可锻铸铁管件铸造工艺规程.docx
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可锻铸铁管件铸造工艺规程
可锻铸铁管件铸造工艺规程
2011年2月
一、坩埚修筑工艺规程
二、工频感应电炉熔炼工艺规程
三、浇注工艺规程
四、铸件清理工艺规程
五、可锻铸铁管件热处理工艺规程
一、坩埚修筑工艺规程
1修筑坩埚用模具
修筑坩埚用模具见图1-1:
图1-1修筑坩埚用模具
2修筑坩埚用耐火材料
可锻铸铁熔炼一般使用酸性硅质炉衬。
酸性硅质炉衬化学成分(质量分数,%)SiO2>98,Al203<0.2,Fe203<0.5。
3硅砂坩埚耐火材料配比
硅砂坩埚耐火材料配比见表1-1
表1-1修筑坩埚用耐火材料配比
序号
硅砂(质量分数,%)
粘结剂(质量分数,%)
备注
6-12
号筛
12-20
号筛
20-40
号筛
40-140
号筛
140号筛
以上
硼酸
(工业用)
水
水
玻璃
1
30
40
10
20
1.5
1.8
主要用于炉底和炉壁
主要用于炉口
2
38
12
35
15
1.8
2-2.4
主要用于炉底和炉壁
主要用于炉口
3
15
8
15
24
38
3.0
1-1.5
4-5
主要用于炉底和炉壁
主要用于炉口
4坩埚大修操作要点
4.1在感应线圈内圆表面、胶木垫块以及轭铁内侧涂上绝缘漆:
若有损坏,待修补好后涂硅有机漆或酚醛绝缘漆。
4.2在感应线圈内圆表面以及轭铁内侧、轭铁底部的耐火砖面上垫上隔热绝缘层:
要尽量使各绝缘层不发生裂缝等现象,以保证每层绝缘效果,若有裂缝应用同种材料垫补上。
常见的隔热绝缘层的形式见图1-2:
图1-2隔热绝缘层的形式
4.3填筑坩埚底部:
逐层用捣固平锤紧实,通常,第一层浮材料可铺100mm,以后每层都不宜超过50-60mm,最后应高出炉底10-30mm,在用平锤捣实后刮平,炉底应保持水平。
4.4安置钢坩埚模:
在安置钢坩埚模时,使炉衬壁厚尽可能均匀,当钢坩埚模安置好后,可在其中放入一块起熔体,以把它压牢。
4.5填筑坩埚壁:
填筑方法与填筑坩埚底部同。
4.6填筑炉口和炉嘴:
先涂以适量水玻璃,然后填筑,并用小锤子打结实。
通常,炉口、炉嘴应具有外高内低的斜面,以防金属液外溢。
5坩埚烘烤和烧结
坩埚烘烤和烧结时,通常采用“空炉低功率慢升温”的办法,缓慢地升温到钢坩埚模即将软化时,约1100℃左右,然后投入第一炉炉料继续进行烧结。
烘烤烧结时间可参见图1-3和表1-2。
图1-3工频感应电炉硅砂坩埚烘烤烧结规范实例
I-室温加热至900℃,时间12h,平均升温1.3℃/min,目的是为了排除硅砂的水分,并使部分硅砂进行转变。
Ⅱ-由900℃加热至1100℃,时间8h,平均升温0.4℃/min,目的是使坩埚温度上下均匀。
Ⅲ-由1100℃加热至1300℃,时间l0h,平均升温0.3℃/min,目的是使坩埚初步烧结。
Ⅳ-由1300℃加热至1480℃,时间l0h,平均升温0.18℃/min,目的是使坩埚烧结到一定的厚度,具有相当的强度,能经受住铁水的搅拌和加料的冲击。
表1-2硅砂坩埚烘烤烧结时间参考
炉子容量/t
O.15
0.5
1.5
3
5
10
烘烤时间/h
7-9
8-10
10-11
12-16
12-18
24-30
烧结时间/h
3-5
3-5
4-6
5-7
8-10
12-14
二、工频感应电炉熔炼工艺规程
熔炼铁水牌号:
KTH300-06,内控为KTH330-08。
铸件平均壁厚≤10mm。
1加起熔体
如果是冷炉或炉内没留铁水时,应先加入起熔体,以加快熔化速度通常起熔体是整块状的,也可用几块较大的铁料进行代替。
