一種消失模球墨鑄鐵純鎂球化工藝的製作方法

2023-09-23 08:15:35

本發明涉及鑄造工藝
技術領域：
，尤其涉及一種消失模球墨鑄鐵純鎂球化工藝。
背景技術：
：從20世紀50年代成功製成球墨鑄鐵開始，球墨鑄鐵產業在中國有了長足的發展，球墨鑄鐵的高強度、高韌性和低價格，在材料市場上佔有重要的地位。球墨鑄鐵的生產過程包括以下幾個環節：熔煉合格的鐵液，球化處理，孕育處理，爐前檢驗，澆注鑄件，鑄件清理等；而球化處理是熔煉過程的核心技術，球化的好壞直接決定鑄件的性能，近年來有大量的研究，常用的方法有衝入法、餵絲法、噴吹法、鐘罩法、壓力法及轉包法等。但球化時，鐵水純淨度一直是影響球化效果的關鍵因素，對於高硫高矽鐵液的球化，一直未取得較穩定的方法。消失模鑄造是用泡沫塑料製作成與鑄件結構尺寸相近的模樣，經浸塗耐火粘結塗料，烘乾後埋入特殊砂箱的幹砂造型，經微振負壓緊實，澆入熔化的金屬液而形成鑄件，被國內外鑄造界譽為「21世紀的鑄造技術」和「鑄造工業的綠色革命」。在用消失模生產球墨鑄鐵時，球化工藝常採取衝入法和轉包法，由於澆注溫度要求較高，球化反應快，球化時間難以控制，高溫狀態下燒損較快，以致鑄件的球化等級低，球化衰退嚴重，批量生產消失模球墨鑄鐵件的企業大多存在大量回爐鐵、渣鐵等，且含硫量高的生鐵與含硫低的生鐵價格差異很大，多數企業均衡成本不得不選用成本更低的含硫高的生鐵，當以這些材料作為熔煉材料時，鐵水中高的含矽含硫量，採用常規球化工藝時，不能得到高質量的球墨鑄鐵，鑄件廢品率高。因此，如何解決批量生產球墨鑄鐵件企業的成本和質量問題，是當下多數企業該領域技術人員研究的重點問題。技術實現要素：本發明的目的在於提供一種消失模球墨鑄鐵純鎂球化工藝，通過該消失模球墨鑄鐵純鎂球化工藝能有效解決高硫高矽鐵液的球化處理問題，球化等級高，且能獲得所需的基體組織，從而解決球化不良、鑄件質量不穩定及廢品率高的問題，同時該工藝不需要進行倒包孕育，能夠縮減工序，降低勞動強度。為解決上述技術問題，本發明所提供的消失模球墨鑄鐵純鎂球化工藝，包括：步驟S1：將球化劑放入轉包反應室中，關閉反應室蓋，並在轉包內加入常規孕育劑矽鐵；步驟S2：將保溫爐內鐵水扒渣後加入到轉包內進行第一次孕育處理，鐵水溫度控制在1520-1560℃；步驟S3：翻轉轉包使鐵水與球化劑反應60s-70s；步驟S4：球化反應結束後，直接用轉包進行澆注，澆注時伴有隨流孕育，隨流孕育劑加入量為鐵水重量的0.08-0.15％；其中，所述的球化劑為純鎂錠和氯化鈣的混合物，鐵水：純鎂錠：氯化鈣：矽鐵的重量比為1000：1.4-2.0：0.2-0.5：4-8。進一步地，步驟S3中球化反應結束後，撒入聚渣劑，扒渣後測量鐵水溫度，符合澆注溫度後，在鐵水表面撒入保溫覆蓋劑。進一步地，鐵水加入量為轉包容積的三分之二。進一步地，在球化工序前，轉包溫度不低於700℃。進一步地，保溫爐內鐵水中各種成分的重量百分濃度為：碳3.7-4.0％，矽1.3-1.8％，硫0.06-0.09％，磷0.05-0.08％，錳0.09-0.12％。消失模鑄造對鐵液的溫度要求較高，比常規砂型鑄造和金屬型鑄造的澆注溫度要高50-80℃，防止鐵液因降溫過快而導致鑄件出現冷隔皺皮等缺陷，本發明採用轉包法純鎂球化工藝不需要進行倒包孕育，球化完後直接澆注，附加隨流孕育即可，鐵液降溫慢；通過提高CaCl2的加入量，不僅起到了保護純鎂的作用，另外起到了稀渣的作用，防止包壁粘附雜質，將鎂的吸收率從55-60％提高到60％以上，從而提高球化等級，優化材質；純鎂錠加入量的增多，適當提高殘鎂量，防止較高溫度下易產生的球化衰退，採用兩次孕育處理，將最終矽含量控制在2.0-2.4％，能夠得到鐵素體基體的球墨鑄鐵；本發明不需要倒包孕育，球化以後直接進行澆注，同時也減少熱損，符合精益生產要求；鑄件合格率提高，以往因材質問題報廢管件率達5-10％，採取本發明工藝後，因材質報廢管件率控制在3％以下；相比衝入法球化工藝，能節約成本137.8元/噸；相較於以往在球化時加入稀土的工藝，去硫效果得到增強的同時，也基本消除了白口傾向，得到的鑄件抗拉強度基本穩定在500Mpa，延伸率大於等於12.5％，球化等級在2級以上，球徑大小在6級以上。