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感應電爐熔煉灰鑄鐵的SiC預處理工藝

張?zhí)煨?/p>

感應電爐的冶金過程與沖天爐熔煉有本質(zhì)上的差別，用感應電爐熔煉灰鑄鐵，其鐵液與沖天爐相比過熱度高，熔化保溫時間長，極易引起脫碳。相同化學成分、相同鑄型澆注成品的鑄件，比沖天爐的強度、硬度高，激冷白口傾向大，石墨長度較短，且易產(chǎn)生D、E型石墨，鐵液流動性較差，收縮增大，易引起各種鑄造缺陷（氣孔、冷隔、縮孔、縮松等）。我廠自2013年采用感應電爐生產(chǎn)鑄鐵件以來，生產(chǎn)前期依然采用與沖天爐相仿的熔煉工藝，前期所生產(chǎn)鑄件由于鑄件縮孔、縮松，以及加工過程中料硬等原因而造成的鑄件廢品率達10%以上，2014年我廠對灰鑄鐵用預處理劑SiC進行預處理，添加碳化硅以后，石墨形態(tài)變粗變短，間距較大，增加共晶團數(shù)量，改善鑄鐵的強度和硬度，減少孕育后的鐵液過冷度，改善了鑄件的可加工性。

一、生產(chǎn)條件

采用3t/h中頻感應電爐熔煉，爐料配比穩(wěn)定：生鐵20%、廢鋼40%、回爐料40%，加入適量的增碳劑、硅鐵、錳鐵、

SiC、FeS調(diào)整鐵液化學成分，SiC的加入時間為爐內(nèi)鐵液熔化過半時加入，抗拉強度與硬度的獲取均為f30mm的單鑄抗拉試棒上，試棒為呋喃樹脂砂造型。

二、試驗結(jié)果及分析

1. 對石墨形態(tài)的影響

如圖1、圖2所示，取樣均為抗拉試棒心部取樣。

圖1化學成分為：wC＝3.18%，wS i＝1.85%，wM n＝0.83%，wP＝0.043%，wS＝0.078%，未加SiC對鐵液進行預處理。石墨形態(tài)：片狀石墨分布屬A型，夾有少量C型石墨，石墨長度4～5級。

圖2化學成分為：wC＝3.20%，wS i＝1.83%，wM n＝0.86%，wP＝0.043%，wS＝0.076%，加入0.8%的SiC對鐵液進行預處理。石墨形態(tài)：片狀石墨分布屬A型，夾有少量C型石墨，石墨長度5～6級。

2. 對鑄鐵性能的影響

以電爐熔煉HT250做生產(chǎn)試驗，各爐次的配料相同以盡可能保證化學成分相同，鐵液出爐溫度為1515～1525℃，澆注溫度為1380～1430℃，包底0.3%硅鋇孕育劑進行孕育處理，檢測的化學成分及相對應的強度和硬度見附表。試驗結(jié)果表明，在相同的熔煉條件及相似的化學成分下，通過SiC進行預處理的鐵液與不經(jīng)過處理的鐵液相比其力學性能與硬度都有不同程度的提高。

3. 對鑄鐵可加工性的影響

如圖3所示，該件為0L59011左罩蓋，是我公司產(chǎn)品T165零件。材質(zhì)HT200，重量45kg。該件的主要壁厚為8～10mm，在先期生產(chǎn)中主要通過高硅碳比的方法改善其可加工性。由于感應電爐熔煉鑄鐵，過冷度大，白口傾向強，在碳當量相同的條件下，與用沖天爐熔煉的相比，共晶轉(zhuǎn)變時的過冷度大得多，先期生產(chǎn)的鑄件中在機加工過程中多數(shù)鑄件表現(xiàn)為鑄件邊緣處白口化，加工難度較高，只能對鑄件進行退火處理才能滿足機加工要求，我們通過提高碳當量及使用高硅碳比的方法均沒有收到良好的效果。后來我們對鐵液試行SiC預處理工藝并配合高硅碳比的方法進行工藝驗證，首先確定該件的化學成分與原來保持一致為wC＝3.20%～3.30%，wS i＝2.20%～2.30%，wM n＝0.80%，wP≤0.05%，wS＝0.05%～0.10%，預處理劑SiC的加入量依舊保持在0.8%，我們對之后生產(chǎn)的兩批次40件進行加工跟蹤驗證，均無邊緣白口化的現(xiàn)象，且可加工性良好，徹底消除了該件機加工料硬的現(xiàn)象。

三、結(jié)語

（1）在感應電爐熔煉灰鑄鐵的過程中用SiC對鐵液進行預處理，可以改善石墨形態(tài)及大小。

（2）用Si C對鐵液進行預處理，可以提高抗拉強度及硬度，在同條件下抗拉強度可以提高20～30MPa，硬度可以提高10～25HBW。

（3）用SiC對鐵液進行預處理，可以顯著地提高可加工性，減小鑄件白口傾向。

圖　1

圖　2

圖　3

化學成分與力學性能

20150122

作者簡介：張?zhí)煨?，河北宣化工程機械股份有限公司。