如果起熔体的尺寸较小,则可将它靠近炉壁放置,否则熔化速度会大大减慢。
2加炉料
为加快熔化速度和减少损耗,通常熔点较低、元素烧损较小的炉料先加,熔点较高、元素烧损较大的炉料后加,铁合金应最后加入加料时须特别注意,冷湿炉料和镀锌炉料要加在其他炉料上面,让其慢慢进入铁水中,以避免铁水飞溅。
3进行通电熔化
炉料加入后,即可通低电压进行预热,然后再改用高电压送电,以使起熔体和炉料自下而上地慢慢加热和融化
在熔化过程中,应经常观察坩埚的侵蚀情况和炉子功率表,若有漏炉危险时,应立即停止熔化。
4进行炉前质量控制
分析化学成分,观察三角试块断面,测定铁水温度,观察气体及炉渣情况等。
分析化学成分控制范围见表2-1
表2-1分析化学成分控制范围
C
Si
Mn
P
S
Cr
2.6-2.9
1.4-1.9
1.7S+0.2
≤0.1
≤0.2
≤0.06
5出炉
出炉时,应根据下一炉的情况而决定炉内留或不留铁水,如材质不变或类似,应留部分铁水。
熔炼结束炉内一般不宜留下铁水以防炉子上下温差较大,坩埚容易产生裂纹。
出铁温度控制范围1420-1450℃。
6孕育工艺
6.1孕育剂加入量
出铁时在铁水包中加入铝-铋复合孕育剂,加入量为:
质量分数(AI)0.010-0.015%+质量分数(Bi)0.006%-0.015%。
6.2孕育剂后时间
孕育处理后应在6-8min内浇注完毕。
三、浇注工艺规程
l浇注前的准备
1.1浇注工必须全面熟悉所浇注铸件的工艺文件。
浇注前应了解浇注顺序、所需铁水牌号、重量以及铸型的分布情况。
1.2检查修包质量并进行烘干预热。
1.3清除浇注通道的不安全因素。
1.4备好保温聚渣、引火、堵铁等材料以及挡渣、扒渣、堵铁等工具。
1.5备好倒剩余铁水用的砂坑或砂型。
2浇注
2.1出铁之前应检查浇包的安全装置是否安装到位,确保安全装置有效。
2.2按浇注顺序、工艺要求进行浇注。
2.3第一次盛铁水的浇包,如发现沸腾现象应立即停止出铁水,该包铁水不许浇注铸件,可浇回火箱或作回炉料。
2.4出铁时,铁水不得冲在包壁上,出铁完毕应清除表面熔渣,必要时用草灰等材料覆盖保温。
2.5浇包中铁水面应低于包口30毫米以上,运送铁水时应确保安全装置有效。
2.6浇注温度不得低于1380℃。
2.7浇注时应有挡渣措施,浇包嘴尽量接近浇口杯,浇口杯应保持充满并不得引起铁水飞溅或产生旋涡。
2.8浇注时如发生铁水猛烈沸腾时,应立即停止浇注。
3安全注意事项
3.1车间应制定浇注安全技术规则并设专人检查。
3.2遵守浇注安全技术规则,工作时应穿戴好工作服、防烫皮鞋、手套、帽子、防护眼镜等。
3.3浇注时不得用眼睛正视冒口。
3.4挡渣人员不得位于浇包嘴正面操作。
3.5浇注完毕后应全面检查,清理场地,并熄灭火源。
四、铸件清理工艺规程
1铸件清理工艺规程
1.1技术要求
1.1.1清理后的铸件外表面上,一般不允许有粘砂、氧化皮和影响零件装配及影响外表美观的缺陷。
1.1.2铸件内腔应无残留砂芯块、.芯骨和飞边、毛刺等多肉类缺陷。
1.1.3机械加工基准面(孔)或夹固面应光洁平整。
1.1.4铸件几何形状必须完整,非加工面上的清理损伤不应大于该处尺寸偏差,加工面上的损伤不应大于该处加工余量的1/2。
1.1.5根据铸件验收技术条件规定错箱允许不修的极限值,数值可参见表4-1:
表4-1允许错箱量(mm)
铸件分箱面长度
非加工表面
加工表面
<100
<0.6
均不大于加工余量的1/2-1/3
101-250
<1
251-500
<1.5
501-1250
<2
>1250
<2.5
1.1.6铸件表面允许存留的浇冒口、毛刺、多内残余量,数量可参见表4-2:
表4-2允许存留的清铲残余量