附圖說明圖1為本發明中轉包的結構示意圖；圖2為實施例1獲得的鑄件的金相組織圖片。具體實施方式下面將結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的說明。實施例1如圖1所示，首先將轉包燙包，保證包壁溫度700℃以上；將球化劑放入轉包反應室1中，關閉反應室蓋，並在轉包內加入常規孕育劑矽鐵；將保溫爐內鐵水扒渣後加入到轉包內，鐵水溫度控制在1520℃，保溫爐內鐵水中各種成分的重量百分濃度為：碳3.7％，矽1.3％，硫0.08％，磷0.07％，錳0.12％；用包蓋3蓋住包嘴2，然後在5-10s快速轉包90°進行球化反應，球化劑反應時間為70s；球化反應結束後，直接用轉包進行澆注，澆注時伴有隨流孕育，隨流孕育劑加入量為鐵水重量的0.13％；所述的球化劑為純鎂錠和氯化鈣的混合物，鐵水：純鎂錠：氯化鈣：矽鐵的重量比為1000：1.6：0.2：8。實施例2首先將轉包燙包，保證包壁溫度700℃；將球化劑放入轉包反應室1中，關閉反應室蓋，並在轉包內加入常規孕育劑矽鐵；將保溫爐內鐵水扒渣後加入到轉包內，到轉包容積的三分之二左右是最佳鐵液高度，鐵水溫度控制在1560℃；保溫爐內鐵水中各種成分的重量百分濃度為：碳3.8％，矽1.5％，硫0.09％，磷0.08％，錳0.09％；用包蓋3蓋住包嘴2，然後在5-10s快速轉包90°進行球化反應，球化劑反應時間為60s；球化反應結束後，直接用轉包進行澆注，澆注時伴有隨流孕育，隨流孕育劑加入量為鐵水重量的0.08％；所述的球化劑為純鎂錠和氯化鈣的混合物，鐵水：純鎂錠：氯化鈣：矽鐵的重量比為1000：2.0：0.5：6。實施例3首先將轉包燙包，保證包壁溫度700℃；將球化劑放入轉包反應室1中，關閉反應室蓋，並在轉包內加入常規孕育劑矽鐵；將保溫爐內鐵水扒渣後加入到轉包內，鐵水溫度控制在1540℃；保溫爐內鐵水中各種成分的重量百分濃度為：碳4.0％，矽1.8％，硫0.07％，磷0.06％，錳0.1％；用包蓋3蓋住包嘴2，然後在5-10s快速轉包90°進行球化反應，球化劑反應時間為65s；球化反應結束後，直接用轉包進行澆注，澆注時伴有隨流孕育，隨流孕育劑加入量為鐵水重量的0.15％；所述的球化劑為純鎂錠和氯化鈣的混合物，鐵水：純鎂錠：氯化鈣：矽鐵的重量比為1000：1.4：0.3：4。實施例1-3中，所述隨流孕育劑為常規孕育劑矽鐵，步驟S3中球化反應結束後，撒入聚渣劑，扒渣後測量鐵水溫度，符合澆注溫度(1450-1480℃)後，在鐵水表面撒入保溫覆蓋劑。所述實施例1-3中，在鐵液的作用下，孕育劑與空氣隔絕，又有較高的靜壓力，純鎂氣化並能均勻通過鐵液，使得球化反應均勻穩定，鎂吸收率高，形成渣少且除硫效果佳，在球化反應結束後，撒入聚渣劑，扒渣後測量鐵水溫度，符合澆注溫度後，在鐵水表面撒入保溫覆蓋劑，即可利用該包直接進行隨流孕育澆注，基本消除了白口傾向。表1所示為實施例1-3所獲得的鑄件的性能參數，從表中可以看出鑄件的抗拉強度基本穩定在500Mpa左右，延伸率大於12.5％，鎂的吸收率由原來的55-60％提高到60％以上，球化等級在2級以上，球徑大小在6級以上，珠光體含量低於5％，這對鐵素體基體的球墨鑄鐵來說，是較為優質的機械性能；而且如果需要高韌性球墨鑄鐵，通過控制75SiFe的加入量和進行熱處理，能得到延伸率18以上的球墨鑄鐵；圖2為實施例1中獲得的金相組織圖片。表1殘S殘Mg終Si球化等級基體抗拉強度延伸率Mg吸收率實施例10.0090.0432.021級-49516.565％實施例20.0080.0392.211級珠54851662％實施例30.0100.0342.232級珠551015.560％當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp