大型球墨铸铁件特有问题的解决途径

1、大型球墨铸铁件特有问题的解决途径大型球墨铸铁件特有问题的解决途径大型球墨铸铁件的类型比较多，如：大型柴油机缸体、大型轮毂、 大球磨机端盖、高炉冷却壁、大型轧钢机机架、大型注塑机模板、大 型汽轮机轴承座、风电设备中的轮毂及底座以及核电设备中的废渣罐 等。这些部件除必须满足标准中规定的力学性能外，还有一些特殊性 能要求，如风电铸件要求低温冲击韧度，核渣罐有许多附加的特殊验 收标准等等。因此，生产这些铸件，事先必须做周密的考虑。1）首先要考虑的是如何获得健全、致密、尺寸合格的铸件生产 大型球墨铸铁件的技术流程与灰铸铁件基本相同，只要结合球墨铸铁 的特点在缩尺的选定、砂箱设计等方面稍作修正即可。2）其

2、次要针对大型球墨铸铁件的共同特点做相应工作大型球墨 铸铁件的共同特点是特别厚重，大多数要求铁素体基体，力学性能必 须满足标准数据，有时外加低温冲击性能要求等。1大型球墨铸铁件生产的特有问题由于大型球铁件冷却速度缓慢，导致共晶凝固期长达数小时，而在此期间要形成球铁的主要组织，因而就出现了大断面球铁或 大型球铁件所特有的一系列问题：球墨数量少、球墨直径大、球墨畸 变、石墨漂浮、化学成分偏析、晶间碳化物以及碎块状石墨（Chunky Graphite）等。这些问题早已受到关注，虽形成机理尚不统一，但对 具体问题已有了初步的解决措施。还有一个重要问题是如何满足和解决低温冲击韧度的要求？问 题的巧合在于解

3、决这两大难题的方向及措施大致相同。2解决大型 球墨铸铁件特有问题的途径1）强化冷却以加速凝固关于碎块状石墨的成因普遍较易接受的说法有二：一是球状石墨 破碎而引起；二是由于热流或某些合金元素特别是Ce和La的偏析 造成奥氏体外壳的稳定性降低，导致球墨的生长模式改变而形成。不 管哪种理论或说法，可以肯定的是，共晶阶段凝固时间太长（即缓慢 冷却）是形成碎块状石墨的直接和客观因素。因此不管采取什么方法， 只要能缩短凝固阶段的时间，都可有效地阻止碎块状石墨的出现。也有文献指出，球墨畸变有一个临界冷却速度（0.8 Cmin）。石 墨畸变有时是一个突变过程，因此加速冷却，缩短凝固时间，特别是 缩短共晶阶段的

4、凝固时间，想方设法使共晶凝固阶段缩短至2 h以内 是有显著效果的。围绕这个原则有不少措施:强制冷却；金属型挂砂； 使用冷铁等等。冷铁的导热率大，特别是蓄热能力强，是被广泛认为可以应用的 有力措施。石墨的导热率高于挂砂冷铁（分别为 45W/m?C及17 W/m?C。），但它的蓄热能力比冷铁小，假如有强制冷却的条件，则用 石墨是比较合适的。对于大型或特大型球墨铸铁件，进行强制冷却仍 不失为一种有力的措施。一般可采用风冷、雾冷或水冷装置，甚至可 采用液氮冷却方式加速铸件的凝固速度。有数据表明，20 t级球墨铸 铁乏料容器铸件凝固时，其传热效果为：金属型吸热占58%、石墨及 砂型（型芯部分）吸热占3.

5、5%、砂型及其它装置部分吸热占3.5%、水 冷导热占3.5%。由此可见，金属型可使铸件50%以上的热量传导出去， 而型芯部分传热很少，显然强制冷却是必要的。2）改进工艺技术（1）精心选择原材料为了生产出优质大型球墨铸铁件，无论怎样精选炉料都是值得的。 原料的干扰元素应尽可能低，特别要注意的是生铁 问题是必须有 正确的理念。（5）合金及微量元素的利用在特大型球墨铸铁件中能考虑利用的合金元素只有Ni，因有其 独特的作用。从技术角度看，w （Ni）Vl%是有好处的，但用还是不 用要根据具体情况、从经济角度考虑决定。微量元素在大件中有成 熟使用经验的是Bi和Sb，认为加w（Bi） 0.008%0.01

6、0%，使w（RE） /w（Bi） =1.41.5的比例，对增加球数、降低出现碎块状石墨的 危险性有利。Sb亦可在厚大件中应用，有人认为会增加珠光体量， 但有人却在铁素体球铁中应用，可能是量的问题在作怪，用50 ppm 的量应该是没有问题的。周继扬教授曾指出，用w(Sb)0.005% 0.007%还可抑制铁液中有过量Ti及RE时的有害作用。虽然业界对于加入Bi和Sb的作用与机理意见还不统一，但对于 Ni的加入已经形成共识。(6)预处理作用很关键对球铁原液在球化前用石墨性预处理剂进行预处理有提升和稳 定铸件质量的积极效果。方法如下：调整成分后预处理会使w (C)增加0.2%-脱S-倒回电炉 1/4

7、量时加入0.2%0.25%的预处理剂全部倒回电炉后略升温至 1 4701 480 C。球化处理孕育处理(可用Ultraseed)浇注。(7)抗缩孔剂QKS的使用发明者认为，球墨中心存在1 m的外来夹杂，成双层核心；其 内层为MgS、CaS (0.5 m)，外层为MgO、SiO及硅酸盐。因而发 明者在孕育剂中加入一定量的O及S，使之能与孕育剂中的金属元 素结合，产生更多的硫化物及氧化物，从而形成更多的石墨核心，这 就产生了含Ca、Ce及S、O的硅铁孕育剂。这种孕育剂能显著增加 石墨球数，而且在结晶后期析出，后期的石墨化膨胀能有效地抵消凝 固后期的缩松。特别是对局部热节部位的缩松更有效。实验指出：对 于540 mm的阶梯试块，用SrSiFe时石墨球从300 个/mm2减少 到150