采用覆砂金属型工艺生产QT6000_3球墨铸铁的试验[1]

中国铸造装备与技术1／2009

CFMT 图1阶梯试块形状

1#

2#

4#

3#

下上

5050

50

50

250

30

15

50

75

100

50

前段时间广州柴油机厂进行德国GL 船级社认证过程中，对QT600-3球墨铸铁件进行检验，技术要求为:球化率大于GB/T9441—1988所规定的90%，力学性能符合GB/T1348—1988单铸试块所规定的抗拉强度σb ≥600MPa ，伸长率δ≥3.0%;同时通过阶梯试块中不同位置取样检验球化率，采用单铸Y 型试块检验力学性能。针对如何提高球化率，查阅相关资料，决定采用覆砂金属型工艺、中频电炉熔炼、炉外脱硫和球化前进行预处理的综合工艺对QT600-3球墨铸铁进行生产试验。1试验方法

1.1

熔炼工艺

采用1.5t 中频熔炼炉熔炼原铁液，炉衬材料为

硅砂；用邢台生铁和废钢按一定比例熔炼至1450℃时取蘑菇样，用SPECTRO 光谱分析仪检测铁液化学成分后，使用75SiFe 、增C 剂和脱硫剂进行调整，使

原铁液化学成分达到以下要求：

3.65%～3.75%C ，1.20%～1.30%Si ，≤0.30%Mn ，≤0.060%P ，≤0.015%S ；升温至1460+10℃预处理后出炉，在球化处理包内加入1.0%H -2型球化剂（7.78%Mg ，3.52%RE ，41.8%Si ）和0.60%的电解铜进行球化处理，同时加入0.80%75SiFe （粒度0.3~1mm)进行孕育处理。1.2浇注阶梯试块

采用覆砂金属型铸造工艺，将球化孕育好的铁液浇注成如图1所示的阶梯试块。

1.3

试样制备

按图1中所示位置1#、2#、3#和4#用线切割的方法将阶梯试块切割成10mm ×10mm ×20mm 的长方

块试样，以备在XJG-05金相显微镜观察球化率用。2试验措施分析

2.1

采用覆砂金属型铸造工艺[1]

采用覆砂金属型铸造工艺，铸型没有退让性，石

墨化膨胀可以被利用来弥补铁液冷却凝固的收缩，形成的铸件组织致密；同时由于冷却速度快，球化率和石墨大小都能提高1~2级别。因此根据阶梯试块的形状，经过分析确定金属型四周壁厚为阶梯试块壁厚的1.6倍，即80mm ；树脂砂层厚度为8mm 。2.2采用中频电炉熔炼和炉外脱硫工艺

电炉熔炼是现代重要的铸铁熔炼设备之一，它可以准确地控制铸铁的成分和获得高温铁液。铁液中的硫与球化元素有很强的化合能力，生成硫化物或硫氧化物，不仅消耗球化剂，造成球化不稳定，而且还使夹杂物数量增多，导致铸件产生缺陷，此外，还会使球化衰退速度加快。因此，当铁液温度达到

采用覆砂金属型工艺生产QT6000-3球墨铸铁的试验

An Experiment of Production of S.G.Cast Iron QT6000-3

with Sand Coated Permanent Mold

柯志敏关敏权李建辉（广州柴油机厂，广州５１０３７１）

摘要：采用铁型覆砂铸造工艺、中频电炉熔炼和炉外脱硫技术、球化前预处理工艺以及控制铁液中残留稀

土和镁含量等手段进行了QT600-3球墨铸铁件生产前的试验，并获得成功。

关键词：球墨铸铁，球化率，铁型覆砂铸造，预处理工艺中图分类号：TG255;文献标识码：B ；文章编号：1006－9658（2009）01－2收稿日期：2008－10－30文章编号：2008－139

