CN105316564B - 采用喂丝球化处理的高镍奥氏体球墨铸铁生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种采用喂丝球化处理的高镍奥氏体球墨铸铁生产工艺，采用喂丝球化处理的高镍奥氏体球墨铸铁生产工艺，包括配料、熔炼及成分调整、球化处理、浇注、拆箱和后处理以及热处理步骤；其特征在于，所述球化处理为喂丝球化处理；可以避免铸件的金相不良问题，使铸件质量稳定，生产成本低,不良率低；同时可以改善劳动强度及工作条件，提高工作效率；球化过程产生的粉尘易于控制，更加环保。

Description

采用喂丝球化处理的高镍奥氏体球墨铸铁生产工艺

技术领域

本发明涉及一种采用喂丝球化处理的高镍奥氏体球墨铸铁生产工艺。

背景技术

涡轮增压器壳体以及排气歧管是带有涡轮增压功能发动机的重要组成部份，涡轮增压器和排气歧管都是在高温下工作，因此材质耐高温性能要求在850℃以上，目前大多采用高镍奥氏体球墨铸铁。现有高镍奥氏体球墨铸铁生产过程中，球化工艺都采用三明治球化方式，球化剂采用硅镁球化剂或者镍镁球化剂。采用硅镁(Si：40至50％、Mg：6至8％)球化工艺时球化剂的加入比例较高(1.6至1.8％)，球化过程增硅量比较大(0.7至0.8％)，这样势必要降低回炉铁的加入比例，从而提高生产成本；另外，采用硅镁球化剂生产时在铸件管壁位置容易发生金相不良，生产稳定性较差。采用镍镁球化剂(Mg：15至20％、Ni：80至85％)生产时，镍镁球化剂采购成本极高，并且镍镁球化剂中镍元素吸收率不稳定，无形当中镍镁球化剂中镍元素会损失一部分，使生产成本显著升高；再有，采用镍镁球化剂生产过程中在铸件厚大部位或者冒口位置易发生金相不良缺陷。因此高镍奥氏体球墨铸铁的球化生产工艺有待进行改进。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种采用喂丝球化处理的高镍奥氏体球墨铸铁生产工艺，可以避免铸件的金相不良问题，使铸件质量稳定，生产成本低,不良率低；同时可以改善劳动强度及工作条件，提高工作效率；球化过程产生的粉尘易于控制，更加环保。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明采用喂丝球化处理的高镍奥氏体球墨铸铁生产工艺，包括配料、熔炼及成分调整、球化处理、浇注、拆箱和后处理以及热处理步骤；其特征在于，所述球化处理为喂丝球化处理。

前述的采用喂丝球化处理的高镍奥氏体球墨铸铁生产工艺，其中，所述喂丝球化处理采用熔炼型镁线，喂丝的温度为1550±50℃、喂丝速度为22米/分钟至25米/分钟、喂丝长度为22±5米/包。

前述的采用喂丝球化处理的高镍奥氏体球墨铸铁生产工艺，其中，所述喂丝球化处理采用的熔炼型镁线直径为13±1mm，镁线成分的重量百分比是硅(Si)为40至50％，镁(Mg)为25至32％，钙(Ca)为小于等于3.0％，铝(Al)为小于等于2.0％，钡(Ba)为小于等于3.0％，其余为铁(Fe)。

本发明采用喂丝球化处理的高镍奥氏体球墨铸铁生产工艺的有益效果，该工艺操作简便，且可改善劳动者的工作环境及工作条件，提高工作效率；球化过程产生的粉尘易于控制，更加环保；喂丝球化工艺采用熔炼型Mg线使高镍奥氏体球墨铸铁生产质量更稳定。