类别
非加工面
加工面
凸出高度
占所在表面积的百分数%
凸出高度
mm
占所在表面的
百分数%
外表面
非外表面
外表面
非外表面
浇冒口残余量
0-0.5
<2
-
-
<2-4
-
毛刺残余景
0
<2
-
-
<1-2
-
胀砂残余量
<1
<2
2
4
<2
<15
多肉(渗出物)
残余量
<1
<2
-
-
<2
-
1.2工艺规程
1.2.1铸铁件清理工艺路线
根据铸铁件的含合金种类、形状尺寸及重量等因素具体确定清理工艺路线。
以下列出可锻铸铁清理工艺路线。
落砂及除芯—去除浇冒口—去飞边、毛刺—初检—热处理—断口检验—表面打磨—检验。
1.2.2操作要点
1.2.3应根据选定的工艺路线和清理设备,对各工序提出其具体要求,以作为控制工序质量的依据。
1.3检查
1.3.1定期检查清理设备及主要清理工具的工作情况,若发现有影响质量的现象,应及时采取措施。
1.3.2严格按企业制定的清理技术要求检查铸件清理质量。
1.3.3凡属表面清理不合格的铸件,允许重新清理,但必须再次检查。
1.4安全注意事项
1.4.1应制定清理设备及主要清理工具的安全操作规程,如:
清理滚筒、砂轮机等。
1.4.2操作人员必须熟悉安全守则及设备安全操作规程,一般需经企业考核合格后方可进行操作。
1.4.3清理滚筒、砂轮机等清理设备,均应安装足够的通风吸尘装置,应将粉尘量控制在环保允许值内。
清理工艺路线中各工序的操作要点如表4-3所示:
表4-3铸件清理工序操作要点
序号
工序名称
工序控制要点
操作注意事项
1
落砂
除芯
应根铸件技术要求规定开箱时间。
一般铸件打箱温度小超过300-500℃。
易裂、易变形铸件应低于200-300℃。
1铸件在红热状态不得相互叠放。
2刚落砂的铸件不得真接与冰、雪、
水激冷物接触。
2
去除
浇胃口
1应规定去除浇口的方法。
2控制浇冒口的残留量不超过允许值。
1浇冒口应经滚筒清砂然后送到炉料
堆放处。
2手工去除冒口时应注意锤击方向。
五、可锻铸铁管件热处理工艺规程
1退火炉
连续式隧道炉,沿长度方向分为升温区、第一阶段石墨化区、中间阶段冷却区和第二阶段石墨化区。
在第一阶段石墨化区炉侧有燃烧室,可喷煤粉、油或天然气燃烧,也可采用燃煤机。
热气流逆台车前进方向而行,在台车入炉端经烟道排出。
连续式隧道炉具有生产率高、炉内温差小、能耗低的特点。
2装箱要点
退火箱成叠按行按列放置于台车上。
每叠有若干箱组成,箱高一般为150-250mm,每隔2-3箱用中间隔板分成几层,以免铸件相压发生挠曲变形。
箱内铸件应放平稳,整齐排列,留有膨胀间隙。
除个别情况下易变形的铸件要填砂支撑外,一般不必填砂。
每层中,长而大的铸件放下部,轻薄的铸件放上部,为了提高装载量,尽量套装。
此外,应根据炉内各处温度的不同安排不同铸件:
在高温区,箱内装厚大件,在低温区,箱内装薄小件。
为了使退火箱四周能均衡受热,每叠之间应有150-200mm的火道,边箱与炉墙间留有200-250mm距离,底箱四角用耐火砖垫起200mm高度。
低位火口对准火道,绝不能直冲退火箱;高位火口应高于退火箱,以利于火力畅通,直抵炉门。
炉内应设置必要的测温点,并在炉温较低部位放取样盒。
拉力试棒一般放在中温区的退火箱内。
为了防止透火,退火箱间应以旧砂和黄泥混合物封严。
3退火工艺要点
铁素体可锻铸铁的退火工艺要点
铁素体可锻铸铁的退火一般分为升温、第一阶段石墨化、中间阶段冷却、第二阶段石墨化和最后阶段冷却五个阶段,各阶段的变化和工艺要点如下:
3.1升温
组织变化:
铸坯组织为珠光体十莱氏体。
当温度超过共析转变温度后,珠光体转变为奥氏体,即实现奥氏体化。
