CN102071350A - 一种球铁曲轴铸造工艺 - Google Patents

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丛建臣
慈惟红
于海明
李首锋
颜志杰
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Abstract

本发明涉及一种球铁曲轴铸造工艺，包括混砂、造型、炉料熔炼、出铁球化孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理，炉料熔炼包括配置炉料和熔炼，其熔炼过程铁水中实际碳当量CE1为4.38-4.48。本发明通过对铁水实际碳当量CE1的控制，防止曲轴缩松。

Description

一种球铁曲轴铸造工艺
技术领域
本发明涉及冶金和铸铁合金领域，具体地说是一种球铁曲轴铸造工艺。其主要用于解决球铁曲轴缩松问题。
背景技术
我们知道，曲轴是重要的机器零件之一，其结构和受力复杂，工作负荷大，对内部冶金材料和铸造质量以及成型精度要求都很高。曲轴缩松问题严重影响了其内在质量，使得内燃机在高速运转过程中出现断轴，造成巨大的经济和安全隐患。曲轴的缩松主要包括宏观缩松和显微缩松。传统的控制曲轴宏观缩松方式主要是采用大冒口进行补缩，同时辅助使用大量冷铁加快铁水冷凝速度来解决铸件的缩松问题。显微缩松的控制方式通常的做法是在不产生石墨漂浮的前提下提高铁水的计算碳当量CE2：铁水中的碳加三分之一的硅和磷[C+1/3(Si+P)]，并使其控制在4.6-4.7％。这些做法对曲轴的缩松问题有一定的抑制作用，但效果时好时坏，并且浪费了大量的铁水以及冷铁，增加了曲轴的生产成本。
近几年来随着国内铁矿石需求的剧增，铁矿粉供不应求，生铁厂所用矿粉更是来自“五湖四海”，造成生铁中微量元素呈多样化。生铁中微量元素的多样化与多变性导致在碳当量等工艺参数相同的情况下，不同的炉料配比，出现缩松的比例相差很大。因此，人们一直期望解决计算碳当量与铁水固有共晶点的差异，防止了因炉料配比不同而导致的铸件缩松缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足，提供一种具有优异的综合性能，不会导致的铸件缩松的球铁曲轴铸造工艺。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种球铁曲轴铸造工艺，包括混砂、造型、炉料熔炼、出铁球化孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理，炉料熔炼包括配置炉料和熔炼，其特征是：熔炼过程铁水中实际碳当量CE1为4.38-4.48。
本发明通过对铁水实际碳当量CE1的控制，CE1是铁水所有元素对共晶点的影响，防止曲轴缩松。对照现有技术，本发明其在继承传统球铁曲轴的优点下，工艺成熟，生产成本低，生产效率大大提高，通过金相检验曲轴内在组织质量有了很大的提高，解决了因材料配比不同而导致的铸件缩松问题。经一年多的生产统计表明，由于缩松产生的废品，从用该技术前1.44％降低到用该技术后的0.19％，很好地解决曲轴铸造缩松问题。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的描述。
一种球铁曲轴铸造工艺，包括混砂、造型、炉料熔炼、出铁球化孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理等，炉料熔炼包括配置炉料和熔炼，熔炼采用中频感应电炉熔炼。出铁球化孕育处理包括球化处理和硅钡一次孕育处理；在浇注时进行第二次硫氧孕育剂随流孕育。上述步骤属于已有技术，不详述。
本发明熔炼过程铁水中实际碳当量CE1为4.38-4.48。
铁水有计算碳当量CE2和实际碳当量CE1两个指标。通常铁水五大元素(C、Si、Mn、S、P)按要求调整，而多数微量元素没有控制。实验中发现铸铁的实际共晶点不仅与Si、P等有关，而且与其他元素有关。Mn、Cr、V、Mo等元素阻碍石墨化会使共晶点右移(碳当量减少)；Si、S、P、AI、Cu、Sn、Ni等元素促使石墨化会使共晶点左移(碳当量提高)。这就揭示了在相同的CE2的情况下铸件的缩松废品会有巨大差异的原因在于铁水的实际碳当量CE1的不同。经过研究分析，无论是矿粉改变还是矿粉加进废旧钢渣，铁水五大元素均为必保指标，铁厂都会调整到要求的范围之内，而唯有众多微量元素没有控制且无法控制。而一般生产中，配料通常由：生铁+回炉+废钢+合金添加剂等构成。生铁与废钢日常检验只做C、Si、Mn、S、P五元素，其他元素如果无特别要求是不做检验的。生铁中微量元素的多样化与多变性导致根据实际结果用C+1/3(Si+P)计算的碳当量CE2与实际碳当量CE1(综合铁水中各元素对共晶点的影响)有着明显的差别，实验中发现在相同的C、Si等含量条件下，不同批次的铁水CE2与CE1最大的差值在0.28％，这就揭示了为什么在相同的C、Si成分下，铸件的缩松废品会有巨大差异的原因在于铁水的实际碳当量CE1的不同，也就是控制CE1比控制CE2应更为有效。从测量的角度来看，被测铁水在生产条件下，不可能分析出汇集在铁水中全部的具体元素含量，以换算出铁水的实际CE1值。生产实现也不可能把每种元素的含量都调整到规定的范围来保证铁水的实际碳当量CE1，而炉前的实际操作条件是只能通过调整C、Si两个元素来保证铁水的实际碳当量CE1控制在要求的范围内。
本发明既考虑微量元素的影响，又能通过调整C、Si两个元素来保证铁水的实际碳当量CE1在要求的范围内。以铁水中含硫量与铁水温度等为可控的条件，首先在CE2的基础上，根据球化前后光谱分析的Si量变化ΔSi来满足计算碳当量CE2在4.6～4.7％范围内，然后根据实验结果最终选定合适的铁水CE1。通过长时间试验分析研究，铸件重量在10Kg-300Kg时，原铁水CE1应控制在4.38-4.48之间。这样完全解决了成分相同因材料配比不同而导致的铸件缩松问题。经一年多的生产统计表明，由于缩松产生的废品，从用该技术前的1.44％降低到用该技术后的0.19％。通过金相检验曲轴内在组织质量有了很大的提高。
本发明提供了CE1控制技术，防止了曲轴铸件缩松。

Claims (1)

1.一种球铁曲轴铸造工艺，包括混砂、造型、炉料熔炼、出铁球化孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理，炉料熔炼包括配置炉料和熔炼，其特征是：熔炼过程铁水中实际碳当量CE1为4.38-4.48。
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