浅谈低碳低合金钢阳极模生产工艺.pdfVIP

内燃机与配件 0 引言 阳极模是冶炼阳极铜板的最重要的工件之一 现在国 内铜冶炼厂家普遍采用灰铁材质 国内少数几家企业已开 始用 ZG15 材质阳极模 灰铁阳极模主要优点是变形小 散热快 价格低 且铸造性能 加工性能好 但铸铁阳极模 也存在一些无法避免的缺陷 其力学性能低 存在生长现 象 容易形成龟裂 正常情况下 一块灰铁阳极模能浇注阳 极铜板 50 75 吨 频繁更换阳极模不仅增加了工人劳动强 度 检修成本 同时影响阳极铜板的产量 ZG15 钢制阳极 模能浇注 400 余吨铜 明显高于灰铁材质 但钢制阳极模 在交变热疲劳应力作用下变形量大 变形后阳极模影响阳 极板平整度 不利于运输和电解 只有吸收这两种材质的 优点加以改进 并运用合理冶炼 造型 热处理工艺 才能 制作出符合铜冶炼厂实际需要的好模具 1 技术思路 金属模具的材质和结构应满足以下要求 具有足够的高温强度和热稳定性 具有足够的强度和韧性 能可靠地承受各种机械力 作用 在高温液体金属作用下不致被熔焊 温度急剧变化时产生的热应力要小 不易产生翘 曲 变形和裂纹 铸造性能及机械加工性能要好 材料来源广泛 价格便宜 在豫光金铅有限公司用的钢制阳极模 材质 ZG15 虽 然有一定的耐热疲劳强度 但其延展性好 变形大 这次设 计阳极模重新考虑在 ZG15 材质上增加强度 抗高温交变 应力能力 还要减少模具变形 经过研究我们可以从铸造 工艺 冶炼工艺及热处理工艺三方面对阳极模进行改进完 善 生产出即抗裂又不变形的阳极模 2 技术指标 钢制阳极模要在冷热交变的恶劣条件下浇注 400T 块 必须达到以下指标 热处理后金相组织为 50 M 其余为 P F 晶粒度达 6 级以上 高温变形量内腔对角线 10mm 不允许有缩孔 缩松 气孔等缺陷 防止裂纹 抗拉强度 b 1000MPa 屈服强度 s 800MPa 延 伸率 10 冲击值 AK 40J cm 2 表面硬度 HB300 3 试制生产 此产品技术难点 既要不断裂 耐热疲劳 还要有较好 的屈服强度 所以从以下三个方面入手 冶炼 成分方面在 ZG15 的基础上加入 Mn Mo Ni Re 等有益元素 增加钢的淬透性 利用稀土的变质作用减 小杂质危害 控制残留 Al 大于等于 0 02 消除低碳钢的 时效倾向 采用电弧炉加精炼炉冶炼 去除钢种大量杂质 细化晶粒 增加钢的韧性和屈服强度 热处理 要求获得合格的金相组织兼顾消除低碳钢 的时效倾向 将淬火温度提高到 950 采用微机控制大 功率电阻炉热处理 温控准确 配备先进的气动搅拌冷却 池淬火 增加冷却速度 保证金相组织 40 低碳马氏体 从 而屈服强度提高 使模具不易变形 不易在交变热应力下 断裂 铸造工艺 运用防变形结构 及合理的浇冒系统设 计 在阳极模背部增加 50mm 高的肋筋错位交叉分布 即 可以增加强度又有利于模具散热 严格控制浇注温度 使 晶粒组织细小 模具不易变形 4 试制结果分析 4 1 组织分析 考虑到阳极模厚度为 200mm 热处理淬透性为 80mm 所以从本体的心部及上下表面各取了一个试块进行检测 发现上下表面金相为 M 少量残余奥氏体 晶粒度 6 级 如 图 1 而心部金相为 P F 晶粒度接近 6 级 如图 2 符合 设计要求 图 1 M 少量残余奥氏体 4 2 力学性能 将阳极模自带三个本体试块切割下与阳极模同炉热 处理后加工成拉伸试棒和冲击试块 测试结果如表 1 所 浅谈低碳低合金钢阳极模生产工艺 丁光伟 张勇 中条山有色金属集团公司 运城 047300 山西中条山机电设备有限公司 运城 047300 摘要 在 ZG15 的基础上添加 Mn Mo 等有益元素 提高钢的淬透性和细化钢的晶粒度 