CN106048401A - 一种汽油机缸体的熔炼及浇注工艺 - Google Patents

一种汽油机缸体的熔炼及浇注工艺 Download PDF

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李保全
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Abstract

本发明公开一种汽油机缸体的熔炼及浇注工艺，包括以下步骤：准备原材料：废钢50%、回炉料20%、生铁30%进行熔化；将熔化后的铁水转炉至中频感应电炉，进行化学成分调整；浇铸三角试块测出炉内铁水的化学成分，浇注试棒，铁水化学成分检验符合要求时出炉，除去熔渣，加入孕育剂，进行炉前包内孕育；将铁水浇入铸型中进行浇注，冷却，落砂后进行喷丸处理。本发明汽油机缸体浇注铁水具有补缩性好的特点；铁水出炉温度为1501‑1515℃，大大减少缸体出现气孔的概率；铸件的机体组织为珠光体和铁素体，石墨长度为4‑6级，A型石墨数量为≥95%；浇注后的铸件具有抗拉强度高，硬度中等，切削性能好，表面质量高的优点。

Description

一种汽油机缸体的熔炼及浇注工艺
技术领域
本发明属于汽油机缸体技术领域，具体是一种汽油机缸体的熔炼及浇注工艺。
背景技术
国内外汽油机铸铁缸体、缸盖，多采用Cr、Mo、Cu、Ni等HT250低合金灰铸铁，使用高效、抗衰退的复合孕育剂，采取随流及型内孕育，提高孕育效果，满足生产需要。随着科学技术进步，欧Ⅲ、欧Ⅳ排放标准的汽车发动机和大功率柴油发动机，要求缸体、缸盖体积更小，冲击压力更大，壁厚更薄，尺寸精度更高。因此，碳硅当量高，铁液流动性能好，强度高出70%，热疲劳性能好的蠕墨铸铁，得到较大的发展。汽油发动机的机体断面厚薄差距很大，冷却水套贯穿机器上部，壁厚仅3.2-4.2mm，机器结构十分复杂。现代发动机输出功率增大，承受多种复杂载荷，铸铁缸体、缸盖必须具有足够的刚度和强度，且要求铸造成型性好。目前，欧Ⅲ、欧Ⅳ、乃至欧Ⅴ排放标准发动机的缸体、缸盖，要求体积更小，承受压力更大，壁厚更薄，尺寸精度更高。在造型线和制芯车间需要大量的模具、量具、检具等工位器具。汽油机发动机缸体对铸铁的力学性能、物理性能、使用性能和工艺性能要求更高。
金属中的元素组成会对金属材料的性能产生较大的影响，就钢铁而言，钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高， 塑性和冲击性降低，当含碳量超过0.23%时，钢的焊接性能变坏，因此，用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和实效敏感性。不同的缸体元素配比也是有差别的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种汽油机缸体的熔炼及浇注工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种汽油机缸体的熔炼及浇注工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）准备以下配比的原材料：废钢50%、回炉料20%、生铁30%；
（2）将焦炭和石子加入冲天炉底，依次按比例加入废钢、生铁和回炉料进行熔化；
（3）将熔化后的铁水转炉至中频感应电炉，铁水温度控制在1450-1460℃，进行化学成分调整，控制化学成分含量：碳3.26-3.36%、硅1.90-2.05%、锰0.70-0.80%、磷0-0.06%、硫0.07-0.10%、铬0.15-0.25%、锡0.06-0.08%、铜0.40-0.50%；
（4）浇铸三角试块测出炉内铁水的化学成分，浇注试棒，铁水化学成分检验符合要求时出炉，出炉温度为1501-1515℃，除去熔渣，加入孕育剂，进行炉前包内孕育；
（5）将铁水浇入铸型中，浇注温度为1420-1440℃，冷却，落砂后进行喷丸处理。
所述步骤（5）浇注时间保持在20-25s。
所述步骤（4）孕育剂为75硅铁孕育剂，所述孕育剂的加入量为0.4%。
所述步骤（2）熔化过程中加入原材料总量0.5-0.8%的碳化硅。
少量硫对于石墨的生核和共晶团的细化都有非常重要的作用。本发明汽油机缸体浇注铁水中硫含量保持在0.07-0.10%，含硫量太高，会损坏铸件的材质。
铬反石墨化作用属中强，共析转变时稳定珠光体，含量为0.15-0.25%，铬含量高至10-30%，主要用作抗磨，耐热零件。
铜在奥氏体中的极限溶解量为3.5%，促进共晶阶段石墨化，降低奥氏体转变临界温度，细化并增加珠光体，弱的细化石墨作用，含量为0.40-0.50%。
锡为增加珠光体量而加入，可提高铸铁强度，本发明用量为0.06-0.08%，锡含量过高有可能使铸铁出现脆性，含量大于0.1%时可出现反球化作用。
