球墨铸铁轧辊的球化孕育处理分析与应用

介绍了球墨铸铁的球化处理和孕育处理方法,从原材料质量、工艺操作、铁液包形状、出炉温度等方面,分析了影响球化孕育效果的因素,并给出相应的防止措施,得出以下结论:(1)原铁液w(S)量高,会导致球化剂的加入量增加,不利于铁液质量的稳定;(2)w(RE)量高,会引起大断面的轧辊内部产生碎块状石墨;(3)根据铸件大小,适当控制球化处理温度和浇注温度,有利于避免产生球化衰退和孕育衰退等现象;(4)采用复合孕育剂、多次孕育和随流孕育等方法强化孕育处理,有利于增加石墨核心,改善球化效果,增加石墨数量,提高球铁铸件的综合性能。     

6.0MW风力发电机球铁底座铸件的生产

利用2台20 t中频电炉熔炼铁液,生产质量为60 t的6.0 MW超大型风力发电机球铁底座铸件.采用底注式浇注系统,厚大部位设置冷铁,顶部设置冷冒口,低温快速浇注.通过严格控制化学成分和出炉温度,合理设计熔化工艺及球化处理、孕育处理流程,尽量缩短铁液停留时间,解决了小容量电炉生产超大型厚壁球墨铸铁件容易导致球化衰退和石墨畸变的难题.     

对球铁石墨畸变的认识

对球铁生产中经常爱生的各种畸形石墨的产生原因进行探讨。指出球状石墨畸变都是在石墨长大过程中，由于各种因素引起奥氏体壳破裂而造成的。提出防止球墨畸变的措施是：(1)严格控制球化剂的成分和加入量；(2)对微量元素的含量要严格控制；(3)球化处理温度不宜过高；处理后铁液停留时间不宜太长；孕育要适当；(4)浇注后应使铸件快速冷却。     

敞开式冲入法球化衰退的原因与防止措施

介绍了采用敞开式冲入球化法处理工艺生产球墨铸铁件的生产情况及出现的球化衰退问题,通过对化学成分、出铁温度、球化处理包的情况等原因进行分析,提出了改进措施:制定严格的出铁温度执行标准,将出铁温度统一控制在1 490~1 510℃;对于距离较远的电炉,出铁后用珍珠岩覆盖,减少运输过程中的温度损失,并且减少Mg合金的氧化,从而提高铁液中的w(Mg_残)量;设计新型筑包用包衬胎模,使包衬与堤坝实现一体化,增强堤坝的抗冲击强度,避免铁液过早与球化剂反应。生产结果显示,球化衰退的次数明显减少,部分月份球化衰退现象达到零,而且石墨的圆整度也有较大提升。     

消失模铸造AZ91D振动凝固及半固态热处理组织的演变

研究了不同浇注温度下消失模铸造AZ91D在振动凝固和“振动凝固＋半固态热处理”条件下组织的变化。结果表明，对不同浇注温度下的消失模铸造AZ91D试样实施振动凝固能细化试样的显微组织，且在浇注温度为740℃、振动力为1．5kN时组织细化效果最好；对经振动和不振动凝固的试样进行半固态等温热处理，两者的组织都得到球化，且随着等温时间的延长，两者的组织都会合并长大，其中半固态等温热处理的较佳工艺为“570℃下保温10min”。     

浇注扰动对近液相线铸造半固态AlSi9Mg合金的影响

通过设计正交试验,结合金相分析获得了试验条件下近液相线铸造法制备半固态AlSi9Mg合金的合理工艺参数匹配,即浇注温度605℃、浇注高度3 h型、保温时间35 min、冷却强度适中(水冷)时获得的非枝晶组织更加细小、圆整且分布均匀;从晶粒形核、长大的热力学和动力学角度,综合分析了浇注扰动对近球形或球形非枝晶组织形成的影响机制.结果表明,浇注扰动不仅可大大提高形核率,且利于晶粒直接球化长大和等轴枝晶形成后的球化生长;提高晶粒球形长大的稳定性并将长大后的球晶保留下来或增强枝晶形成后的球化生长趋向是获得理想非枝晶组织的关键.     

