大断面球墨铸铁生产技术

1、大断面球墨铸铁生产技术大断面球墨铸铁生产技术Consideration in the Production of Heavy Section Ductile Iron曾大本曾大本 教授教授2005.10主要内容主要内容 存在的问题 石墨畸变 冷却速度的影响 球化、孕育处理 应用实例大断面球墨铸铁存在的问题大断面球墨铸铁存在的问题 石墨畸变 组织粗大 元素偏析 晶间碳化物 石墨漂浮机械性能下降，尤其韧性急剧下降一、大断面球铁件的石墨畸变一、大断面球铁件的石墨畸变（一）石墨特点 球数少、球径大、石墨畸变严重图1 球墨退化系列的形貌扫描电镜照片（深腐蚀试样）图2 碎块状石墨扫描电镜形貌 图3 枝晶状

2、石墨图4 开花状石墨扫描电镜形貌 图5 开花状石墨图6 石墨漂浮区的其它杂质 图7 因偏析形成的晶间碳化合物（a.200X）和晶间劣化石墨（b.100X）图8 球墨在液态下生长时发生的变态 图9 稀土元素在奥氏体壳周围的局部富集引起畸变 图10 碎块状石墨的生长模型a)碎块状石墨 b)中间态石墨 c)球状石墨 （二）防止石墨畸变措施 提高铸件的冷却速度 加强球化、孕育 添加微量合金元素二、冷却速度对大断面球铁材质的影响二、冷却速度对大断面球铁材质的影响图11 壁厚圆柱铸件石墨球化率 图12 壁厚圆柱铸件石墨尺寸 二、冷却速度对大断面球铁材质的影响二、冷却速度对大断面球铁材质的影响二、冷却速度对

3、大断面球铁材质的影响二、冷却速度对大断面球铁材质的影响图13 壁厚圆柱铸件石墨球数 表1 大断面球铁件个部分的机械性能 应用实例应用实例图14 QT800-2曲轴铸造工艺简图 应用实例应用实例铸件重：1t多 总长：3200 主轴：200 材质：QT800-2CE 4.14.4% C 3.43.7% Si 2.02.4% Mn 0.30.5%P 0.030.05% S0.01% Mg 0.0300.045%Re(Y基)0.0120.018% Cu 0.30.5%Mo 0.150.25% Sb 0.0080.010%铁模覆砂（砂层厚815mm）平浇立冷工艺钇基重稀土球化剂，加1.6%（ 2.12.

4、5% Re ， 67% Mg ，4243% Si ，余Fe）浇口杯瞬时孕育（0.4%细化硅铁）图15 工艺简图 注塑机支架注塑机支架铸件重500kg，壁厚150170mm 材质QT450-12CE 4.34.5% C 3.53.8% Si (原铁水) 1.01.2% Si （铬）2.52.8% Mn 0.250.40%树脂砂铸型，均衡凝固工艺充型速度较快（40秒）直浇口D=90mm F直：F横：F内=1.5：1.5：1冲天炉，冲入法球化剂1.8%（7.9%Mg，4.8%Re，1.8%Ca，42.8%Si，余Fe）多次75SiFe孕育：包内（0.25%）、随流（0.25%，1015mm粒度）液面

5、浮硅（0.2%，1015mm粒度）图16 铸造结构及分型工艺 高炉冷却壁高炉冷却壁外形尺寸 1760 *800 * 461（mm）铸件重4.8t（内部2层冷却水管共5根）5t冲天炉，C 3.6% Si1.9% (原铁水 0.6%） Mn 0.15% P0.15%，S0.02%，Mg0.040.06%，Re0.020.04%两箱造型，底注式内浇口F直：F横：F内=1.2：1.1：1补缩口4个（150*150/120*120，高400）浇注时用氮气冷却钇基重稀土镁复合球化剂（TRE3（Y）加2%（ 34% Re ，911% Mg ，4044% Si ，13%Ca，13%Ba，余Fe）孕育剂：75S

6、iFe+特种孕育剂（5060%Si，26%Re，48%Ca，1.55.5%Bi，46%Al，粒度0.11.0mm）图17 用冲入法生产大断面球铁的流程共性问题共性问题 球化孕育处理结果难以不受人为因素的干扰； 重稀土元素会因铁水的高含硫量而被大量消耗，从而背离主要用其进行抗衰退的初衷； 球化剂用量多，资源浪费大； 球化和孕育衰退严重且难控制，铸件质量难以稳定达标； 处理工艺时常无法随铁水中硫和干扰元素的含量变化而变化； 处理作业产生的烟气对工作环境的污染严重； 回炉料无法得到完全利用； 处理作业产生的渣多而粘且难扒除； 工人劳动条件差且强度大。等等。图18 用喂线法法生产大断面球铁流过程主要参

7、数过程主要参数 （1） 原铁水成分，原铁水成分，% C Si Mn P S 3.80-4.02 1.22-1.65 0.33-0.43 0.067-0.070 0.044-0.080 铁水温度铁水温度 出炉温度：1440-1260；处理温度：1290-1330； 球化剂成分，球化剂成分，%Mg Relight Ca Si Fe及其它及其它 29-31 1.5-2.0 2.0-3.0 42-44 其余其余 孕育剂成分，孕育剂成分，%Mg Relight+Reheavy Ba Ca Si Fe及其它及其它2-3. 2.5-3.0 适量适量 适量适量 46-48 其余其余 过程主要参数过程主要参数 （2） 13mm球化线参数球化线参数总重：总重：360克克/米米球化剂重量：球化剂重量：210克克2%/米米钢带重：钢带重：150克克/米米加入量：加入量：35米米/吨铁水吨铁水 13mm包芯线参数包芯线参数总重：总重：440克克/米米孕育剂重量：孕育剂重量：210克克2%/米米加入量：加入量：15米米/吨铁水吨铁水图19 脱硫-球化和孕育处理的喂线处理站 图20 高硫铁水进行脱硫和球化处理 附铸试样的金相照片及对比（附铸试样的金相照片及对比（1） 喂线法 100 X 未腐蚀