锰分别溶于基体及碳化物中，既强化基体，又增加碳化物的弥散性和稳定性，促进形成细珠光体、索氏体，甚至马氏体。
本发明的有益效果：本发明汽油机缸体浇注铁水具有补缩性好的特点；铁水出炉温度为1501-1515℃，大大减少缸体出现气孔的概率；铸件的机体组织为珠光体和铁素体，石墨长度为4-6级，A型石墨数量为≥95%；浇注后的铸件具有抗拉强度高，硬度中等，切削性能好，表面质量高的优点。
具体实施方式
实施例1
一种汽油机缸体的熔炼及浇注工艺，包括以下步骤：
（1）准备以下配比的原材料：废钢50%、回炉料20%、生铁30%；
（2）将焦炭和石子加入冲天炉底，依次按比例加入废钢、生铁和回炉料进行熔化，熔化过程中加入原材料总量0.6%的碳化硅；
（3）将熔化后的铁水转炉至中频感应电炉，铁水温度控制在1455℃，进行化学成分调整；控制化学成分含量：碳3.30%、硅1.95%、锰0.75%、磷0.04%、硫0.08%、铬0.20%、锡0.07%、铜0.45%，余量为铁；
（4）浇铸光谱试块测出炉内铁水的化学成分，浇注试棒，铁水化学成分检验符合要求时出炉，出炉温度为1510℃，除去熔渣，加入铁水重量0.4%的75硅铁孕育剂，进行炉前包内孕育；
（5）将铁水浇入铸型中，浇注时间保持在22s，浇注温度为1430℃，冷却，落砂后进行喷丸处理。
实施例2
一种汽油机缸体的熔炼及浇注工艺，包括以下步骤：
（1）准备以下配比的原材料：废钢50%、回炉料20%、生铁30%；
（2）将焦炭和石子加入冲天炉底，依次按比例加入废钢、生铁和回炉料进行熔化，熔化过程中加入原材料总量0.5%的碳化硅；
（3）将熔化后的铁水转炉至中频感应电炉，铁水温度控制在1450℃，进行化学成分调整；控制化学成分含量：碳3.26%、硅1.90%、锰0.70%、磷0.06%、硫0.10%、铬0.15%、锡0.06%、铜0.40%，余量为铁；
（4）浇铸光谱试块测出炉内铁水的化学成分，浇注试棒，铁水化学成分检验符合要求时出炉，出炉温度为1502℃，除去熔渣，加入铁水重量0.4%的75硅铁孕育剂，进行炉前包内孕育；
（5）将铁水浇入铸型中，浇注时间保持在20s，浇注温度为1420℃，冷却，落砂后进行喷丸处理。
实施例3
一种汽油机缸体的熔炼及浇注工艺，包括以下步骤：
（1）准备以下配比的原材料：废钢50%、回炉料20%、生铁30%；
（2）将焦炭和石子加入冲天炉底，依次按比例加入废钢、生铁和回炉料进行熔化，熔化过程中加入原材料总量0.8%的碳化硅；
（3）将熔化后的铁水转炉至中频感应电炉，铁水温度控制在1460℃，进行化学成分调整，控制化学成分含量：碳3.36%、硅2.05%、锰0.80%、磷0.01%、硫0.07%、铬0.25%、锡0.08%、铜0.50%，余量为铁；
（4）浇铸光谱试块测出炉内铁水的化学成分，浇注试棒，铁水化学成分检验符合要求时出炉，出炉温度为1501-1515℃，除去熔渣，加入铁水重量0.4%的75硅铁孕育剂，进行炉前包内孕育；
（5）将铁水浇入铸型中，浇注时间保持在25s，浇注温度为1440℃，冷却，落砂后进行喷丸处理。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种汽油机缸体的熔炼及浇注工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）准备以下配比的原材料：废钢50%、回炉料20%、生铁30%；
（2）将焦炭和石子加入冲天炉底，依次按比例加入废钢、生铁和回炉料进行熔化；
（3）将熔化后的铁水转炉至中频感应电炉，铁水温度控制在1450-1460℃，进行化学成分调整，控制化学成分含量：碳3.26-3.36%、硅1.90-2.05%、锰0.70-0.80%、磷0-0.06%、硫0.07-0.10%、铬0.15-0.25%、锡0.06-0.08%、铜0.40-0.50%；
（4）浇铸三角试块测出炉内铁水的化学成分，浇注试棒，铁水化学成分检验符合要求时出炉，出炉温度为1501-1515℃，除去熔渣，加入孕育剂，进行炉前包内孕育；
（5）将铁水浇入铸型中，浇注温度为1420-1440℃，冷却，落砂后进行喷丸处理。
2.根据权利要求1所述的汽油机缸体的熔炼及浇注工艺，其特征在于，所述步骤（5）浇注时间保持在20-25s。
3.根据权利要求1所述的汽油机缸体的熔炼及浇注工艺，其特征在于，所述步骤（4）孕育剂为75硅铁孕育剂，所述孕育剂的加入量为0.4%。
4.根据权利要求1所述的汽油机缸体的熔炼及浇注工艺，其特征在于，所述步骤（2）熔化过程中加入原材料总量0.5-0.8%的碳化硅。
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