CN106636870B - 一种消失模球墨铸铁纯镁球化工艺 - Google Patents

一种消失模球墨铸铁纯镁球化工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种消失模球墨铸铁纯镁球化工艺，包括如下步骤：将球化剂放入转包反应室中，关闭反应室盖，并在转包内加入常规孕育剂硅铁；将保温炉内铁水扒渣后加入到转包内，铁水温度控制在1520‑1560℃；接着翻转转包使铁水与球化剂反应60s‑70s；浇注时伴有随流孕育，随流孕育剂加入量为铁水重量的0.08‑0.15％；所述的球化剂为纯镁锭和氯化钙的混合物，铁水：纯镁锭：氯化钙：硅铁的重量比为1000：1.4‑2.0：0.2‑0.5：4‑8。通过该消失模球墨铸铁纯镁球化工艺能有效解决高硫高硅铁液的球化处理问题，球化等级高，且能获得所需的基体组织，从而解决球化不良、铸件质量不稳定及废品率高的问题，同时该工艺不需要进行倒包孕育，能够缩减工序，降低劳动强度。

Description

一种消失模球墨铸铁纯镁球化工艺
技术领域
本发明涉及铸造工艺技术领域，尤其涉及一种消失模球墨铸铁纯镁球化工艺。
背景技术
从20世纪50年代成功制成球墨铸铁开始，球墨铸铁产业在中国有了长足的发展，球墨铸铁的高强度、高韧性和低价格，在材料市场上占有重要的地位。球墨铸铁的生产过程包括以下几个环节：熔炼合格的铁液，球化处理，孕育处理，炉前检验，浇注铸件，铸件清理等；而球化处理是熔炼过程的核心技术，球化的好坏直接决定铸件的性能，近年来有大量的研究，常用的方法有冲入法、喂丝法、喷吹法、钟罩法、压力法及转包法等。但球化时，铁水纯净度一直是影响球化效果的关键因素，对于高硫高硅铁液的球化，一直未取得较稳定的方法。
消失模铸造是用泡沫塑料制作成与铸件结构尺寸相近的模样，经浸涂耐火粘结涂料，烘干后埋入特殊砂箱的干砂造型，经微振负压紧实，浇入熔化的金属液而形成铸件，被国内外铸造界誉为“21世纪的铸造技术”和“铸造工业的绿色革命”。在用消失模生产球墨铸铁时，球化工艺常采取冲入法和转包法，由于浇注温度要求较高，球化反应快，球化时间难以控制，高温状态下烧损较快，以致铸件的球化等级低，球化衰退严重，批量生产消失模球墨铸铁件的企业大多存在大量回炉铁、渣铁等，且含硫量高的生铁与含硫低的生铁价格差异很大，多数企业均衡成本不得不选用成本更低的含硫高的生铁，当以这些材料作为熔炼材料时，铁水中高的含硅含硫量，采用常规球化工艺时，不能得到高质量的球墨铸铁，铸件废品率高。
因此，如何解决批量生产球墨铸铁件企业的成本和质量问题，是当下多数企业该领域技术人员研究的重点问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消失模球墨铸铁纯镁球化工艺，通过该消失模球墨铸铁纯镁球化工艺能有效解决高硫高硅铁液的球化处理问题，球化等级高，且能获得所需的基体组织，从而解决球化不良、铸件质量不稳定及废品率高的问题，同时该工艺不需要进行倒包孕育，能够缩减工序，降低劳动强度。
为解决上述技术问题，本发明所提供的消失模球墨铸铁纯镁球化工艺，包括：步骤S1：将球化剂放入转包反应室中，关闭反应室盖，并在转包内加入常规孕育剂硅铁；步骤S2：将保温炉内铁水扒渣后加入到转包内进行第一次孕育处理，铁水温度控制在1520-1560℃；步骤S3：翻转转包使铁水与球化剂反应60s-70s；步骤S4：球化反应结束后，直接用转包进行浇注，浇注时伴有随流孕育，随流孕育剂加入量为铁水重量的0.08-0.15％；其中，所述的球化剂为纯镁锭和氯化钙的混合物，铁水：纯镁锭：氯化钙：硅铁的重量比为1000：1.4-2.0：0.2-0.5：4-8。
进一步地，步骤S3中球化反应结束后，撒入聚渣剂，扒渣后测量铁水温度，符合浇注温度后，在铁水表面撒入保温覆盖剂。
进一步地，铁水加入量为转包容积的三分之二。
进一步地，在球化工序前，转包温度不低于700℃。
进一步地，保温炉内铁水中各种成分的重量百分浓度为：碳3.7-4.0％，硅1.3-1.8％，硫0.06-0.09％，磷0.05-0.08％，锰0.09-0.12％。
