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鑄造孕育處理方法
發布時間:
2016-02-25 00:00
來源:
近年來,孕育處理工藝發展很快,有多種有效的孕育方法。對于生產灰鑄鐵件,選用合適的孕育處理方法非常重要,往往是決定產品質量的關鍵因素。每一種孕育處理方法都有其優點,同時也有一定的局限,迄今還沒有一種能適應各種生產條件的處理方法。鑄造企業都應該根據自己的具體條件,通過試驗,選定最適合企業特點的方法。處理方法一經確定,就應嚴格控制工藝過程,以保證鑄件質量穩定。
廣泛采用的孕育處理方法主要有:出鐵時孕育、澆注時孕育、型內孕育和孕育前的預處理
1.出鐵時孕育
出鐵時孕育也稱為澆包孕育(Ladle Inoculation),是在鐵液自熔爐或保溫爐流向澆包時進行的孕育處理。這種 處理方法既簡單又方便,目前是應用最廣的工藝,但采用時必須注意遵從作業要點。
不可在澆注前將孕育劑加在空澆包的底部。這樣操作,會有部分孕育劑在與鐵液作用前被氧化,而且孕育劑易于裹入爐渣,導致其利用率降低。最好在出鐵后、自澆包中鐵液量約為出鐵量的 1/4 時起開始孕育處理, 通過定量漏斗將粒狀孕育劑均勻而分散地撒向液流,到澆包中鐵液量約為出鐵量的 4/5 時處理結束。這種作業方法,可利用液流的攪拌作用使孕育劑完全溶于高溫鐵液,提高其利用率。采用喂線法進行孕育處理效果更為穩定,但目前用于出鐵時孕育的還比較少。 孕育劑的粒度因處理的鐵液量而略有不同:鐵液量不到 500kg 時,粒度宜為 2~5mm;鐵液量在 500kg 時, 粒度宜為 5~8mm。加入量一般為處理鐵液量的 0.2~0.4%,可視孕育劑的品種和鑄件壁厚調整,并通過試驗
確定。加入量過多,不僅無益,還會因不能完全溶于鐵液而產生一些負面作用,如澆包積渣、鑄件產生夾渣缺陷、堵塞澆注系統中的過濾器件以及因鐵液過孕育而造成鑄件缺陷等。孕育劑粒度太大,也會因不能完全溶于鐵液而影響孕育效果,并造成鑄造缺陷。 出鐵時用 75 硅鐵進行孕育處理,孕育效果會很快地隨時間的推移而衰退,孕育后 5~7min,作用的衰退可在 50%以上,大約經 15min 后,孕育作用將大部或全部消失。為確保鑄件質量,通常都要在孕育后 10min 內澆 注完畢,最好在鐵液自澆包注入鑄型時進行再次孕育。
2.澆注時孕育 澆注時孕育也稱為后孕育(Post Inoculation)或瞬時孕育,是在鐵液自澆包注入鑄型時進行的孕育處理。可將 細粒孕育劑加入液流,也可用喂線法孕育。 (1)細粒孕育劑孕育 澆注時孕育不存在孕育衰退的問題,一般都用 75 硅鐵作孕育劑,有特殊要求時也可用含其他合金元素的孕育劑。為使孕育劑能迅速溶于鐵液并能均勻地分布于鐵液中,應采用細粒,一般為 0.3~0.7mm 。加入量大致 為鐵液的 0.15~0.2%。
采用傾轉式澆包人工澆注時,比較簡便辦法是采用吊掛在包嘴上的定量漏斗,澆注時開啟下料口,孕育劑由重力作用落入液流。對于生產線上位置固定的傾轉包,則以采用帶料斗的微型螺旋給料器為好。
生產線上由保溫爐經虹吸式澆嘴澆注的條件下,國外多采用干燥空氣吹送方式。開始澆注時,由傳感器控制
開啟氣閥,將孕育劑加入液流中,如圖 1 所示。
圖 1 空氣吹送方式加料裝置示意圖
