滄公備:13090002006124
為了得到高強(qiáng)度的灰鑄鐵，保證其鑄件的抗拉強(qiáng)度在300N／mm2以上，我公司（泊頭市東建鑄造有限責(zé)任公司）在生產(chǎn)大型機(jī)床鑄件十幾年工作經(jīng)驗(yàn)中不斷總結(jié)，單從提高強(qiáng)度方面來(lái)講，其方法有二種。方法一：改變爐料的組成，增大廢鋼的加入量，從而降低碳當(dāng)量并進(jìn)行包內(nèi)孕育處理。方法二：加入少量合金元素與孕育相結(jié)合的措施。方法一由于降低了碳、硅含量，其碳當(dāng)量較低，減少了石墨數(shù)量，細(xì)化了石墨，增加了初析奧氏體枝晶量，從而提高了鑄鐵的強(qiáng)度，但同時(shí)碳當(dāng)量的降低會(huì)導(dǎo)致鑄件性能的降低，鑄件斷面敏感性增大，鑄件內(nèi)應(yīng)力增加，硬度上升，加工困難等問題。方法二利用在爐前加入少量合金元素，可適當(dāng) 和強(qiáng)烈穩(wěn)定鑄件內(nèi)部珠光體的形成，并部分細(xì)化珠光體，強(qiáng)化鐵素體，形成適量的碳化物，同時(shí)應(yīng)使原鐵液保持較高的碳當(dāng)量，使其白口傾向減少，鑄造性能好，不易產(chǎn)生縮孔、縮松現(xiàn)象。經(jīng)過比較，再根據(jù)我廠鑄件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(結(jié)構(gòu)復(fù)雜、薄壁鑄件高強(qiáng)度)，于是我們決定采用 種方法，經(jīng)過多次分析和比較決定選用銅、鉻兩鐘合金同時(shí)使用及孕育處理相結(jié)合的方法來(lái)進(jìn)行低合金化高強(qiáng)度灰鑄鐵的試生產(chǎn)。
為了確保我廠低合金化高強(qiáng)度灰鑄鐵的試制成功，找出了一些在實(shí)際生產(chǎn)中影響低合金化高強(qiáng)度灰鑄鐵試制的一些主要問題，進(jìn)行因果分析(見圖一)。例如：原材料、操作、方法等，并對(duì)這些主要問題實(shí)行整改措施，具體落實(shí)到工作人員、檢查人員，從而使得這些問題在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程中事先就得到了控制， 以保證新產(chǎn)品試制成功。
一、解決方案
(1)、配料計(jì)算
A：通過計(jì)算，確保各原料 佳的加入比例：廢鋼25％；新生鐵30％；回爐鐵20％； 留用鐵水為25％，使原鐵水的化學(xué)成分達(dá)到其要求。
(2)、電爐熔煉工藝
A：選擇合理的投料順序
留用鐵水……廢鋼……熔劑……新生鐵……回爐鐵……硅錳鐵……除渣……增碳劑……合金……陳渣
B：變質(zhì)劑鐵水包內(nèi)處理
C：孕育劑鐵水包內(nèi)處理
(3)爐前控制
A：光譜分析試樣，調(diào)整其化學(xué)成分
B：用濕型三角試片檢測(cè)，原鐵水白口寬度一般控制在4毫米以下
(4)化學(xué)成分的選擇
A：原鐵水應(yīng)保持較高碳當(dāng)量，以使鐵水具有良好流動(dòng)性
B：鐵水在相同的碳當(dāng)量下，選用高碳硅比(C／Si)
C：提高鐵液的出鐵溫度， 以使鐵水具有良好鑄態(tài)性能
(5)溫度控制
A：熱點(diǎn)隔測(cè)1520℃出鐵水
B：1480℃澆鑄
(6)原料
A：采用 的新生鐵，干凈的廢鋼
B：保證硅鐵、錳鐵、增碳劑的有效含量，以保證其吸收率
(7)變質(zhì)劑、孕育劑、合金的加入量(以出1.2噸鐵水為例)
A：按熔煉工藝要求，變質(zhì)劑(氮化鉻)按0.3％稱量加入
C：孕育劑(鍶硅)按0.5％稱量加入
五、具體實(shí)施
各原料按配料百分比各自加入，含碳量用增碳劑調(diào)整；含硅量則用75％硅鐵調(diào)整；含錳量用65％錳鐵調(diào)整；磷和硫的含量均小于要求值，熔煉時(shí)鐵水溫度控制在1500℃——1520℃之間。
(一)、低合金化高強(qiáng)度灰鑄鐵(HT300)的理論設(shè)計(jì)和實(shí)際效果
HT300特征、化學(xué)成分關(guān)系表
鑄鐵牌號(hào)
試棒、三角試片特征
碳當(dāng)
量
CE%
硅碳
比
Si/C
化學(xué)成分（%）
力學(xué)性能
C
Si
Mn
P
S
N/mm2
HB
HT300
（設(shè)計(jì)）
試棒頂端下凹<11毫米試棒斷面晶粒要細(xì)三角試片白口寬度<4毫米
3.90
0.70
3.15
2.2
0.9
<0.2
<0.1
300
200
HT300
