合金铸铁气缸套的铸造过程控制

1、合金铸铁气缸套的铸造过程控制1. 概述用中频感应电炉熔炼气缸套合金铸铁主要有以下缺点：一是铁液过冷倾向较大，极易产生影响材料力 学性能的 D、E 型石墨；二是铁液纯净，异质结晶核心较少，导致孕育效果差，铸件硬度偏低。另外，普 通铸铁气缸套的力学性能已不能满足发动机对其使用性能的升级要求，以某主机厂研发出的一种强度和硬 度大幅度提高的高性能合金铸铁材质气缸套为例，其化学成分要求为：WC= 3.0%3.4%、ws= 1.7%2.4%、WMn= 0.6% 0.8%、wpW0.20%、wsW0.08%、wcr= 0.25% 0.4%、wcu= 1.3% 1.6%、wB=0.045%0.07%，力学性能

2、要求为：抗拉强度 270MPa，硬度 280310HBW，同一只气缸套硬度差w30HBW，基体金相组织为珠光体 +铁素体，铁素体w5%，石墨为 I 型 A 类或 B 类，允许缸套外表面 D、E 型石墨存在， I 型石墨大小 48 级，使用现有炉料配方制造上述材质合金铸铁要消耗大量生铁、铁合金等 原辅材料，原材料成本较高。针对以上所述的气缸套感应电炉熔炼方法中存在的缺陷，我公司工程技术人员从多次实践中摸索出了 一套高性能合金铸铁的中频感应电炉熔炼方法和离心浇铸方法，合理利用废弃物料，优化原辅材料，生产 出的气缸套毛坯能满足主机厂对高性能合金铸铁材质的要求。2. 熔炼设备及原材料选择我公司选用的熔

3、炼设备为 5t/3200kW 中频感应电炉，主要技术参数：额定容量 5t ，额定工作温度1570C,额定温度保温功率 180kW，熔化率 3.8t/h。(1)金属炉料的选择配料中回炉料按照技术标准 GB4224 1984 的规定，块度不大于 300mmX200mmX200mm，所述回炉料为废品气缸套。配料中废钢要求无严重锈蚀现象，表面镀有锌、铬等成 分的废钢，在不影响铁液化学成分技术要求的情况下，可以与质量较好的废钢搭配使用，其块度应符合GB4224 1984 规定小于 500mmX200mm，长料小于炉膛直径的 1/2，即v550mm，废钢选用 20 钢 管头。配料中高硅生铁长度w400mm

4、，化学成分为 wc= 3.8%、wsi= 3%5%。(2)合金材料的选择配料中硅铁用Si75，块度 200mmX100mm ;硼铁用FeB18C0.5A，块度 50mmxiOOmm 。(3)铁屑的选择配料中铁屑要求无严重锈蚀，水分v3% ;增碳剂用石墨型；除渣剂选珍珠岩。所述 铁屑主要为气缸套机加工铁屑。3. 加料要求( 1 )炉料配比铁屑 59%+ 废钢 28%+ 回炉料 5.8%+ 高硅生铁 6%+75 硅铁 0.6%+ 硼铁 0.06%+ 铜 0.54% 。(2 )加料顺序增碳剂T铁屑T铁合金T废钢T回炉料。( 3)加料原则根据不同材质需求进行配料，炉料应清洁、干燥，严禁加入油污、易燃物

5、、污染严重 的金属材料，加料前检查成色或成捆碎屑的潮湿程度。(4) 熔炼功率电炉开始 68min 内供给 90%以上的功率，逐渐将功率增至最大值。( 5)熔炼过程控制避免加入如饮料罐之类的部分闭合容器、闭合管材，这类容器可能存有液体或易 燃物，会在熔化时沸腾并伴有剧烈爆炸， 从而造成熔化金属液喷溅。 不管炉料如何都要在前次的炉料没有 熔化完前慢速投入下次炉料。如果错误使用铁锈和粘砂多的炉料，炉料块度和形状不良，造成炉料装填不 紧密和搭棚严重，或一次加的冷料过多，则容易发生“搭桥”。因此，必须经常检查液面，一旦出现搭桥 现象马上处理，捅掉“搭桥”，避免“搭桥”形成，否则下部的铁液就会过热，引起下

6、部炉衬的侵蚀，甚 至渗漏铁液或爆炸。当操作工人用工具处理搭桥时，应按照一定的操作规程，以免操作人员掉入炉内或被搭桥下面热气流 或金属液喷溅烧伤。( 6)扒渣在炉料化净后应立即扒渣，防止结成“渣盖”。如结成“渣盖”，应立即停电，将渣盖打 碎扒出炉外，否则下部的铁液就会过热，引起下部炉衬的侵蚀，甚至铁液渗漏或爆炸。7)加料控制加料应仔细，以免出现料的“跨桥”，“桥”下边金属液的超高温会造成炉衬腐蚀加快。(8)炉前检验熔炼温度的检测设备为炉前快速热电偶，熔炼温度应控制在液温度1450C。(9 )成分检测待铁液温度达13801450C时，取样进行光谱分析，通过光谱分析仪检验化学成分并及时进行调整，保证

7、铁液的化学成分和质量。(10)炉前孕育孕育剂选硅钡合金，硅含量 75%、钡含量 2% ,粒度 13mm ,孕育剂量为 0.35%。孕育方法：将孕育剂充分预热烘干，出铁液时随铁液流入浇包，熔化均匀。合金铸铁气缸套成品4.浇注方法设备采用卧式机械出模浇注机，工装为浇注模具。浇注前准备：(1)涂料制作将涂料倒入料池内搅拌2.5h ,使用前 1h 加入肥皂粉搅拌 1h。涂料配比：硅砂粉 68%、球团土 16%、肥皂粉 1%、硅藻土 9%、滑石粉 7%，密度 1.61.8g/cm3。(2) 准备工作准备好操作工具：浇注嘴、埚坩、涂料、缸套钩、涂料桶、石墨桶、石棉垫及毛刷等。充分烘干坩埚、浇注嘴及闷盖，检

8、查浇注机运转是否正常，各部位有无碰撞、振动及其他杂音，螺钉有无松动，拉杆、飞锤、闷盖是否良好，利用第一包铁液对金属模进行预热，使其温度280C,投入正常生15001560C,出炉铁产。浇口杯孕育（二次孕育）：孕育剂选硅钡合金， Si 含量 75% ，钡含量 2%，粒度 0.5mm 。孕育剂量 为 0.05% ，将孕育剂充分预热烘干后放入坩锅内。浇注操作：在预热后的浇铸模内垫放 3mm 厚小端石棉垫，石棉垫紧贴小头定位盘，然后放置 3mm 厚前石棉垫，上好前闷盖，开起浇注机启动按钮，使浇注机顺时针旋转，然后定量加涂料，涂料层厚度为0.81.2mm，再将浇注嘴伸入闷盖 10mm 左右。由大包将铁液倒