蠕化處理包堤壩對(duì)蠕化處理的影響及其對(duì)策

張志剛，劉春雷

（玉柴機(jī)器股份有限公司鑄造廠，廣西玉林537005）

·應(yīng)用研究·

蠕化處理包堤壩對(duì)蠕化處理的影響及其對(duì)策

張志剛，劉春雷

（玉柴機(jī)器股份有限公司鑄造廠，廣西玉林537005）

通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程中不同形式蠕化處理包對(duì)質(zhì)量穩(wěn)定情況的對(duì)比，分析探討了蠕化處理包的堤壩和凹坑及形狀對(duì)穩(wěn)定蠕化處理過(guò)程的影響，確定了最佳的蠕化處理包凹坑的形狀。實(shí)踐證明，具有一定高度的堤壩，加上一定深度凹坑和形狀的包，對(duì)穩(wěn)定和提升質(zhì)量有一定的指導(dǎo)作用。

蠕化處理包；堤壩形狀；蠕化處理

玉柴機(jī)器股份有限公司鑄造廠從2006年批量生產(chǎn)蠕鐵以來(lái)，產(chǎn)品包括6M、6L缸蓋及曲軸箱等，鑄造廠經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐，通過(guò)改進(jìn)蠕化處理包的形式，穩(wěn)定了蠕化處理過(guò)程，蠕鐵質(zhì)量控制水平達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

1 改進(jìn)前的蠕化處理包

當(dāng)前廣泛使用的蠕化處理包結(jié)構(gòu)形式如圖1，有一定的高徑比（H∶D=1.2～1.5∶1）。蠕化處理包過(guò)程示意圖見(jiàn)圖2，蠕化劑放置包底堤壩（高度為H2），鐵液沖入包底，經(jīng)過(guò)堤壩緩沖越過(guò)堤壩，沖擊加熱蠕化劑，進(jìn)行一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，得到一種類(lèi)似球鐵的低球化率、較高蠕化率的鑄鐵形式。

普通蠕化處理包是在包底約1/3位置加一個(gè)堤壩，分為蠕化劑放置區(qū)和鐵液沖入?yún)^(qū)，由于使用含Mg蠕化劑，Mg與高溫鐵液反應(yīng)過(guò)程不斷促使鐵液翻滾攪拌。但反應(yīng)的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間往往波動(dòng)較大，致使蠕化質(zhì)量難以穩(wěn)定，處理后的鐵液蠕化率穩(wěn)定性差。

圖1 蠕化處理包示意圖

圖2 鐵水沖入示意圖

2 改進(jìn)后的蠕化處理包

圖3是鐵液傾入蠕化處理包內(nèi)后，不經(jīng)堤壩阻擋直接沖入覆蓋蠕化劑上進(jìn)行反應(yīng)。其特點(diǎn)是鐵液對(duì)蠕化劑的沖擊小，反應(yīng)開(kāi)始的時(shí)間快。

圖4蠕化處理包是在圖1基礎(chǔ)上改進(jìn)的型式，鐵液沖入包內(nèi)之后，鐵液需要經(jīng)過(guò)小的堤壩，鐵液對(duì)蠕化劑的沖擊較輕，使反應(yīng)開(kāi)始時(shí)間比圖3蠕化處理包時(shí)間延后。

圖3 改進(jìn)1型堤壩

圖4 改進(jìn)2型堤壩

圖5是是在圖4包堤壩基礎(chǔ)上增加堤壩高度，目的是減弱鐵液越過(guò)堤壩的沖擊力，使反應(yīng)更為穩(wěn)定。

圖6是在圖5的基礎(chǔ)上，改進(jìn)包底沖入?yún)^(qū)和反應(yīng)坑的形狀。

為了避免反應(yīng)過(guò)程中蠕化劑因高溫熔融粘附在包壁，減少蠕化處理失敗，把包底的堤壩改進(jìn)為圓弧狀（見(jiàn)圖7），使蠕化劑充分反應(yīng)，減小包壁尖角部位處的蠕化劑粘包的可能性，從而降低因蠕化失敗而導(dǎo)致出現(xiàn)片狀石墨的幾率。

圖5 改進(jìn)3型堤壩

圖6 包底俯視圖

圖7 最后采用的包底結(jié)構(gòu)

3 各種包底結(jié)構(gòu)對(duì)蠕化處理影響

普通包底結(jié)構(gòu)：其特點(diǎn)是在現(xiàn)有的處理包基礎(chǔ)上增加一個(gè)耐火磚形成堤壩，制作形式簡(jiǎn)單，各廠普遍使用。缺點(diǎn)是反應(yīng)快，Mg的吸收率偏低，蠕化劑消耗量偏多，與改進(jìn)后蠕化處理包相比，相同的蠕化劑要多消耗0.1%～0.2%，在生產(chǎn)過(guò)程受出鐵影響較多，容易在生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)異常波動(dòng)，特別是在鐵液沖入?yún)^(qū)容易出現(xiàn)蠕化反應(yīng)死區(qū)，蠕化均勻性差。其原因是堤壩形式簡(jiǎn)單，鐵液沖入后容易翻滾到蠕化劑坑，使蠕化劑在鐵液液面尚未上升到一定高度即開(kāi)始反應(yīng)，使蠕化劑吸收率及蠕化處理效果穩(wěn)定性降低。

圖3的處理包：鐵液沖入?yún)^(qū)提高，鐵液沖入后，隨即進(jìn)入蠕化劑坑，很快覆蓋蠕化劑，其結(jié)果有兩種可能：一種可能是使蠕化劑很快反應(yīng)，另一種可能是蠕化劑被鐵液覆蓋后，變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，由于受鐵液壓力控制，反應(yīng)延遲。兩種可能都會(huì)發(fā)生，較難控制，一般不采用。