采用這種加料方式的缺點是:難免有些粉狀孕育劑被空氣吹散,不能進入液流。采用機械給料方式,也有容易堵塞而影響準確定量的問題。
(2)喂線孕育
喂線孕育也是一種常用的方法,所用的包芯線直徑一般在 5~10mm 之間,線芯材料為 75 硅鐵。孕育劑加入 量約在 0.05~0.1%之間。 用保溫爐經虹吸式澆嘴澆注的條件下,在澆嘴的塞桿附近喂入包芯線,如圖 2 所示。喂線裝置由計算機控制, 在提起塞桿進行澆注的同時喂入包芯線,澆注完畢放下塞桿時停止喂線。
3.型內孕育
型內孕育是將孕育劑直接安放在澆注系統內,使其在澆注過程中與鐵液作用,孕育劑溶入鐵液的速率是工藝
方案設計時應予以考慮的重點。 所用的孕育劑可以是細粒狀料、由粉料加粘結劑制成的塊料或預制塊。 按照鑄件的工藝特點,孕育劑可安放在澆口盆內、澆注系統內或特制的過濾器件中。
(1)澆口盆內孕育 澆口盆內孕育可以有兩種方式
圖 3 澆口盆內孕育 (a)孕育塊固定;(b)孕育塊飄浮 一種是將塊狀孕育劑固定于澆口盆底部,見圖 3(a) ,澆注時逐漸溶入鐵液。澆注的鐵液量較大時,可采 用塞桿,這就更有利于孕育劑溶入鐵液并均勻分布于鐵液中。 另一種是將塊狀孕育劑放在澆口盆內,澆注時浮在鐵液上,見圖 3(b),也可說是浮硅孕育,只不過不在澆 包中孕育。采用此種方式時,應保證孕育塊部分溶入鐵液后尺寸仍大于直澆口的直徑。 無論采用何種方式,澆口盆內都應有擋渣板。
(2)澆注系統內孕育 澆注系統內孕育液也有兩種方式
圖 4 澆注系統內孕育 (a)孕育塊固定于澆口窩內;(b)橫澆道中設孕育槽 可將塊狀孕育劑固定在直澆口下的澆口窩內,如圖 4(a)所示。采用此種方式時,一定要用預制成塊狀的孕 育劑,澆注過程中逐漸溶入鐵液,實現有效的孕育。 也可將孕育劑安放在橫澆道中專設的孕育槽內,
如圖 4(b)所示。采用此種方式時,可用粒度為 0.3~0.7mm 的孕育劑,用量一般為鑄型中鐵液量的 0.05~0.1%。澆注時,鐵液從孕育劑的上方流過。為避免孕育劑顆粒 進入鑄件,鐵液流經孕育槽后必須通過有效的過濾片。 (3)通過過濾片時孕育
這是一種比較新的型內孕育方法,將孕育劑安放在特制的濾片內,澆注時鐵液流經濾片得到孕育處理,同時又可以防止殘渣進入鑄件型腔。 采用發泡陶瓷濾片時,在兩濾片間的空腔內裝細粒孕育劑,如圖 5(a)所示。 如采用通孔陶瓷濾片,則將預制成片狀的孕育塊置于兩濾片間的空腔內,如圖 5(b)所示。 圖 5 孕育劑置于兩濾片間的空腔內 (a)發泡陶瓷濾片;(b)通孔陶瓷濾片 4.孕育前的預處理 一些重要的薄壁灰鑄鐵件,如內燃機的缸體、缸蓋等,需求量不斷增長,冶金要求也日益提高,因而,灰鑄鐵孕育前的預處理逐漸受到了廣泛的關注。 生產薄壁灰鑄鐵件時,在孕育處理前進行預處理,不僅可避免組織中出現碳化物,而且可使過冷石墨(B 型、 D 型和 E 型)減至最少。研究結果表明,效果最好的預處理劑是結晶態的碳質材料,灰鑄鐵宜用 85~90%的 冶金碳化硅,也可用晶態石墨。加入量一般為 0.75~1.0%,應用時需通過試驗求得最佳用量。預處理劑加入鐵液后,需要一定的時間使其溶于鐵液,而且需要攪拌,所以,最好是在出鐵前加入感應電爐進行處理。也
有報道說,加入澆包中處理,只要操作得當,也可得到很好的效果。
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