活塞环单体铸造工艺样本

1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。活塞环单体铸造工艺1 .快熔1出铁温度。出铁温度是活塞环主要的铸造工艺参数。它应满足现场生产的最终浇注温度要 求，又要满足熔炼工艺要求。生产实践说明，为满足最终温度要求，一般应要求单体铸造活塞 环的出铁温度宜N1480C;熔炼工艺则要求铁水达到一定的成分，势态【1】及过热温度。笔者认 为活塞环过热温度起始点位1430C【2】是反应式（SiO） +2CfSi+2CO的发生温度。能够把 2N1430C的铁水状态称为铁水过热。熔池铁水温度 1430C的铁水成分变化相对小，白口倾向 变化不大；当铁水开始过热，铁水中的硅含量由烧损变为增加，碳

2、及合金元素的烧损增大，随 着过热温度的提高过热时间的延长，特别是过热温度的增高，这些变化越大，白口倾向变大。 当铁水过热至1510C左右时，存在一个自脱氧反应的临界点，氧与碳化合成一氧化碳。该临界 点温度与铁水成分有关，也和铁水中游离的碳、硅含量有关。当铁水温度低于临界点温度时， 铁水氧化相对较大，加入的孕育剂相当一部分没有起到孕育作用而起了脱氧作用，且孕育衰退 快，金相组织不够稳定。为获得铁水含氧较低，易生核孕育效果较好的出铁温度应比临界点温 度稍高一点。生产实践表明：一般单体铸造环出铁温度宜控制在1510-1530C,此时孕育效果较 好，且有利于减少渣、气孔，铁水有较好的流动性，较易获得细

3、而均布的石墨，珠光体较细； 但过热温度再提高或再延长过热时间，则较易恶化石墨形态，出现过冷石墨，增大白口倾向， 生产球铁、蠕铁时，球化剂、蠕化剂因球化、蠕化处理温度过高而烧损过大，使球化、蠕 化、孕育处理不易控制，且过高温度的出铁温度，会降低炉子的服役期，因此对于一般低合金铸铁、非合金球铁的出铁温度控制在1510-1530C左右。具体参见表1。表1.出铁温度参考表。材质处理方法出铁温度C注基准【3】1520单体铸造Nb-Cr1550单体铸造B1530单体铸造G31530单体铸造G21550单体铸造F141580单体铸造可锻、半可锻1560单体铸造蠕堤坝冲入法1540单体双片密流蠕化1530单体

4、双片；单体单片；筒体铁Sinter cast1550单体双片；单体单片；筒体球堤坝冲入法1540单体双片盖包法1540单体双片密流球化法1530单体双片铁喂丝法1460短筒体；铁型覆砂资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。【1】势态，指铁水在某一区域（此处为大于1430C）在单位瞬间，主要化学成分C、Si等增长 或烧损的变化程度。特别是C、Si或CE值的变化呈正值且较大（即增大势头），在铸铁凝固 过程中易析出石墨，白口倾向变小；反之，白口倾向变大，石墨不易析出。也有资料认为是 1400C。【3】基准.standanrd指一般低合金灰铸铁。如低CrMo、CuVTi等大量生

5、产牌号。1.2快速熔炼。控制出铁温度与铁水成分是活塞环熔炼的重要因素，生产实践说明这还不够，还 必须结合快速熔炼才能获得较佳的结果。从加料起到出完铁水，加快这一过程，不但节约电能, 提高熔炼生产率，提高炉子服役期，还对活塞环内在质量起了重要影响。铁水温度从接近过热 的1430C到出铁的期间快速升温缩短了过热时间，减慢了铁水势态的变化，铁水成分变化小， 减小了铁水白口倾向的变化，从而使金相组织较易控制，能是同一炉铁水内在质量较为均匀一 致。生产实践表明：从1430C到1510-1530C宜控制在10-20分钟内，熔炉容量小的控制在下 限值，反之在上限值，出铁温度高的时间稍长一点。从上可知要使活塞

6、环内在质量稳定，性能一致，在工艺上必须采用快熔炼即快熔，特别在铁水 从1430C到出完铁水期间要快。生产表明，不采用快熔，一炉产品的内在质量参差不齐，金相 组织、机械性能不易控制。炉子容量大的，这方面更为明显。为达到快熔，在生产中应注意一 下事项：1.2.1熔炉。当前活塞环熔炼用炉打都采用感应炉。高频炉由于炉子太小，升温太快，铁水在炉 内搅拌时间不足，铁水成分和温度相对不够均匀，一次出铁水量少，不适合生产用。炉子容量 较大的工频炉升温较慢，出铁水大都要多浇包多轮次，在出铁水过程中，空浇包返回到处铁口 承接铁水消耗的时间长，迫使出铁水过程中出浇注的最后1-2包铁水外，其它出铁水时间采用 小功率保