圖4的處理包：即在圖3的基礎(chǔ)上筑一個(gè)高差較小的堤壩，高度30 mm～50 mm，減緩初股鐵液對(duì)蠕化劑的沖擊作用，使鐵液延時(shí)進(jìn)入蠕化劑坑，使其反應(yīng)較為均勻充分，其缺點(diǎn)與圖3的處理包接近，蠕化反應(yīng)時(shí)間依然提前，鐵液沖入包內(nèi)后反應(yīng)結(jié)束時(shí)間較早。

圖5的蠕化處理包：在圖4的基礎(chǔ)上增加堤壩的高度，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程堤壩高100 mm，蠕化劑坑深200 mm，結(jié)果是延長(zhǎng)鐵液越過(guò)堤壩的時(shí)間，實(shí)際驗(yàn)證表明，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間最佳，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)間一般在出鐵量為1/3～1/2時(shí)，結(jié)束時(shí)間在出鐵完成后5 s。而用其他形式的蠕化處理包反應(yīng)時(shí)間一般偏離這個(gè)范圍。統(tǒng)計(jì)1 000包鐵液處理結(jié)果顯示，蠕化率在80%～95%的概率可以達(dá)到95%以上。

上述對(duì)比試驗(yàn)參照生產(chǎn)實(shí)際采用稀土硅鐵+稀土鎂硅鐵合金（含鎂量5%～6%）復(fù)合蠕化劑，二者按一定比例（稀土硅鐵：稀土鎂硅鐵≈0.8～1.0）配比并根據(jù)原鐵水S含量決定加入量，稀土鎂硅合金放在蠕化劑坑內(nèi)，其上覆蓋一定數(shù)量的硅鐵孕育劑，上述各種合金倒入坑內(nèi)不舂緊。蠕化處理后采用倒包法進(jìn)行二次孕育（孕育劑是硅鐵），出鐵量偏差控制在1.5%之內(nèi)，控制出鐵溫度（什么溫度？蠕化處理溫度）在1 480℃～1 500℃，原鐵水成分（未經(jīng)蠕化處理的鐵水）控制范圍：ω（C）=3.6%～4.0%，ω（S）= 0.015%～0.028%，ω（Si）=1.6%～2.0%，ω（Mn）=0.35% ～0.4%，ω（Cr）＜0.1%，ω（Cu）=0.4%～0.6%，ω（Sn）＜0.05%，蠕化處理包容量為2 t，高經(jīng)比1.5：1，對(duì)圖4的改進(jìn)2型堤壩包即深坑低堤壩蠕化處理包和圖5的改進(jìn)3型堤壩包即深坑高堤壩蠕化處理包試驗(yàn)驗(yàn)1 d中處理過(guò)程出現(xiàn)異常情況統(tǒng)計(jì)如表1。

分析其反應(yīng)過(guò)程，改進(jìn)3型堤壩包實(shí)際上利于球化處理，及容易增加蠕化劑的吸收率，在蠕化劑加入量相當(dāng)情況下，因其吸收情況好，本質(zhì)上降低了蠕化率，增加了球化不均勻的傾向。改進(jìn)2型堤壩包蠕化劑吸收情況略差，引起的結(jié)果是容易產(chǎn)生欠蠕化，在同樣的蠕化劑加入量情況下，蠕化率偏高，易引起片狀石墨甚至灰化傾向。不過(guò)按照兩種包出現(xiàn)異常的概率來(lái)看深坑包主要是引起球狀石墨增多，而圓弧包卻有灰化的危險(xiǎn)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制的要點(diǎn)，改進(jìn)3型堤壩包要加蠕化劑量和圓弧包量有所考慮。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)驗(yàn)證上述分析的正確。蠕化處理是蠕鐵處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，蠕化處理包的形式是穩(wěn)定蠕化處理的關(guān)鍵。因此根據(jù)處理包形狀不同，在生產(chǎn)中實(shí)踐中根據(jù)他們的特點(diǎn)，穩(wěn)定生產(chǎn)高質(zhì)量的蠕鐵缸蓋產(chǎn)品。

表1 處理過(guò)程異常問(wèn)題統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論

1）適當(dāng)?shù)牡虊胃叨扔兄诜€(wěn)定蠕化劑反應(yīng)的起止時(shí)間，確保蠕化處理質(zhì)量；

2）適當(dāng)改變鐵液沖入?yún)^(qū)和蠕化劑放置坑的形狀，有利于蠕化劑的充分反應(yīng)以及增加鐵液反應(yīng)的均勻性，對(duì)提高蠕化處理質(zhì)量有利；

3）增大堤壩與沖入?yún)^(qū)的圓弧過(guò)度，能夠避免蠕化劑粘包和減少蠕化處理失敗概率。

The Influence of dam on Vermicularizing Treatment and Its Countermeasure

ZHANG Zhi-gang,LIU Chun-lei
（Foundry works of Yuchai Machinery Co.,Ltd,Yulin Guangxi 537005，China）

The purpose of this paper is to determine the optimal dam shape of Vermicularizing treatment package by exploring the influence of the shape of the dam on the stability of vermicularizing process.Through the production verification,the dam with certain height and arc at the end of vermicularizing package provides a steady quality and better applications in production and enhances the quality of vermicular iron.

CGI，demodex treatment,dams

TG25

A

1674-6694（2010）04-0043-02

2010-07-19

張志剛（1981-），男，助理工程師，主要從事現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理的工作。