化劑帶入的有害雜質(zhì)。球化劑中一些微量元素對球鐵的性能有很大的影響，特別是低溫沖擊性能指標(biāo)，一些微量元素很少量就能顯著提高脆—韌轉(zhuǎn)變溫度。喂絲法中，絲線加入量為%，其中粉含量占總量的60%，即加入的球化劑實(shí)際總量為%*60%=%遠(yuǎn)小于沖入法（一般~%）。因此能減少其他雜質(zhì)的帶入量。3、Si含量對低溫沖擊性能影響很大，一般要求不超過%，因此為保證球化劑、孕育劑的加入量，就要求原鐵水中Si要少些。猶豫芯線的加入量低，帶入的Si量少，在其他條件相同的條件下，喂絲法處理原鐵水中Si含量可以比沖入法多些，可以加入更多的回爐料。4、球化處理后的停留時(shí)間的縮短。一些企業(yè)場地很大，用普通球化劑處理只能在爐前，處理后的鐵液往往運(yùn)輸?shù)綕沧⑽恢眯枰荛L時(shí)間。而用喂絲法處理在出鐵之后，可以把喂絲處理站設(shè)置到離澆注位置不遠(yuǎn)的地方。球化處理完成后，不需要長