作者简介：柯志敏（1980-），男，工程师，主要从事车间现场管理和铸

铁熔炼工作

32

中国铸造装备与技术1／2009CFMT 1450℃时，在专用脱硫铁液包内加入1.2%的FL-II 型脱硫剂进行吹氮气搅拌脱硫，反应时间5min ，使铁

液S ≤0.015%，以保证更好的球化。2.3球化前采用预处理工艺[2]

在球化反应前，通过加入预处理剂，将铁液中的O/S 控制在较低和稳定的水平，并形成稳定的形核质点，为球化反应提供良好的条件的方法称为预处理。在铁液温度达到1460+10℃后，在炉内铁液表面加入0.35%粒径为2~6mm 的Inoculin390进行预处理，搅拌后出炉球化孕育处理。

2.4

控制铁液中残留稀土和镁含量[3]稀土在球化处理过程中作用：一方面，稀土元素的化学性质非常活泼，几乎与所有的元素都能起作用，与氧、硫等有很强的亲和力，从和硫氧的生成热看，稀土的脱氧与脱硫能力比镁强，因此稀土元素与铁液中氧及SiO 2反应生成熔点很低、密度较小的稀土硅酸盐，同时稀土还和铁液中FeS 反应生成稀土硫化物CeS ，从而降低反石墨球化元素S 的含量;另一方面，稀土起到球化作用，提高石墨的圆整度，但稀土残留量超过一定数值后，石墨形状会受到破坏，产生石墨畸变，因此要控制好稀土的残留量。实验表明：当RE 残留为0.020%~0.040%时，球化率可达到1~2级;镁也具有脱氧与脱硫能力，主要起球化作用，故Mg 残留∶RE 残留=（1.2~1.5）∶1较为合理。3

试验结果

阶梯试块的化学成分（SPECTRO 光谱分析仪分析结果）见表1。阶梯试块对应单铸Y 型试块（树脂砂造型）的金相组织和力学性能见表2。通过XJG-05大型金相显微镜（放大倍数100）观察图1中不同取

样位置，1~4#的球化率如图2~5和表3所示。

4

结论

（1）覆砂金属型铸造作为特种铸造，用于生产球墨铸铁具有明显的优势，配套小型中频电炉熔炼，炉前先进的检验设备，控制好原铁液化学成分，使稳定生产90%以上球化率的球铁铸件成为可能。

（2）球化前的Inoculin390预处理，降低铁液中的O 和S ，为球化处理铁液提供良好的基础，同时形成大量的形核核心[2]，是提高球墨铸铁球化率有效措施之一。

（3）必要的炉外吹氮气搅拌脱硫工艺，使原铁液中的S 含量大幅度降低；在S ≥0.015%前提下，在低球化剂加入量时，既能保证良好的球化质量，又能控制好铁液中的残留稀土和残留镁含量，以便获得高球化率的球铁。

（4）采用试验中的工艺，完成我厂德国GL 船级社的认证工作；同时也将其用于生产QT600-3材质的G32柴油机飞轮、ZC50打桩机活塞和320柴油机活塞，均取得满意的生产结果。

参考文献

[1]

沈永华.铁型覆砂铸造生产的等温淬火球墨铸铁坯件[J].铸造，2008（4）:317-320.

[2]陈子华.预处理技术在球铁生产上的应用[J].现代铸铁，2008（1）:54-59.

[3]柯志敏.稀土对曲轴金相组织和力学性能的影响[J].铸造设备研究，

2006（6）:29-30，53.图54#处球化率

图43#处球化率图21#处球化率图32#处球化率

表3不同处试样的球化率

编号球化率（%）

石墨大小

1#处试样9572#处试样9373#处试样9274#处试样

92

6

表1化学成分（w B %）

C Si Mn P S Cu

RE 残留Mg 残留

原铁液 3.72 1.260.260.0460.010处理后

3.53

2.58

0.25

0.045

0.007

0.62

0.029

0.037

元素表2金相组织和力学性能

球化等级石墨大小珠光体数量（%）铁素体数量（%）抗拉强度/MPa 伸长率（%）硬度HB 3

6

余

＜10

785

6.9

269

33