7、温，实际上延长了炉内铁水的过热时间，加大了同一炉前后产品内在质量的差别。仔 细观察炉子熔量N3t熔炉熔炼的活塞环前后产品的金相组织差别就能发现这一问题。从上述活 塞环熔炼用炉不宜选用过小或过大的炉子容量，较适合的为150Kg-1.5t。其中150-500Kg中频 炉比工频炉频率高，升温快，冷起熔不用开炉块，能一次出完铁水，占地面积较小，适用于生 产低合金灰铸铁活塞环；1.5七工频炉搅拌比中频炉要强烈，炉内铁水温度、成分较均匀。工频 炉铁水含氧量较低（约为5-20ppm）,适用于球铁、高合金灰铁环生产。由于科技的进步，出 现了变频炉，价虽较贵，但它具有工频、中频的优点，熔炼快速、省电，150Kg

8、-1.5t变频炉 适用于多种材质的活塞环生产。为达到快熔、省电，熔炉应选用较大的功率。生产实践说明150Kg-1t中频炉功率宜比原设计资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。的增大1.5-1.2倍，1.5t共频炉也宜比原设计的有所增大。例如150Kg中频炉功率原设计为 100KW,后改为150KW。调整到170KW时约36分钟可熔炼一炉；500Kg中频炉原设计功率250KW, 调整到350KW时约为80分钟可熔炼一炉。中频炉应配以高效整流器，VIP POWER-MELT(应达公 司的VIP电源柜)或KYPS集成化控制系统中频电源等装置保证有高的熔化率，合理设计线圈及 其几

9、何形状，选用较好的耐火炉衬、合理的绝缘层厚度、采用变频炉自动控制功率等都有助 于快熔。另外熔炉还应维持正常的炉膛形状及尺寸，以保证熔炉的正常熔炼。1.2.2熔炼工艺。为了快熔，在熔化期间注意炉料的块度大小适宜、加料紧实、熔化初期勤捣 料、及时扒渣。采用满负荷操作，特别是铁水在1430C出铁期间要快速升温，必须排除在此期 间对快熔的干扰。一般常见的干扰及其对策有：由于配料的不准，快速分析取样无代表性或分析误差较大，造成成分大调整，耽误了时 间。对策:提高配料的正确性，不论有无直读光谱分析仪，建议采用等分配料；取快速分析样铁 水温度应该为1380-1430C,操作上扒渣-搅拌-取样宜快，连续进行，

10、保证配料、快速分析取 样、化验的代表性和准确性。熔炼过程发现皮下气孔，为消除皮下气孔耽误了时间。对策：在原材料上保证不出现皮下 气孔，控制生铁的含Ti量、球化剂、孕育剂的含Al量；炉料总没有含Al材料。在炉旁准备 好萤石或氧化铁，一旦出现皮下气孔，迅速处理消除皮下气孔，及时查清原因，立即采取措施, 保证后面的生产正常进行。由于炉料的不干净(常为夹砂太多)，影响快熔。对策：清洁炉料，特别是回炉料要清干 净；装料要紧实，熔化期要及时捣料。球化处理包、浇包未烘透，导致不球化，不能出铁水，影响快熔。对策：烘、烫包按工 艺执行，一定要烘干，冷包要烫包后使用。快熔是建立在优质的前提下，对球铁、蠕铁、孕育铸

11、铁就是要一次球化、蠕化、孕育 成功而达到质优的水平。工艺上要避免二次再处理或免去补充调整达到快熔目的。众所周知，球 化、蠕化、孕育处理时熔炼的关键工序。活塞环的球化工艺经历了 ：包底冲入法堤坝(或 凹坑)冲入法盖包法f密流球化法；蠕化工艺经历了包底冲入法堤坝(或凹坑)冲入法 sinter cast及密流蠕化法；孕育铸铁孕育工艺经历了除铁水时一次冲入法二次孕育处理f 随流孕育(或叫后孕育)。孕育剂的种类主要从75#FeSi发展到低铝硅铁，再发展到含Sr、Ba、 Zr等高效孕育剂，并对Al、Ti两元素有了进一步的认识；随着孕育工艺的不断进步，孕育处 理的时间越来越接近铁水进入铸型型腔的时间，要求孕

12、育剂粒度越来越细小，但又不能呈粉 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。状。单体铸造孕育剂从进入铁水到铁水凝固的时间很短，如孕育剂粒度稍大，生产中就常常遇 到孕育剂不能及时熔融、扩散而形成的所谓”硅亮斑”，上世界国内孕育剂无法提供粒度 0.1-0.3mm的孕育剂，连粒度0.1-0.5mm的也困难，因此限止了单体铸造的随流孕育（后孕育） 工艺的使用。这世纪近几年来已解决这一问题，为随流孕育（后孕育）创造了条件，因而为优 质球化、蠕化、孕育处理制造了必要的物质基础。会铸铁孕育效果为减小白口倾向或抑制白 口，使石墨分布均匀，对低合金灰铸铁能减少或消除D、E型石墨、对球铁、蠕铁