此时组织为奥氏体十共晶渗碳体,其中共晶渗碳体仍保持原铸态莱氏体中的形态。
但温度在850℃以后,渗碳体已有少量分解(破碎),并可见有较多的细小石墨出现。
工艺要点:
3.1.1铸坯不许有灰点。
3.1.2300℃以前应缓慢升温,以利排除炉内潮气和烘干封箱泥口。
3.1.3300℃后可加速升温,升温速度取决于退火炉的升温能力,一般为60-150℃/h。
结构复杂的铸坯在过快的升速下,会因应力而开裂
3.1.4升温阶段,要把退火炉前部的烟道小闸拉开,以减少前后温差
3.1.5升温阶段可作300-450℃或750℃的预处理,以增加石墨化核心数。
3.1.6烧煤炉难以实现低温保温的预处理,但当升温通过300-450℃有若干小时时,也可起到增加石墨化核心的作用
3.2第一阶段石墨化
组织变化:
共晶渗碳不断溶人奥氏体而逐渐消失,团絮状石墨相应而生。
本阶段完成时,组织为奥氏体十团絮状石墨。
工艺要点:
3.2.1一般采取烧烧停停的高温保温方式,温度多取920-980℃。
当炉温均匀性差时,最好不超过960℃。
否则高温区箱内,铸件晶粒粗大,石墨形态恶化
3.2.2第一阶段石墨化后期,停止加热,烟道闸板全部关死,保温1-2h
3.2.3.本阶段退火时间,由取样观察断口或金相检验共晶渗碳体全部分解与否而定。
时间过长有害无益。
3.3中间阶段冷却
组织变化:
冷却降温时,因奥氏体中碳溶解度降低而析出过饱和的碳,沉积于已有的石墨上,使之略有长大。
若冷却至共析温度以上,组织仍为奥氏体十团絮状石墨;若冷却至共析温度以下,则组织为珠光体+团絮状石墨。
工艺要点:
3.3.1第一阶段石墨化结束,立即打开冷却孔和开启大小闸门降温。
必要时吹风冷却。
冷却时间一般为3-4h
3.3.2炉内冷却速度一般不会超过90℃/h,因此不会出现二次渗碳体。
3.4第二阶段石墨化
组织变化:
中间阶段冷却至共析温度以下实行低温保温,使珠光体分解,得到铁素体十团絮状石墨的组织。
也可中间阶段冷却至共析温度以上,缓慢冷却通过共析温度区域,使奥氏体按稳定系统转变,最终也得到铁素体十团絮状石墨组织。
工艺要点
3.4.1电炉可由温度自动控制系统实现710-730℃的低温保温方式进行第二阶段石墨化。
3.4.2煤炉一般则是中间阶段冷却到760℃,封炉缓慢炉冷到700℃,实行所谓缓慢滑降方式进行第二阶段石墨化。
一个保温性能好的退火炉,完全不必再供热,可使冷却速度控制在2-6℃/h,保证第二阶段石墨化所需的时间。
3.4.3如本阶段需再加热才能保证缓慢的冷却速度,不但增加燃料消耗,而且会延长第二阶段石墨化的时间。
生产中应予避免。
3.5最后阶段冷却
组织变化:
无变化。
工艺要点
3.5.1第二阶段石墨化完成后,炉冷至650℃,再出炉空冷。
3.5.2如出炉过晚,在通过550-400℃时冷却缓慢,会产生回火脆性。
3.5.3在夏季,散热条件差的车间,为防止出炉冷却中出现回火脆性,可采取风机吹风,强迫降温的办法。
4技术要求
4.1根据铸件验收技术条件,确定热处理方式应达到的技术指标如表5-1所示:
表5-l热处理技术要求
材
质
热
处
理
方
法
目
的
机械性能
金
相
组
织
抗拉强度
σb(MPa)
延伸率
σ(%)
硬度
HB(≯)
可
锻
铸
铁
退
火
石
墨
化
330
8
150
铁素体十
团絮状石墨
4.2表中数据取自随炉试棒,试棒必须与热处理铸件为同一炉(包、批)次材质。
5热处理规范
5.1应按铸件技术要求,对进行热处理的铸件制定热处理规范如图5-l所示:
图5-1可锻铸铁件热处理规范
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