鐵水的冶金狀態(tài)對(duì)球化孕育處理效果及鑄造缺陷形成傾向有重要影響,研究基于原鐵水冶金狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)的球化孕育處理工藝的優(yōu)化控制與調(diào)節(jié)方法.選取有效特征參數(shù)表征原鐵水冶金狀態(tài),并建立一個(gè)綜合評(píng)價(jià)模型用于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中原鐵水合格冶金狀態(tài)確定和球化劑添加量的精準(zhǔn)計(jì)算.在球化處理、孕育處理和鑄件澆注之前,均設(shè)置球化、孕育效果測(cè)評(píng)與調(diào)控環(huán)節(jié),以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的閉環(huán)控制.動(dòng)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)主要由原鐵水冶金狀態(tài)調(diào)控子系統(tǒng)、球化處理與效果調(diào)控子系統(tǒng)、孕育處理與效果調(diào)控子系統(tǒng)和鐵水球化孕育終調(diào)子系統(tǒng)構(gòu)成.經(jīng)實(shí)驗(yàn)室條件下模擬運(yùn)行證明,基于原鐵水冶金狀態(tài)評(píng)價(jià)的動(dòng)態(tài)調(diào)控方法及系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)球墨鑄鐵球化孕育處理的優(yōu)化控制.
Mn、S對(duì)灰鑄鐵性能的影響及二者之間的平衡關(guān)系,對(duì)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:(1)S對(duì)灰鑄鐵的組織和性能的影響較大,尤其是在感應(yīng)電爐熔煉的條件下,鐵液中的w(S)量控制在0.06％～0.12％,強(qiáng)度、硬度好,白口傾向小,A型石墨增多,D、E型石墨減少,斷面均勻性得到改善;(2)灰鑄鐵中的w(Mn)量不宜超過(guò)0.8％,超過(guò)一定量后會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度下降;(3)Mn和S在灰鑄鐵中不能單純看作雜質(zhì)元素,對(duì)控制鑄件所需的佳顯組織和強(qiáng)度、防止某些缺陷都是必需的,S和Mn需保持正確的比例關(guān)系,在灰鑄鐵中應(yīng)滿(mǎn)足w(Mn)=1.7w(S)+a,且a值保持在0.5％～0.6％,效果好.

由于球墨鑄鐵的凝固特點(diǎn)—糊狀凝固方式,所以縮松不僅是它的固有缺陷,而且,采用傳統(tǒng)的工藝,很難完全。生產(chǎn)中常采用加冷鐵或冷鐵加水冷等方法,這樣把表層的縮松趕到鑄件內(nèi)部,機(jī)械加工后,縮松就不會(huì)暴露出來(lái)。但是隨著對(duì)鑄件質(zhì)量要求的提高,客戶(hù)不僅對(duì)鑄件的外觀有要求,而且對(duì)鑄件內(nèi)在質(zhì)量的要求也不斷提高。對(duì)生產(chǎn)的鑄件要求進(jìn)行無(wú)損探傷,這樣躲在鑄件內(nèi)部的縮松就會(huì)被發(fā)現(xiàn)。因此,從根本上鑄件內(nèi)部的縮松缺陷是今后企業(yè)所希望達(dá)到的目標(biāo)。本課題深入研究球墨鑄鐵的凝固特點(diǎn)和縮孔、縮松的形成機(jī)理,擬采用一種新工藝,從根本上球墨鑄鐵件的縮松缺陷,以提高球墨鑄鐵件的整體質(zhì)量。
本文是采用多種合金成分配制成多種球墨鑄鐵復(fù)合除縮劑,添加到不同的試塊中,利用超聲波無(wú)損探傷技術(shù)檢測(cè)試塊內(nèi)部縮松缺陷變化;對(duì)其斷面的進(jìn)行宏觀組織觀察;利用金相顯鏡觀察和分析了其觀組織變化,并對(duì)試塊的布氏硬度、強(qiáng)度和延伸率進(jìn)行了測(cè)定。 研究結(jié)果表明:通過(guò)改變除縮劑成分可減少或完全球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷:C型除縮劑能夠完全球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷,效果好。D型和H型除縮劑可以明顯減少鑄件內(nèi)部的縮松缺陷,G型和I型除縮劑使球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷明顯向上表面集中。曲軸試塊豎置時(shí),隨著加入量的增加,縮松缺陷整體向上表面集中,縮松缺陷面積先逐漸減少后又逐漸增加,不能完全曲軸試塊內(nèi)部的縮松缺陷;曲軸試塊橫置時(shí),底部左右兩側(cè)添加除縮劑并配合頂部加冒口的工藝方案,可完全球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷。各種球墨鑄鐵復(fù)合除縮劑對(duì)石墨的球化程度、鑄件的力學(xué)性能及珠光體含量均無(wú)明顯影響,但可使鑄件局部晶粒細(xì)化。

鑄鐵型材的凝點(diǎn)：鐵液在保溫結(jié)晶爐的水冷石墨結(jié)晶器中凝固成形。保溫爐中的鐵液具有相當(dāng)高的壓頭,并構(gòu)成足夠大的補(bǔ)縮系統(tǒng),使連鑄棒坯按順序凝固模式進(jìn)行。剛被拉出結(jié)晶器的棒坯表面具有一定厚度的凝殼,內(nèi)部仍為液態(tài)金屬,通過(guò)對(duì)其表面溫度的檢測(cè),調(diào)節(jié)相關(guān)工藝參量,控制拉坯速度,使出口區(qū)棒坯表面溫度相對(duì)穩(wěn)定,鑄坯凝殼厚度和液心大小也相對(duì)穩(wěn)定,連鑄生產(chǎn)便可穩(wěn)定連續(xù)進(jìn)行,這是理想的狀態(tài)。
汽車(chē)柴油機(jī)的制造者們從延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命出發(fā)，特別謹(jǐn)慎地考慮曲軸材料的選抒，當(dāng)度的貝氏體等溫悴火球鐵為了提高動(dòng)力重量比，渦輪增壓器的擴(kuò)大使用影響了材料的設(shè)計(jì)根據(jù)，裝有渦輪增壓器的排氣管的溫度提高到500一70。C，在這種條件下，氧化和蠕變強(qiáng)度變得重要了。具有優(yōu)良性能的球鐵正在取代灰鑄鐵應(yīng)用于排氣管，隨著溫度的提高，將更進(jìn)一步使用硅鋁合金球鐵。
造紙機(jī)工業(yè)利用了球鐵高的強(qiáng)度和高的性模數(shù)。例如與灰鑄鐵相比，球鐵的性模數(shù)高60%，設(shè)計(jì)壓力滾筒和干燥滾筒時(shí)能減少重量。同樣，球鐵(適當(dāng)加入鎳錮合金)軋輥應(yīng)用于鋼廠，比起鋼和冷硬鑄鐵來(lái)有較高的性能。用于高鉻鑄鐵的物理機(jī)能化學(xué)成分分析檢測(cè)的儀器在丈量控制沸騰床燃燒溫度的熱電偶保護(hù)管，其工作溫度為1000一1100℃，高鉻鑄鐵的化學(xué)成分對(duì)其物理抗磨機(jī)能、高溫抗氧化機(jī)能和高溫機(jī)械機(jī)能都有非常大的影響。