具体实施方式

实施例1

采用熔炼型Mg线喂丝球化方法生产高镍奥氏体球墨铸铁。

工艺步骤如下：

一、配料(按照重量百分比配料)：生铁＝6％、废钢＝7％、返材＝78％、镍板＝7％、硅铁＝1％、铬铁＝1％。

二、熔炼及成分调整：熔炼设备使用中频感应电炉，将生铁、废钢、返材、镍板按(一)中所述比例依次投入中频感应电炉内，开始送电升温待炉内物料完全熔开后继续升温至1500度，浇注分光试片进行成分分析；根据分光分析的成分结果计算需要添加合金，本实施例添加1％镍板，将合金添加到炉内后升温片刻，再取光试片进行成分分析，炉内物料化学成分满足出汤要求后准备出汤球化。

三、喂丝球化处理：将炉内铁水升温至1580度，将硅钡孕育剂投入包底，该硅钡孕育剂加入量为炉内物料重量的0.20％。在出汤过程中不要求出汤速度太快，力求出汤重量精确；出汤之前，在喂丝机操控面板上设定好喂丝速度为23米/分钟、喂丝长度为18米/包。

喂丝球化处理采用的熔炼型镁线直径为13mm，镁线成分的重量百分比是硅(Si)为40至50％，镁(Mg)为25至32％，钙(Ca)为小于等于3.0％，铝(Al)为小于等于2.0％，钡(Ba)为小于等于3.0％，其余为铁(Fe)。

四、浇注：球化完毕后静置片刻，然后进行扒渣动作，即将铁水表面的浮渣出去，再将铁水运至造型线处将铁水转入浇注包内，在转铁水过程中进行倒包孕育处理，采用硅钡孕育剂，该硅钡孕育剂加入量为0.30％。铁水完全转入浇注包后再次除去铁水表面浮渣，即可浇注。在浇注过程中进行瞬时孕育处理，使用硅钙钡孕育剂，该硅钙钡孕育剂的粒度为0.15至0.85mm，硅钙钡孕育剂的加入量控制在0.03％。

五、拆箱及后处理：铸件在冷却线冷却50分钟以上后，铸件即可拆箱、落砂清理。

六、热处理：将清理好的铸件进行热处理，退火工艺采用900至960℃温度下保温4小时后，出炉冷却至室温，即为成品。

通过上述的喂丝球化工艺，生产出来的铸件质量稳定，金相组织以及机械性能都满足客户要求。其检测结果如下表1所示。

表1 为实施例1成品检测结果。

球墨数

球化率

碳化物含量

抗拉强度

屈服强度

延伸率

硬度

标准要求

大于100/mm2

大于90％

小于25％

大于345MPa

大于207MPa

大于12％

小于240

实测值

365

95％

16％

529

276

19.5％

168

镍奥氏体球墨铸铁的化学成分的重量百分比是：C＝1.85％、Si＝5.15％、Mn＝0.75％、P＝0.020％、S＝0.010％、Mg＝0.075％、Cr＝1.85％、Ni＝34.5％、Fe＝55.795％。

采用喂丝球化方法生产出来材质质量稳定，材质不良发生比例显著下降，年度材质不良率下降50％以上。

实施例2

采用三明治球化方法(又称冲入法)生产高镍奥氏体球墨铸铁。

工艺步骤如下：

一、配料(按照重量百分比配料)：生铁＝10％、废钢＝10％、返材＝64％、镍板＝14％，硅铁＝1％、铬铁＝1％；

二、熔炼及成分调整：熔炼设备使用中频感应电炉，将生铁、废钢、返材、镍板按(一)中所述比例依次投入该中频感应电炉内，开始送电升温待炉内物料完全熔开后继续升温至1500度，浇注分光试片进行成分分析；根据分光分析的成分结果计算需要添加合金，本实施例添加的合金为重量百分比为0.20％的硅铁、0.25％的铬铁、0.50％的镍板，将该合金添加到炉内后升温片刻，再取分光试片进行成分分析，炉内物料化学成分满足出汤要求后准备出汤球化。

三、采用三明治球化(冲入法)处理：将炉内铁水升温至1600度，将球化剂投入到球化包的球化室内，然后在球化剂上方盖上适量覆盖剂，覆盖剂为废钢，废钢加入量为0.5％(重量百分比)，加入废钢的作用是延缓球化剂反应时机。在球化室对侧放入硅钡孕育剂，加入量为炉内物料重量的0.20％。在出汤过程中为保证球化效果，出汤速度要快以避免在出汤过程中就开始球化反应(球化反应过早，球化效果变差)。

四、浇注：球化完毕后静置片刻后进行扒渣动作，将铁水表面的浮渣出去。将铁水运至造型线处将铁水转入浇注包内，在转铁水过程中进行倒包孕育处理；孕育剂为硅钡孕育剂，孕育剂加入量0.3％(重量百分比)。铁水完全转入浇注包后再次除去铁水表面浮渣，即可浇注。在浇注过程中进行瞬时孕育处理。

五、拆箱及后处理：铸件在冷却线冷却50分钟以上后，铸件即可拆箱、落砂清理。

六、热处理：将清理好的铸件进行热处理，退火工艺采用900至960℃温度下保温4小时后，出炉冷却至室温即为成品。

高镍奥氏体球墨铸铁的化学成分：C＝1.87％、Si＝5.18％、Mn＝0.68％、P＝0.023％、S＝0.009％、Mg＝0.072％、Cr＝1.86％、Ni＝35.3％、Fe＝55.006％。

成品检测结果如下表2所示。

表2 为实施例2成品检测结果。

球墨数

球化率

碳化物含量

抗拉强度

屈服强度

延伸率

硬度

标准要求

大于100/mm2

大于90％

小于25％

大于345MPa

大于207MPa

大于12％

小于240

实测值

85

80％

19％

476

254

16.5％

170

三明治球化方式主要缺点：对操作人员的出汤技术要求极高，因为一旦操作失误这包铁水球化失败，铸件质量不稳定，同时造成损失

本发明采用喂丝球化处理的高镍奥氏体球墨铸铁生产工艺的优点：

1、当出汤重量超过出汤重量标准时，可以通过调整喂丝长度来保证铁水的球化效果。传统冲入球化法，出汤前先将球化剂置于球化包底，一旦出汤重量超出标准后无法补加球化剂，但是喂丝球化方式可以根据出汤重量实际值增减镁线，从而保证球化质量。

2、喂丝站装有除尘装置，在球化过程产生的大量粉尘可以通过除尘装置出去，员工的工作条件大大改善、球化过程操作简单，不易出现人为失误，不受出汤速度以及铁水冲到球化室所产生的球化失败，生产出来的铸件质量稳定。

3、喂丝球化工艺采用熔炼型Mg线，较小操作方面人为造成的变差，如根据出汤重量增加镁线加入量，有效改善高镍奥氏体球墨铸铁金相不良问题，使高镍奥氏体球墨铸铁生产质量更加稳定。

4、镁线含镁量高(30％)，而球化剂含镁量仅有8％，为满足金相要求镁线加入量(1.0％)低于球化剂加入量(1.7％)，从而降低生产成本。

5、喂丝站安有集尘设备，粉尘集中收集，改善工作环境。球化过程产生的粉尘易于控制，更加环保。改善劳动者的劳动强度以及工作环境、有益于劳动者身体健康。

6、传统冲入法球化方式为人工称量、人工加入，而喂丝球化为机器内设定加入量，设备自动加入，操作简便从而提高生产效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种采用喂丝球化处理的高镍奥氏体球墨铸铁生产工艺，包括配料、熔炼及成分调整、球化处理、浇注、拆箱和后处理以及热处理步骤；其特征在于，所述球化处理为喂丝球化处理；所述喂丝球化处理采用熔炼型镁线，喂丝的温度为1550±50℃、喂丝速度为22米/分钟至25米/分钟、喂丝长度为22±5米/包；所述喂丝球化处理采用的熔炼型镁线直径为13±1mm，镁线成分的重量百分比是硅(Si)为40至50％，镁(Mg)为25至32％，钙(Ca)为小于等于3.0％，铝(Al)为小于等于2.0％，钡(Ba)为小于等于3.0％，其余为铁(Fe)。