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球化喂線處理 包芯線如何定
時間:2021-12-15

一、 概述

  沖入法工藝由于其簡便易行的特點,在國內得到為廣泛的應用。但是隨著社會的發展和行業競爭的加劇,鑄造行業生產成本壓力和環境污染問題越來越突出,鑄造行業必須向“綠色鑄造”方向轉型發展。此時沖入法球化處理工藝的不足也引起了人們的重視。喂線法作為一種自動化程度高、成本低、環境友好的球墨鑄鐵變質處理方法,得到了國內外許多鑄造廠家和學者的青睞。

  球化劑種類對球墨鑄鐵球化效果影響很大,本文使用相同的孕育包芯線,在保持其他控制參數基本一致的前提下,采用三種不同的球化包芯線對鐵液進行喂線處理,主要研究了球化包芯線對球墨鑄鐵組織和性能的影響。


  二、原材料及試驗方法

  試驗采用3t中頻電爐進行鐵液熔化,用到的主要原材料有生鐵、廢鋼、球墨鑄鐵回爐料,其主要化學成分見表1。

  變質處理采用喂線法,孕育包芯線和球化包芯線的主要參數見表2。喂線時包芯線從鐵液包中心部位進入鐵液,喂線速度為25m/min,孕育線加入長度為噸鐵液18m,球化線加入長度按照表3進行控制,當wS>0.035%時進行脫硫處理。喂線處理后鐵液的化學成分見表4。澆注前對鐵液進行瞬時孕育,增加孕育效果,改善石墨形態。瞬時孕育劑為粒度為0.3~0.7mm的硅鋇孕育劑,化學成分與孕育包芯線中的芯粉相同。

  試驗時澆注的試塊為厚斷面上附鑄兩個U70試塊的階梯試塊(見圖1)。按規范要求從U70試塊上取樣進行性能和金相的檢測,性能檢測采用標準的Φ14mm抗拉試棒。

  試驗結果與分析:

 ?。?)石墨形態  圖2為分別采用方案1~方案4進行喂線變質處理后U70試塊的石墨形態照片。圖2a為采用方案1進行喂線處理后的石墨組織,球化線的芯粉成分為釔基重稀土球化劑,從圖中可以看出石墨球圓整度很好,石墨數量多,絕大部分石墨球尺寸比較一致,但是存在少量石墨球聚集的現象,并且石墨球分布不均勻,有些區域石墨球數量較少。圖2b為采用方案2的石墨形態照片,石墨數量比較少,形態比較差,出現大量異形,并且分布不均勻。圖2c為采用方案3后的石墨形態,采用此方案處理的鐵液石墨球圓整好,球徑小、石墨球數量很多,并且分布很均勻。圖2d為采用方案4后的石墨形態照片。此方案采用與方案3相同的包芯線,但是沒進行二次孕育,從照片上可以看出,石墨球數量較多,分布不太均勻,大部分石墨球的球形很好,但是存在少量異形石墨。

  通過對比可以發現,采用Q3球化包芯線處理鐵液后石墨形態好,不僅石墨球的圓整度好,并且石墨球數量也多,達到了200個/mm2以上。通過圖2c與圖2d對比可以發現,二次孕育可以明顯改善石墨球圓整度和分布狀況,增加石墨球數量。圖2b石墨形態很差,則是由于Q2包芯線中輕稀土含量太高造成的,同時也說明試驗中熔化的鐵液純凈度較高,只需要很少的稀土元素就能中和鐵液中干擾元素的不利影響,而Q3球化包芯線的稀土含量只有0.8%,球化效果佳。


不同球化包芯線球化處理后U70試塊的石墨形態

(注:圖a、b、c分別為為采用Q1、Q2、Q3球化包芯線處理鐵液,圖c、d采用相同的包芯線,圖d沒有進行二次孕育)


 ?。?)力學性能  表5為采用不同的試驗方案喂線處理后的性能結果。從表中可以看出方案2的抗拉強度、屈服強度和試塊硬度明顯高于其他三種方案,延伸率比其他方案差很多,主要是由于方案2采用的Q2球化包芯線稀土含量太高,處理后的球墨鑄鐵石墨形態差,白口傾向大,基體組織中珠光體含量偏高造成的,經過腐蝕后組織的觀察,方案2的珠光體含量達到15%,而其他方案的珠光體含量只有5%。方案1和方案3抗拉強度、屈服強度以及試塊硬度基本一致,但是方案3的伸長率比方案1高24.0%,主要是由于方案3的石墨分布優于方案1。方案4的抗拉強度和伸長率比方案3略低,主要是石墨形態差造成的。

結語

  (1) 采用喂線變質處理工藝必須根據鐵液的質量合理選擇球化包芯線,才能良好的球化效果。

  (2) 原鐵液較純凈時,采用低稀土的球化包芯線能夠生產出石墨球數量多,圓整度非常好的球墨鑄鐵。

  (3) 喂線變質處理工藝和二次孕育有機結合使用能產生良好的效果,得到石墨形態和性能優良的球墨鑄鐵。


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