消失模铸造对铁液的温度要求较高，比常规砂型铸造和金属型铸造的浇注温度要高50-80℃，防止铁液因降温过快而导致铸件出现冷隔皱皮等缺陷，本发明采用转包法纯镁球化工艺不需要进行倒包孕育，球化完后直接浇注，附加随流孕育即可，铁液降温慢；通过提高CaCl2的加入量，不仅起到了保护纯镁的作用，另外起到了稀渣的作用，防止包壁粘附杂质，将镁的吸收率从55-60％提高到60％以上，从而提高球化等级，优化材质；纯镁锭加入量的增多，适当提高残镁量，防止较高温度下易产生的球化衰退，采用两次孕育处理，将最终硅含量控制在2.0-2.4％，能够得到铁素体基体的球墨铸铁；本发明不需要倒包孕育，球化以后直接进行浇注，同时也减少热损，符合精益生产要求；铸件合格率提高，以往因材质问题报废管件率达5-10％，采取本发明工艺后，因材质报废管件率控制在3％以下；相比冲入法球化工艺，能节约成本137.8元/吨；相较于以往在球化时加入稀土的工艺，去硫效果得到增强的同时，也基本消除了白口倾向，得到的铸件抗拉强度基本稳定在500Mpa，延伸率大于等于12.5％，球化等级在2级以上，球径大小在6级以上。
附图说明
图1为本发明中转包的结构示意图；
图2为实施例1获得的铸件的金相组织图片。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1所示，首先将转包烫包，保证包壁温度700℃以上；将球化剂放入转包反应室1中，关闭反应室盖，并在转包内加入常规孕育剂硅铁；将保温炉内铁水扒渣后加入到转包内，铁水温度控制在1520℃，保温炉内铁水中各种成分的重量百分浓度为：碳3.7％，硅1.3％，硫0.08％，磷0.07％，锰0.12％；用包盖3盖住包嘴2，然后在5-10s快速转包90°进行球化反应，球化剂反应时间为70s；球化反应结束后，直接用转包进行浇注，浇注时伴有随流孕育，随流孕育剂加入量为铁水重量的0.13％；所述的球化剂为纯镁锭和氯化钙的混合物，铁水：纯镁锭：氯化钙：硅铁的重量比为1000：1.6：0.2：8。
实施例2
首先将转包烫包，保证包壁温度700℃；将球化剂放入转包反应室1中，关闭反应室盖，并在转包内加入常规孕育剂硅铁；将保温炉内铁水扒渣后加入到转包内，到转包容积的三分之二左右是最佳铁液高度，铁水温度控制在1560℃；保温炉内铁水中各种成分的重量百分浓度为：碳3.8％，硅1.5％，硫0.09％，磷0.08％，锰0.09％；用包盖3盖住包嘴2，然后在5-10s快速转包90°进行球化反应，球化剂反应时间为60s；球化反应结束后，直接用转包进行浇注，浇注时伴有随流孕育，随流孕育剂加入量为铁水重量的0.08％；所述的球化剂为纯镁锭和氯化钙的混合物，铁水：纯镁锭：氯化钙：硅铁的重量比为1000：2.0：0.5：6。
实施例3
首先将转包烫包，保证包壁温度700℃；将球化剂放入转包反应室1中，关闭反应室盖，并在转包内加入常规孕育剂硅铁；将保温炉内铁水扒渣后加入到转包内，铁水温度控制在1540℃；保温炉内铁水中各种成分的重量百分浓度为：碳4.0％，硅1.8％，硫0.07％，磷0.06％，锰0.1％；用包盖3盖住包嘴2，然后在5-10s快速转包90°进行球化反应，球化剂反应时间为65s；球化反应结束后，直接用转包进行浇注，浇注时伴有随流孕育，随流孕育剂加入量为铁水重量的0.15％；所述的球化剂为纯镁锭和氯化钙的混合物，铁水：纯镁锭：氯化钙：硅铁的重量比为1000：1.4：0.3：4。
实施例1-3中，所述随流孕育剂为常规孕育剂硅铁，步骤S3中球化反应结束后，撒入聚渣剂，扒渣后测量铁水温度，符合浇注温度(1450-1480℃)后，在铁水表面撒入保温覆盖剂。
所述实施例1-3中，在铁液的作用下，孕育剂与空气隔绝，又有较高的静压力，纯镁气化并能均匀通过铁液，使得球化反应均匀稳定，镁吸收率高，形成渣少且除硫效果佳，在球化反应结束后，撒入聚渣剂，扒渣后测量铁水温度，符合浇注温度后，在铁水表面撒入保温覆盖剂，即可利用该包直接进行随流孕育浇注，基本消除了白口倾向。
表1所示为实施例1-3所获得的铸件的性能参数，从表中可以看出铸件的抗拉强度基本稳定在500Mpa左右，延伸率大于12.5％，镁的吸收率由原来的55-60％提高到60％以上，球化等级在2级以上，球径大小在6级以上，珠光体含量低于5％，这对铁素体基体的球墨铸铁来说，是较为优质的机械性能；而且如果需要高韧性球墨铸铁，通过控制75SiFe的加入量和进行热处理，能得到延伸率18以上的球墨铸铁；图2为实施例1中获得的金相组织图片。
表1
残S 残Mg 终Si 球化等级 基体 抗拉强度 延伸率 Mg吸收率
实施例1 0.009 0.043 2.02 1级 - 495 16.5 65％
实施例2 0.008 0.039 2.21 1级 珠5 485 16 62％
实施例3 0.010 0.034 2.23 2级 珠5 510 15.5 60％

