感應電爐熔煉灰鑄鐵的SiC預處理工藝

張天旭

感應電爐熔煉灰鑄鐵的SiC預處理工藝

張天旭

感應電爐的冶金過程與沖天爐熔煉有本質上的差別，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鑄鐵件以來，生產前期依然采用與沖天爐相仿的熔煉工藝，前期所生產鑄件由于鑄件縮孔、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，石墨形態變粗變短，間距較大，增加共晶團數量，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、生產條件

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

SiC、FeS調整鐵液化學成分，SiC的加入時間為爐內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、試驗結果及分析

1. 對石墨形態的影響

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：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：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，是我公司產品T165零件。材質HT200，重量45kg。該件的主要壁厚為8～10mm，在先期生產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，共晶轉變時的過冷度大得多，先期生產的鑄件中在機加工過程中多數鑄件表現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%，我們對之后生產的兩批次40件進行加工跟蹤驗證，均無邊緣白口化的現象，且可加工性良好，徹底消除了該件機加工料硬的現象。

三、結語

（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：張天旭 ，河北宣化工程機械股份有限公司。