13、可消除或 减少Mg、RE引起的白口，使共晶团增多、石墨分布均匀、细化、提高石墨密度，孕育对球 化、蠕化有保护作用。孕育衰退会导致球化或蠕化衰退。经过孕育处理中加入稳定珠光体或铁 素体的元素可控制铸态的基体组织。主要活塞环牌号熔炼工艺中应重点控制的参数或工序”A:低合金灰铸铁：化学成分中碳硅含量及其势态、出铁温度、孕育处理；控制好A、小F型 石墨的大小及均布程度。B:合成铸铁：废钢、增碳剂、回炉料的配比引起的原铁水碳硅含量及其势态的变化，孕育处 理；控制好B型石墨的松紧程度。C:碳化物铸铁：合金成分、碳硅含量、过热温度；控制好细小石墨形态及其硬质相的密度。 D:可锻铸铁：原铁水碳、硅及合金元素含

14、量，过热温度，孕育处理中适量加入破碎一次碳化 物的元素，能消除或基本消除中心缩孔，使铸态碳化物细小均匀分布：控制好退火碳的密度。E:球铁、蠕铁：笔者推荐密流球化、密流蠕化。她操作较为简便，工艺控制稳定，操作环境 好，球化、蠕化剂随流孕育【1】用量少、成本低、质量好。球铁球墨小，分布均匀，密度大；蠕 墨尺寸较小，分布均匀；球铁蠕铁出现夹渣、灰斑、反白口、中心缩孔等几率很少。全环金 相组织的一致性能好。该工艺方法应重点控制：密流室的关键尺寸要稳定，要控制住铁水进密 流室的流速、流量、温度；球化剂、蠕化剂成分、粒度及加入量；原铁水的含硫量应在控 制范围内，要求含氧量较低。出铁前加入一定量的SiC有益

15、于球化、蠕化的顺利进行。其它球 化、蠕化工艺也要求原铁水能控制含硫量范围，以减小球化剂或蠕化剂加入量的波动。在孕育剂中配入或孕育处理时另加抑制铁素体的元素，如锑、锡等可获得铸态珠光体基体；含 Ba孕育剂主要用于铁素体球铁、蠕铁；含Sr孕育剂主要用于较少铁素体，减少残留奥氏体； 含Ti蠕化剂不要用于低蠕化率的蠕铁，一般对要求蠕化率N80%的不适用。一般活塞环单体铸 造要求无Ti的孕育剂；对含Al量应严格控制，以防止皮下气孔，但不是越低越好，因为一定 量的铝能提高孕育效果。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1.2.3加速出铁水过程，缩短从出第一包铁水到出完最后一包铁水的

16、时间。这一项工作于浇注有 很大的关系，受到浇注速度的制约，参见2快浇部分。炉上影响这一工作主要是出铁水操作人 员必须十分熟练，以免延误时间。这要求浇注工与出铁工动作互相配合。出铁水定量准、速度 快，出铁水操作一定要先快后准；快是为了缩短出铁水的时间，特别是对球化、蠕化处理，一 开始出铁水采用大流量，是球化、蠕化的工艺要求，稳是为了铁水定量准。【1】蠕铁孕育不宜以随流孕育为主。快浇。浇注的主要工艺参数为浇注温度与浇注速度，两者相互影响，密切相关，对产品质量、 废品率影响相当大。浇注温度。浇注温度低，铁粘度大、流动性差、渣铁不易分离、孕育效果差、铁水充 型能力差、容易造成冷隔、浇不足、亮环(毛坯表

17、面不粘砂)、皮下气孔、夹渣、麻白 口等缺陷。浇注温度太高，则铁水液态收缩多，对铸型热力作用穷，易烧死粘结剂，烧糊砂子, 较易产生型漏，铁水易氧化，较易造成收缩缺陷，毛坯容易造成共晶团粗大。试样的浇注温度 能克服和减少上述缺点，它根据该牌号的铁水流动性、环模断面系数、浇注系统、浇注速度 等因素确定，对铁水流动性较差、环模断面系数较小、浇道长、薄或阻流较薄的浇注温度都 应选择较高，反之能够较低些。一般浇注温度控制在1360-1450C中间的某一段区域。满足浇注 温度的关键在于出铁温度和浇注速度。后者在很大程度上决定了出铁水的温度，浇注温度范围 较窄，产品内在质量的一致性能越好。应指出球铁、 蠕铁的

