铸造基础知识分享

新型冶炼铸铁构架的加工和践行

精华0201

  蠕化处理不稳定该问题在生产蠕铁的初期较为突出,或者因不蠕化变灰铁,直接造成报废;或者因为蠕化率偏低,变成球铁,往往在铸件内部产生缩松、缩孔缺陷,在加工过程中报废。但我国有丰富的稀土资源,采用以稀土为主的蠕化剂,并辅以合适的工艺及有效的控制,采用电炉或冲天炉与保温电炉的双联熔炼,该问题是不难解决的。反之,如蠕化处理不稳定的问题得不到有效解决,是无法进行蠕铁生产的。本文在后面将专题进行讨论。

  漏水漏水问题一般在缸盖加工基本完成后进行水压或气压检查时才暴露,主要表现有孔漏水、气道漏水和表面漏水。由漏水所造成的废品一般占总废品的50%以上,其中孔漏水又是造成高废品率的主要原因之一。孔漏水主要产生在螺栓孔、导杆孔和顶杆孔等部位。

  6110(4110)柴油机缸盖系薄壁复杂铸件,主要壁厚5 ̄6mm,热节部位厚达30 ̄40mm。上述这些孔属非铸出孔,处于厚壁处,多达数十处,这些部位容易产生缩松、缩孔等缺陷,而且往往在钻孔时才暴露出来,导致渗漏。即使有一个孔漏水,该铸件就要报废。该问题对蠕化率的波动、铁液的冶金质量、砂芯发气量、浇注速度、浇注强度等因素十分敏感,一旦控制不好,容易引起批质量事故,严重时在压力试验前的加工过程中就会造成大量报废。因此,当孔漏水比例较高时,综合废品率将随之大幅度增高,在蠕铁缸盖生产中,这是应首先引起重视的问题。

  当孔漏水得到控制后,气道漏水将成为主要予盾,引起的原因往往与砂、渣、氧化皮等铸造缺陷或由铸件内部尺寸偏差大引起的气道壁厚不均匀有关。其中前者与操作、浇注温度等因素有关;后者与制芯、配芯或模具有关。相对来说,气道漏水被控制在较低水平是能够做到的,但在蠕铁缸盖中要彻底排除比较困难。

  造成表面漏水的原因与气道漏水差不多,但产生的概率较气道漏水低,由于蠕铁具有较好的气密性,故与灰铁相比,该类缺陷要低得多,一般不用进行压渗补救降低废品率。

  夹渣和冷隔当采用以稀土为主的蠕化剂时,由于稀土与硫、氧等元素的亲和力大,而反应动力学条件很差,故在铁液中将产生大量的渣,且不易除净,铁液的流动性也随之变差。当进入铸型后,容易产生夹渣缺陷或在气道等薄壁部位产生冷隔。该类缺陷通常占总废品的10%左右。如控制不当,也会造成批量性报废而使废品率骤增。为此,一方面需净化原铁液,尽可能降低铁液的硫量、氧化倾向和杂质;另一方面,在蠕化处理后,用质量好的集渣剂进行多次扒渣。还有,要合理设置浇注系统,尤其是内浇道的位置,如有可能,最好放置过滤网。此外,对浇注温度、孕育剂的加入量等也应引起重视。

  在蠕铁缸盖的生产过程中,控制铸件质量有一定的难度,但只要根据各厂自身的条件和特点,认真总结经验,将废品率控制在较低的水平是完全有可能的。表1为本分公司1998 ̄2003年6110柴油机蠕铁缸盖的综合废品率情况。在1998年之前,以地面生产为主,废品率基本上在20%以上。

  1998年以后,经过技术改造,采用静压造型线和双联熔炼,产量大幅度增加,通过工艺改进和加强管理,废品率逐步下降,自2002年后基本上稳定在6%左右,目前,又对制芯工部进行改造,今后将采用整体上涂料,热风贯通炉烘干,以提高造芯和配芯质量,相信废品率将会进一步降低,铸件表面质量、尺寸精度等也将得到明显的提高。

  问题和讨论蠕化处理涉及蠕化处理的内容较多,本文主要讨论影响因素、蠕化剂和炉前控制三个问题。(1)影响因素影响蠕化处理稳定性的主要因素为原铁液w(S)、铁液质量和铁液温度。

  关于原铁液w(S),关键是稳定。一般说来,对于某一固定量的铁液,蠕化剂的加入量取决于原铁液w(S)。批量生产时,难以经常变动合金加入量,原铁液w(S)的稳定显得尤为重要。显然电炉熔炼或冲天炉和保温电炉的双联熔炼均优于单纯的冲天炉熔炼。如我厂自采用双联熔炼以后,不仅蠕化率明显提高,而且由于不蠕化而引起废品率由原来1% ̄2%降至0.5%以下。同时,原铁液w(S)低有利于稳定蠕铁生产,从表面看,似乎当原铁液w(S)高时,蠕化剂加入量所允许的差值要比原铁液w(S)低的大,往往达数倍之多;然而实际上其相对值,即允许的蠕化剂加入量范围是相同的;相反,当w(S)低时,因合金加入量少,利于稳定蠕化剂的吸收率,而且原铁液w(S)低对减少铁液渣量,提高铁液的流动性,降低铸件夹渣、冷隔、漏水等缺陷都是十分有利的,由于加入量减少,还明显降低了生产成本。

  铁液质量的变化,关系到合金加入量。在生产过程中,铁液质量的变动往往与处理包有关,随着处理包次的增多,因侵蚀而使其包壁内径扩大,当包内铁液液面高度相同时,铁液量明显增大,增大到一定程度时,则原有的蠕化剂加入量将不足以使铁液蠕化而造成报废。为此,可采用三种办法:一是采用电子秤;二是定期更换处理包;三是提高搪包质量和改进包衬材料,以尽可能减少包壁的侵蚀,大批量生产蠕铁时,这三条措施最好同时采用。

  铁液温度会影响蠕化剂的吸收率,也将涉及合金的加入量,虽然没有前两条明显,但为稳定蠕化处理,也应引起高度重视,采用电炉或双联熔炼对控制并稳定铁液温度将是十分有利的。

  (2)蠕化剂在国内,普遍采用REMg作为蠕化剂,并喜欢采用单一合金,谋求RE与Mg的最佳配比,以简化处理工艺。实际应用时,该类合金很难在批生产中稳定蠕化处理,众所周知,Mg有利于石墨球化,RE容易使石墨畸变,在REMg合金中,促使石墨蠕化的是RE,而镁仅起搅拌作用,故Mg残留在铁液中起变质作用的量越低越好。为此,在该类合金中,Mg在保持起引爆搅拌作用的前提下,越低越好,RE则越高越好。根据笔者的经验,合金中w(RE)至少应为w(Mg)的8 ̄10倍。这在单一合金中是难以达到的,最多仅为3 ̄5倍,若w(Mg)过低,合金爆发不起来,w(Mg)适当提高时,w(RE)又受熔炼合金工艺的限制,无法提得很高。同时采用REMg和RESiFe两种合金就可以解决上述予盾。本分公司长期使用该类合金作为蠕化剂,取得明显的实效。最近大连分公司也采用该合金,能稳定地将蠕化率控制在80%以上,且蠕化处理的成功率达98%左右,已批量生产蠕铁缸盖。

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