再通过热处理获得合适的金相组织 使钢 具有优良的屈服强度和抗变形能力 铸造工艺做出防变形结构 合理安排浇冒系统 使其更耐热变形 抗断裂 浇注量大大提高 从而 大大提高阳极模的使用寿命 关键词 阳极模 低碳低合金钢 耐热变形 使用寿命 52 Internal Combustion Engine Parts 0 引言 在过去一段时间 我国为了缩小与发达国家的经济 差距 十分重视经济的发展 尤其强调重工业的发展 而 在这个发展过程中 经济的发展对环境造成了巨大的破 坏 高消耗 高排放和高污染严重损害了自然环境 威胁 着人类的生存与发展 随着人们环保意识的提高 人们 越来越认识到经济与环保同步的重要性 认识到经济发 展不能牺牲自然环境 对此 我国提出了绿色发展 低碳 发展和可持续发展战略 要求在经济发展的同时重视环 境保护 积极推广绿色发展技术 而绿色机械加工技术 是实现环保经济的重要技术措施 需要我们在经济发展 的过程中大力推广 研究绿色加工技术未来发展不仅能 够优化绿色加工技术 而且对我国经济发展和可持续发 展有着深刻意义 1 绿色机械加工技术的特点 绿色机械加工技术是以提高资源利用率 降低成本以 及有效控制安全为目的的现代化机械加工技术 绿色机械 加工技术是在传统机械加工技术的基础上对之前存在的 不足之处进行一定程度的改进 以达到提升工作效益 降 低危害的目的 2 绿色机械加工技术的应用 绿色机械加工技术的使用满足了我国可持续发展战 略的需要 同时 机械加工技术在各个行业中的普遍使用 极大的降低了机械运营成本 有效的提升了工作效率 进 一步解放了生产力 2 1 高速与超高速干式切削技术 高速与超高速干切式削技术属于绿色加工技术的一 种 它极大的改进了传统的机械加工模式 甚至在制造业 中已经不再使用润滑剂和其他冷却液 并且能够达到理想 的切割效果 高速干式切削技术的使用对技术基础和操作 环境要求较高 因此在进行机械加工时必须严格控制环境 因素和加工技艺 从而为有效提升生产效益 减少机械磨 损和提升产品质量奠定良好的基础 作者简介 白新杰 1965 男 回族 江西赣州人 车间主任 示 除 2 试块的冲击值不达标外 其余均合格 从其它两 个试块的冲击值看 应该是试验出现误差 所以试棒结果 合格 表 1 力学性能表 抗拉强度 b 1000MPa 屈服强度 s 800MPa 延伸率 10 冲击值 AK 40J cm 2 硬度 HB300 1 2 3 1105 1118 1175 805 807 810 11 10 13 45 37 50 350 358 348 4 3 现场试用 2015 年 5 6 月 为豫光金铅公司试制 3 批 每批 2 件 为了查看效果 我们同时在圆盘浇注机上放入灰铁阳 极模 ZG15 阳极模各 2 件 使用情况如表 2 从表中我们 可以看出 低碳低合金阳极模浇注量大 变形量小 龟裂 少 明显优于 ZG15 灰铁阳极模 表 2 各材质阳极模对比 每种均为 2 件 浇注量 T 变形量 mm 失效形式 灰铁阳极模 ZG15 阳极模 合金钢阳极模 1 合金钢阳极模 2 合金钢阳极模 2 75 400 411 423 452 69 391 420 425 426 5 35 15 11 13 3 41 11 12 12 2 件均从中间出现裂纹 中间熔化侵蚀严重 中间熔化侵蚀 中间熔化侵蚀 中间熔化侵蚀 项目 类别 5 结论 通过冶炼工艺 铸造工艺 热处理工艺改进 此种阳极 模比 ZG15 材质阳极模耐高温 抗断裂 变形小 使用寿命 也略高 和灰铁材质阳极模相比 寿命提高 4 倍以上 大大 节约了模具费用 可推广到各大铜冶炼厂 参考文献 1 周林 2010 年云南金属材料与加工年评 J 云南冶金 2011 40 02 63