铸态QT550-10工作锚板的生产

采用覆砂铁型铸造工艺试制了铸态QT550-10工作锚板。采用废钢增C工艺熔炼原铁液,铁液出炉温度1 500～1 520℃;采用低Mg低RE球化剂冲入法进行球化处理,球化剂加入量为1%,球化处理时间不超过60 s;采用含Ca、Ba、Bi的孕育剂进行多次复合孕育处理。生产结果:铸件球化率为2级,铸态抗拉强度605 MPa,伸长率15.6%,满足要求。     

工艺条件对激冷球铁凸轮轴材料的影响

介绍了激冷球铁凸轮轴的熔炼工艺及技术要求,研究了冷铁、原铁液过冷度、浇注温度、浇注速度、浇注系统对激冷球铁凸轮轴组织和硬度的影响。最终得出结论:(1)采用与单片凸轮质量之比为3倍的冷铁,对激冷球铁凸轮轴是较为适宜的;(2)只要化学成分相同,炉料配比、炉前过热温度和过热时间对激冷球铁凸轮轴材料并无大的影响;(3)在不产生气孔、冷隔等铸造缺陷条件下,采用尽可能低的浇注温度,有利于激冷球铁凸轮轴的材料性能;(4)在不出现气孔、砂眼等铸造缺陷条件下,尽可能缩短充型时间,可提高凸轮平均硬度,且同一凸轮轴的12个凸轮硬度均匀性提高;(5)减小紊流,防止冷铁被冒口预热,可解决凸轮轴部分凸轮硬度偏低的问题。     

厚大断面球铁件工艺控制

以球墨铸铁容器件为例,介绍厚大断面球铁铸件的铸造工艺。在强制冷却条件下,通过优化化学成分,对铁液净化处理,并强化球化处理和孕育处理,选择合适的处理和浇注温度,并在模拟实验中进行工艺参数验证和修订,从而在生产中获得健全铸件。     

铸态球铁角型轴承箱产生石墨漂浮的原因及C、Si含量的选择

通过对铸态球铁角型轴承箱大量取样分析,找出产生石墨漂浮的原因及适合的C、S1含量范围值。在其它条件正常,熔炼温度偏低（1370～1400℃）情况下,采用降低新生铁配比、减少二次浮硅孕育加入量,可明显地减少石墨漂浮;铁液在规定时间内浇完,也可减少石墨漂浮的产生。     

DN80水冷离心球墨铸铁管生产工艺及缺陷防止措施

对DN80离心球墨铸管关键工艺如熔炼、球化、离心浇注、退火等进行了详细阐述。DN80离心球墨铸管采用5t无芯工频电炉熔炼,出铁前为防止球化衰退按25kg/t加入硅铁合金,浇注采用水冷离心机按60s/支节奏进行浇注,球化包铁水温度控制在1 450~1 470℃,扇形包浇注温度控制在1 380~1 400℃,退火时采用连续式退火炉退火(980℃)。同时,特别针对DN80离心球墨铸管常出现的缺陷进行分析并提出预防措施。     

球墨铸铁开花状石墨的防止

在铁路机车弹簧外套(QT450-10)的厚壁处易出现开花状石墨,认为是该铸件两耳孔处为热节部位,加之浇注系统不合理所致。为此采用垂直封闭式浇注系统、选用低RE球化剂,以及控制铁液出炉温度≥1520℃,浇注温度在1420~1460℃等措施,改善了铸件内在质量,提高了外套铸件的成品率。     

厚大断面RE-Mg球铁喷粉净化及球化效果的研究

利用自行研制的喷粉装置，首先探讨了厚大断面RE-Mg球铁喷粉脱硫净化的效果，然后研究了稀土镁球化剂在喷粉处理时的净化及球化效果，进而对喷粉脱硫、球化、孕育综合处理工艺进行了试验研究。结果表明：喷粉处理时活性CaO的脱硫率与CaC2的脱硫率相近，使得CaO取代CaC2成为可能，喷粉处理具有突出的净化作用，在脱硫的同时，使氧含量显著降低，同时使硫趋于均匀分布；喷粉球化是一种有效的新球化方法，可获得低硫、低氧、石墨圆整而细小的铸态铁素体球墨铸铁；综合喷粉球化工艺可将脱硫剂、球化剂、孕育剂同时喷入铁液，完成脱硫、球化、孕育过程，获得的球铁在强度较高的同时，使伸长率和冲击值也增大。     