Claims (3)

1.一种消失模球墨铸铁纯镁球化工艺，其特征在于，包括：
步骤S1：将球化剂放入转包反应室中，关闭反应室盖，并在转包内加入常规孕育剂硅铁；
步骤S2：将保温炉内铁水扒渣后加入到转包内进行第一次孕育处理，铁水温度控制在1520-1560℃；
步骤S3：翻转转包使铁水与球化剂反应60s-70s；
步骤S4：球化反应结束后，直接用转包进行浇注，浇注时伴有随流孕育，随流孕育剂加入量为铁水重量的0.08-0.15％；
其中，所述的球化剂为纯镁锭和氯化钙的混合物，铁水：纯镁锭：氯化钙：硅铁的重量比为1000：1.4-2.0：0.2-0.5：4-8；
步骤S3中球化反应结束后，撒入聚渣剂，扒渣后测量铁水温度，符合浇注温度后，在铁水表面撒入保温覆盖剂；
铁水加入量为转包容积的三分之二；
在球化工序前，转包温度不低于700℃。
2.根据权利要求1所述的消失模球墨铸铁纯镁球化工艺，其特征在于：所述随流孕育剂为常规孕育剂硅铁。
3.根据权利要求1或2所述的消失模球墨铸铁纯镁球化工艺，其特征在于：保温炉内铁水中各种成分的重量百分浓度为：碳3.7-4.0％，硅1.3-1.8％，硫0.06-0.09％，磷0.05-0.08％，锰0.09-0.12％。
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