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            中頻爐熔煉高強度灰鑄鐵 A形石墨的控制

            作者:本站      時間:2019-09-04

            沖天爐改中頻爐熔煉 HT300鑄件 ,A形石墨數量只能達到 40%左右,遠遠低于原沖天爐熔煉的鑄 件中A形石墨數量 80%的情況,滿足不了材料使用的要求。通過調整爐料配比,改變材料成分,控制澆注溫度及 采取多級孕育等處理方式,使鑄件中穩定的獲得了60 75%的 A形石墨,滿足 了材料的使用要求。

             

            HT300的液壓油泵鑄件在 由沖天爐改用 中頻 感應 電爐生產時 ,產品試驗時出現容積效率不穩定 現象 ,通過液壓工程師各種試驗及對 比分析 ,最終 把關注點放在了油泵最關鍵的一對摩擦副材料上 , 而這對關鍵摩擦 副材料采用 的就是我公司 自行生 產的 HT300 口鑄鐵。我們將 中頻爐生產的鑄件與 公司所要求達到的 《液壓件鑄件驗收技術標準》進 行對 比后發現 ,材料中 A型石墨的含量遠遠達不到 標準所要求 80%的數量 ,為此 ,我們提 出控制鑄 件石墨型態 ,提高 A型石墨比率 的攻關課題。

             

            比原 沖天爐生產的鑄件以及公司技術標準 , 通過金相分析發現 ,我們現在 中頻爐生產 的鑄件 , 抗拉強度和基體組織 中珠光體含量等都能滿足標 準的要求 ,唯一不能達標 的是石墨形態 。原 沖天爐 熔煉的鑄件 A型石墨能達到標準所要求 80. 而現在 中頻爐熔煉生產的鑄件 A型石墨含量只能 達到 40%一50%左右 ,存在很多的 D、E形石墨如圖 1、圖 2。抽取 3件試驗不合格零件做化學成分分析 見表 1,金相檢測結果見表 2

             

            生產現狀及分析 2 改進前 2號試樣 50 A+50D、E 1)熔化設備為 1t中頻感應酸性爐襯 電爐。 2)每爐金屬料 1t,其 中廢鋼 300kg,廢鋼屑 100kg,回爐鐵 600kg,75硅鐵 8kg,65錳鐵 8 , 增碳劑 12kg,增硫劑 6kg 3)采用爐內孕育,75硅鐵在出鐵前加入電爐 內,攪拌熔解 ,加入量為 08%。 4)鐵液 出爐溫度 1460o=1480oC,澆注溫度.

             

            中頻電爐熔煉 的特點是鐵液過冷度與 口傾 向大,而 回用 的鋼屑大部分 40Cr、38CrMoA1、 20CrMnTi等合金鋼材料 ,反石墨化元素多 ,更 易產 D、E型石墨 ,而單次孕育的方式 ,隨著澆注時間 的延長 ,容易造成孕育衰退。

             

            圍繞如何提高鑄件 A型石墨的比率 ,有效控 制石墨形態 ,我們持續進行 了數 十次的全程跟蹤試 ,并從鑄件本體直接取樣進行基體組織和石墨形 態的檢測 ,通 過金相分析來指導試驗 ,試 圖找 出各 種不同控制條件下生產的鑄件與技術標準的差異 。 A型石墨需在冷卻速度較低 、過冷度較小的情 況下形成 ,呈均勻分布的彎 曲片狀 ,其長度 因鑄鐵 的生核條件和冷卻速率而不 同。根據 A型石墨的結 晶析 出原理和生長機制 ,通過控制爐料 配比、鐵液 的熔煉過程 、出爐溫度 、澆注溫度 、澆注時間以及后 期孕育處理等方法進行 了不 同的試驗。 首先 ,對爐料配比進行調整如下 Z18生鐵 50kg,回爐鐵 600kg,廢鋼 350kg,75硅鐵 7kg,65錳鐵 8kg,增碳劑 14kg,增硫劑 5kg。 不同的澆注溫度和孕育方法等 ,都會對石 墨形 態造成很大的影響。表 1和表 2為跟蹤試驗 的典型 比數據資料 ,把試驗的鑄件與實際產品性能試驗 結果結合起來 ,找到 了鑄件滿足產 品性能要求 的控 制方法 ,雖然離 A型石墨 80%的技術標準要求還有 點距離,但在中頻爐熔煉中運用常規手段穩定地 獲得 60 75%的 A形石墨(見圖 3、圖 4),還是值 得同行借鑒的。

             

            采用三級孕育處理方式,出鐵時用粒度為 5mm 10mm 75硅鐵隨流孕育 ,加入量為 045 ,轉 包時用粒度為 3rlm5mm 75硅鐵孕育 ,加入量 02%,澆注時用 4075硅鐵粉隨流孕育 ,加入 量為 005%。鐵液在 12min內必須澆注完畢 。多級 孕育能達到鐵液充分孕育的效果 ,有效防止孕育衰 退 ,降低鐵液的過冷傾 ,促使鐵液按穩定 系共 進行凝 固,對 石墨形態亦會 發生積極的影響 ,同時 還能細化 晶粒 ,提高組織 和性能的均勻性 ,降低對 冷卻速度的敏感性 ,使鐵液在很短的時間內形成大 量的均勻分布 的核心 ,細化 了共晶團和石墨 ,使 墨由枝 晶間狀 D、E型分布轉變成細小均勻 A 型分布,使鑄鐵的力學性能得到改善.

             

            由于早期 中頻爐熔 煉產生 D、E形石 墨的鑄件 和回爐鐵的再利用 ,很容易導致鑄件 D、E形石墨廣 泛存在的局面 ,應減少這種回爐鐵的使用量 。

             

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            鐵液出爐溫度控制在 1480cC1500oC左右 , 高溫過熱及長 的保溫時間 ,使初生奧 氏體形核 ,能使熔液內已有的異質核心消失或功能下降 , 使奧氏體晶粒數 目變少。同時增大了過冷度,不利 于石墨形核.

             

            石墨化元素(Si、Ni、Cu )可以提高穩定共晶 溫度 ,增大共 晶溫度 區間,從而增加 了碳的活度 ,提高石墨化能力 ,有利于 A型石墨的析出和生長 。碳 化物形成元素(如:V、Cr、Mo、W)恰恰相反,應該 嚴格控制 。

             

            定的硫含量能改善石 墨形態 ,并 細化共晶 ,能使石墨長度變短 ,端部變純 ,形態變得彎 曲, 因此能提高灰鑄鐵 的性能圈.

             

            高的澆注溫度過冷度大 ,不利于 A形石墨的形 ,要求鐵液出爐溫度 l4801500oC,澆注溫度 1300oCl360oC,尤其澆注溫度必須在這個區間 圍。

             

            通過試驗 ,我們用 中頻爐熔煉的方法能夠在 HT300鑄件 中將 A型石墨含量穩定的控制在 6o 75%之間,生產的鑄件 已能通過產 品的最終試車檢 ,能滿足產品性能的要求 。這些控制手段將制定 成標準后用于規范化生產。


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