18、浇注温度由于球化、 蠕化处理并转入浇包的过程中，铁水要降温约 60-100C。实际上浇注温度常比低合金灰铸铁的低一些，但出铁温度比低合金灰铸铁的还高些; 可锻或半可锻铁、高合金铸铁由于铁水流动性较差，其浇注温度应选择搞些。浇注速度。单体铸造活塞环是小薄件，要求铁水浇注速度快，以便充满铸型型腔。快浇指 第一包铁水从出铁口承接铁水开始到最后一包铁水的速度快，特别是从孕育处理到该包浇毕要 快。浇注要领是准，稳，收包快。2.2.1.浇注速度对产品质量的影响。快浇的优点：快浇的铁水充型性能好，反之浇注速度较慢时，铁水流动速度越来越慢，沿途降温较大, 容易造成同一片环不同位置的金相差异较大。快浇减少了同一

19、炉次不同包次、同一包次不同叠、同一叠不同箱之间的浇注温度差，是 整炉产品内在质量的一致性能较好。快浇可使同样的出铁温度提高最终浇注温度，从而降低了浇注温度过低引起的废品。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。快浇缩短了从球化、蠕化、孕育到浇毕的时间，避免或减少了球化、蠕化、孕育衰退。 浇速不是越快越好，例如过高的浇注温度或过大的铁水压力头，造成过快的浇速使铁水剧 烈冲刷铸型，容易产生型漏，冲砂。过快的铁水流速还使夹渣不易排除。生产实践指出，一般 中小型单体环浇速宜控制在0.70-0.93秒/箱。2.2.2 .影响快浇得因素铁水流动性。它是影响铁水充型性能的主要因素之一。

20、它决定于铁水的浇注温度，铁水 成分及铁水的洁净程度。浇注温度越高，铁水流动习性越好，生产中保证出铁温度，加 上快浇就能保证浇注温度。正常情况下1510-1530C的出铁温度能保证浇注温度N1360C ; 铁水成分的碳当量CE越接近4.27,含硫及合金元素含量较低、含磷较高的铁水流动性 较好，去渣好，铁水洁净。出铁前加一定量的SiC、RE等脱氧去硫对提高铁水流动有好 处。浇注系统。浇道设计应使断面系数(断面面积/断面周长)稍大，较宽畅，铁水流程短， 少转弯，内浇道及阻流尺寸应严格控制，不宜大小，叠箱时上下两箱的直浇道一定要对 齐，使铁水流动的阻力较小，能较快的充满型腔。 浇包容量。从实际中得知，

21、浇包容量以75Kg、150Kg为宜，75Kg用于手抬浇包，150Kg 用于可升降移动的牙条浇包。容量过小时，浇包要多次到炉前或到球化、蠕化处理处承 接铁水，由于浇包容量小，承接的次数多，整个出铁水时间的增加；另一方面包子容量 小，铁水冷却快，由于每小包铁水温度的差别，承接铁水时间的差别，以及球化、孕育 剂实际含量的差别(包子容量越小，各小包实际承接铁水及加入的孕育剂的百分含量差 别较大)相对质量不易稳定；反之容量过达，同一包铁水浇注的叠数增加。前后叠的浇 注温度差别大，如果后面几叠发生球化孕育衰退，更增大同一包铁水浇注产品质量的差 别。生产实践说明采用150Kg浇包浇注球铁环，在采用堤坝冲入法

22、球化处理、普通孕育 处理，当浇注速度较慢时，有时会发生最后浇的1-2叠球化衰退，因此浇包容量不宜 150Kg。在工艺上注意缩短孕育处理到浇毕的时间。十分明显 采用后孕育(或叫随流孕 育)对环的内在质量、 对产品金相组织、 硬度的均一性有明显好处，对大容量浇包 (120-150Kg)应特别关注这点。良好的浇包。除了浇包的容量应适合现场生产外，浇包要有良好的形状、尺寸，使包内 铁水降温较少。浇包的包咀最为重要，包咀应呈喇叭口，不能偏斜，保证铁水流出时呈 圆柱形、不分叉、不歪斜，易于控制流量大小，开包(铁水开始浇注)易使铁水对准 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。浇口杯，收包能很快收住铁水；浇包形状尺寸一定、包衬厚度适当、铁水就较易定量、 不易穿包漏铁水；浇包使用前一定要烘干；另外良好的浇包一定使用中安全，即浇包手 把、连接另件牢固、浇包重心略高于浇包转轴，不会发生装满铁水浇包自行翻包（包 底朝天），浇包得保险稳妥。（5）熟练而到位1的浇注操作。快、准、稳是浇注操作要点。它都是为了缩短整个浇注时间, 即执