二次孕育对大断面球铁组织及性能的影响

介绍了4种不同类型的二次孕育剂对模拟尺寸为φ590 mm×800 mm的大断面球墨铸铁的组织及性能的影响。结果表明,二次孕育工艺对球铁尤其是大断面球铁的石墨及力学性能均有良好的改善作用;利用Si-Ba-Ca孕育剂进行孕育处理后再添加0.15%的该孕育剂作为二次孕育处理,可改善铸件组织及提高铸件力学性能;S-O孕育剂和Si-Ba-Ca孕育剂的效果相对较好,模拟铸件中碎块状石墨区域明显减少、石墨球形态圆整、球化率较高,还可以有效避免孕育衰退,使铸件获得较好的微观组织和最佳的综合力学性能。     

小型铁液包的保温设计

国内铸造厂使用的小型铁液包通常使用单层耐火材料包衬,铁液在这种铁液包中温度下降很快。为了减缓铁液在浇注过程中的温降,设计了一种新的小型铁液包包衬结构,使用3种导热系数耐火材料制作包衬。结果表明,3层耐火材料包衬设计,减缓了铁液在浇注过程中的温降,对浇铸温度提高和节能减排效果显著。在相同工况下,3层包衬的铁液最终浇铸温度比单层包衬高29℃。     

Precipitation and evolution of nodular graphite during solidification process of ductile iron

The quantity and morphology of spheroidal graphite have an important effect on the properties of ductile iron,and the characteristics of spheroidal graphite are determined by the solidification process.The aim of this work is to explore the precipitation and evolution of graphite nodules in hypoeutectic,eutectic,and hypereutectic ductile irons by thermal analysis,liquid quenching and metallographic technique.Results show that hypoeutectic ductile iron has the longest solidification time and the lowest eutectic temperature;eutectic ductile iron has the shortest solidification time;hypereutectic ductile iron has the highest eutectic temperature.After solidification is completed,hypoeutectic ductile iron has the lowest nodule count,nodularity and graphite fraction;eutectic ductile iron has the highest nodule count,nodularity and the smallest nodule diameter;hypereutectic has the highest nodule diameter and graphite fraction.The nucleation and growth of graphite nodules in hypereutectic ductile iron starts before bulk eutectic crystallization stage,however,the precipitation and evolution of graphite nodules of hypoeutectic and eutectic ductile irons mainly occur in the eutectic crystallization stage.The graphite precipitated in eutectic crystallization of hypoeutectic,eutectic,and hypereutectic ductile irons,are 61%,68% and 43% of total graphite volume fraction,respectively.Simultaneously,there are plenty of austenite dendrites in hypoeutectic and hypereutectic ductile irons,which are prone to shrinkage defects.Therefore,the eutectic ductile iron has the smallest shrinkage tendency.     

大断面重型球墨铸铁件电弧炉熔炼的生产实践

介绍了采用电弧炉生产大断面球墨铸铁件的铸造工艺及生产过程,通过铸造过程数值模拟软件预测分析了凝固时间和铸造缺陷,确定了冷铁尺寸及布置。结果表明,采用高纯生铁、废钢等优质纯净的原材料、严格控制铁液温度和化学成分、合理的球化处理和强化孕育等技术措施,获得组织和性能符合要求的大断面球墨铸铁铸件。     

大断面球铁件电炉熔炼工艺及石墨畸变机理研究

探讨了大断面QT600-3球铁件电炉熔炼生产工艺的技术要点,检测了试生产条件下球铁单铸试块与本体试块的化学成分、金相组织与力学性能,基于石墨结晶核心和石墨形态的分析,探讨了石墨畸变机理。生产试验结果表明:炉外增Si预处理增加铁液成核,轻、重稀土混合使用作为球化剂,侧重后期孕育,适当降低浇注温度,合理使用Cu元素,是电炉熔炼工艺生产大断面球铁件的重要环节;采用电炉熔炼工艺生产大断面球铁件,球化等级与化学成分稳定控制有关,抗拉强度、伸长率等力学性能与化学成分、基体组织有关;Y在铁液中形成高熔点Y2O3作为石墨析出的核心,可获得良好石墨形态;大断面球铁件中,Ti、Cu元素的偏析和球化元素Mg或稀土(Y、La、Ce)的氧化,破坏了奥氏体壳的稳定性,是造成石墨畸变的主要原因。