（實(shí)測(cè)）
試棒頂端下凹4-9毫米斷晶粒細(xì)結(jié)，三角試片白口寬度1-4毫米
3.85
∫
4.0
0.65
∫
0.75
3.10
∫
3.25
2.10
∫
2.30
0.85
∫
0.95
<0.1
<0.1
300
∫
380
180
∫
220
(二)、在實(shí)際測(cè)試中，出鐵水溫度控制在1500℃——1520℃之間，澆鑄溫度控制在1470℃——1490℃之間，鐵水的含碳量控制在c=3.15(％)——3.25(％)；硅控制在Si=2.10(％)——-2.30(％)時(shí)；將合金：(銅)按1.2％比例加入，氮化鉻與孕育劑(鍶硅)按0.6％：1.0％加入時(shí)，發(fā)現(xiàn)抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到360N／mm2敲三角試片，白口寬度在6——-9毫米之間，同時(shí)鐵水流動(dòng)性差，敲開鑄件，從它的斷面上可以看到，雖然斷面晶粒較細(xì)，但鑄件斷面的顏色呈銀灰色，鑄件的薄壁處有“白口”現(xiàn)象出現(xiàn)，而且敲打鑄件，發(fā)現(xiàn)鑄件有脆化的趨勢(shì)，機(jī)加工時(shí)，發(fā)現(xiàn)鑄件內(nèi)部有縮松現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)硬度達(dá)到HB240左右，給機(jī)加工帶來(lái)困難。
經(jīng)過多次反復(fù)調(diào)整， 終確定了合金：(銅)按0.9％加入；氮化鉻與孕育劑(鍶硅)按0.3％：0.6％加入，鐵水的含碳量控制在C=3.30(％)——3.35(％)之間，含硅量控制在Si=1.70(％)——-1.90(％)之間，此時(shí)鑄件的抗拉強(qiáng)度仍可達(dá)到320N／mm2以上，同時(shí)鐵水的流動(dòng)性好，鑄件的各項(xiàng)性能指標(biāo)都表現(xiàn)良好，而在鐵水保持高碳當(dāng)量時(shí)，應(yīng)有較高的碳量、較低的硅量，這樣在添加合金后能獲得 好的強(qiáng)度和斷面均勻性、防止硅增加鐵素體、粗化珠光體、中和合金元素的作用。同時(shí)，在機(jī)加工時(shí)，發(fā)現(xiàn)鑄件內(nèi)部的縮松現(xiàn)象也不見了，三角試片白口寬度降至4毫米以下，而鑄件硬度仍可保持在HB=180—200左右，鑄件薄壁處未出現(xiàn)“白口”現(xiàn)象，通過這樣不斷反復(fù)調(diào)整，終于生產(chǎn)出合格的鑄件。
六、結(jié)論
(一)、效果
A：經(jīng)過加入少量合金(銅和鉻)，不僅可以在鐵水共析轉(zhuǎn)變時(shí)顯著地穩(wěn)定和部分細(xì)化珠光體，而且能 碳化物形成，再加上鍶硅孕育劑孕育處理，從而減少合金：(鉻)的白口傾向，改善鑄件斷面均勻性，使原鐵水中石墨兩頭鈍化，類似蠕蟲狀，呈細(xì)片狀，從而減少了石墨對(duì)基體的切割作用，同時(shí)適當(dāng)增加共晶團(tuán)數(shù)和 細(xì)片珠光體的形成，以有利于強(qiáng)度的增加。
B：通過加入少量合金，不僅可以生產(chǎn)出高強(qiáng)度、高使用性能的鑄件，而且大大減少了廢鋼的加入量，所以對(duì)我國(guó)目前供應(yīng)的原材料廢鋼質(zhì)量差，量又少的局面有著特別重要的意義。
(二)、效益
A：經(jīng)濟(jì)效益
通過試制低合金化高強(qiáng)度灰鑄鐵的成功，不僅使我廠節(jié)約了資金，縮短了生產(chǎn)周期，也為我總廠新產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場(chǎng)贏得了先機(jī)，同時(shí)也增強(qiáng)了我們自己在鑄造行業(yè)中的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
B：社會(huì)效益
通過新產(chǎn)品的開發(fā)，不僅使我廠在新鑄件的開發(fā)上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也為我們泊頭市東建鑄造有限責(zé)任公司在新產(chǎn)品自主研發(fā)上提供強(qiáng)有力的支持，不遠(yuǎn)的將來(lái)，我相信，我們東建鑄造將成為鑄件質(zhì)量過硬、客戶放心的品牌鑄件。
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