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高錳鋼鑄造工藝

發布時間:2019/12/11
高錳鋼鑄造工藝

  在高能量沖擊的工作條件下,高錳鋼與超高錳鋼鑄件的應用范圍是廣闊的。許多鑄造廠,對生產此類鋼種鑄件缺乏必要的認識?,F對具體操作做簡要的說明,供生產者參考。
  化學成分
  高錳鋼按照國家標準分為5個牌號,主要區別是碳的含量,其范圍是0.75%-1.45%。受沖擊大,碳含量低。錳含量在11.0%-14.0%之間,一般不應低于13%。超高錳鋼尚無國標,但錳含量應大于18%。硅含量的高低,對沖擊韌度影響較大,故應取下限,以不大于0.5%為宜。低磷低硫是最基本的要求,由于高的錳含量自然起到脫硫作用,故降磷是最要緊的,設法使磷低于0.07%。鉻是提高抗磨性的,一般在2.0%左右。
  爐料
  入爐材料是由化學成分決定的。主要爐料是優質碳素鋼(或鋼錠)、高碳錳鐵、中碳錳鐵、高碳鉻鐵及高錳鋼回爐料。這里特別提醒的是由人認為只要化學成分合適,就可以多用回爐料。這個認識是有害的。某些廠之所以產品質量不佳,皆出于此。不僅高錳鋼、超高錳鋼,凡是金屬鑄件,絕不可以過多的使用回爐料,回爐料不應超過25%。那么,回爐料過剩該如何?只要把廢品降到最低,回爐料就不會過剩。
  熔煉
  這里著重講加料順序,無論用中頻爐,還是電弧爐熔煉,總是先熔煉碳素鋼,而各類錳鐵和其他貴重合金材料,要分多次,每次少量入爐,貴重元素在最后加入,以減少燒損。料塊應盡量小些,以50-80mm為宜。熔清后,爐溫達到1580-1600℃時,要脫氧、脫氫、脫氮,可用鋁絲,也可用Si-Ca合金或SiC等材料。將脫氧劑一定壓到爐內深處。金屬液面此時用覆蓋劑蓋嚴,隔斷外界空氣。還要鎮靜一段時間,使氧化物、夾雜物有充足時間上浮。然而,不少企業,只將鋁絲甚至鋁屑,撒再金屬液面上,又不加覆蓋,豈不白白浪費!在此期間,及時用中碳錳鐵來調整錳與碳的含量。
  鋼液出爐前,將澆包烘烤到400℃以上是十分必要的。在出爐期間用V-Fe、Ti-Fe、稀土等多種微量元素做變質處理,是使一次結晶細化的必要手段,它對產品性能影響是至關重要的。
  爐料與造型材料
  要延長爐令,當分清鋼種與爐襯的屬性。錳鋼屬堿性,爐襯當然選用鎂質材料。搗打爐襯要輪番周而復始換位操作。添加爐襯材料不可過厚,每次80厘米左右為宜,搗畢要低溫長時間烘烤。如提高生產效率,筆者建議采用成型坩堝(沈陽力得廠和恒豐廠均又成品出售),從拆爐搗裝成,不用1小時,即可投入生產,同時成型坩堝對防穿爐大裨益。當然,爐令的長短與操作者大又關系。不少操作者像擲鉛球的運動員一樣,把爐料從三四米之外投入爐內,既不安全又傷爐令,應將爐料置于爐口旁預熱,然后用夾子慢慢地將爐料順爐料置于爐口旁預熱,然后用夾子慢慢地將爐料順爐壁放入。
  造型材料和涂料也應與金屬液屬性相一致,或者用中興材料(如鉻鐵礦砂、棕剛玉等)。若想獲得一次結晶細化的集體,采用蓄熱量大的鉻鐵礦砂是正確的,尤其是消失模生產廠,用它將克服散熱慢的缺點。
  鑄造工藝設計
  錳鋼的特點是凝固收縮大,散熱性差,據此,在工藝設計中鑄造收縮率取2.5%-2.7%,鑄件越長大、越應取上限。型砂與砂芯的退讓性一定要好。澆注系統采取開放式。多個分散的內澆道從鑄件的薄壁處引入,且成扁而寬的喇叭狀,靠近鑄件處的截面積大于與橫澆道相聯的截面積,使金屬液快速平穩地注入鑄型,防止整個鑄型內的溫差過大。冒口直徑要大于熱節直徑,緊靠熱節,高度是直徑的2.5-3.0倍,必須采用熱冒口甚至澆冒口合一,讓充足的高溫金屬液來不足鑄件在凝固收縮時之空位。將直澆道、冒口位于高處(砂箱有5-8。的斜度)也是正確的。澆注時盡可能低溫快澆。一旦凝固,要及時松砂箱。聰明的設計師總是善于利用冷鐵,包括內冷鐵于外冷鐵,它既細化一次結晶,消除縮孔、縮松,又提高工藝出品率,當然,適宜的用量和規格是應該考慮的。內冷鐵要干凈、易熔,用量以少為宜。外冷鐵的三維尺寸與冷卻物的三維尺寸為0.6-0.7倍的函數關系。過小不起作用,過大造成鑄件開裂。鑄件在型內要長時間保溫,直到低于200℃再開箱。
  熱處理
  通常采用高溫臺車式電爐進行。熱處理開裂,是低溫階段升溫過快所致。故正確的操作是350℃以下,升溫速度<80℃/h,750℃以下,<100℃/h,且有不同時期的保溫。至>750℃時,鑄件內呈塑性狀態,可以快速升溫了。至1050℃時根據鑄件的厚度確定保溫時間(通常為1小時/25mm);然后再快速升到1100℃左右保溫半小時出爐。鑄件出爐后必須盡快入水,出爐到入水的時間不能超過45秒,冬季時間應更短。高溫時升溫太慢,保溫時間太短,出爐后到入水時間間隔過長(不應>0.5min),這一切都影響鑄件質量。入水溫度應<30℃,淬火后,水溫<50℃,水量應不小于鑄件重量的8倍。冷水從池下部進入,溫水從池頂面流出。鑄件在水池中要三個方向不停地一動。
  切割與焊接
  因為錳鋼熱傳導性能差,所以在切割澆冒口時應十分注意。最好將鑄件置于水中,被切割部分露在水外,切割時留一定量的茬,熱處理后磨掉。
  不少廠,焊接和焊補成為必然。選用奧氏體基的錳鎳焊條(D256或D266型),規格細長,φ3.2mm×350mm,外層藥皮為堿性。操作時采用小電流,弱電弧,小焊道多焊層、始終保持低溫度少熱量的操作方法。一邊焊接一邊擊打,消除應力。重要鑄件必須探傷。
  生產的注意事項
  生產者要考慮的,不僅僅是降低生產成本,但更重要的是不出廢品,最大限度地出優質品,進而最到限度地擴大占領市場份額。這看起來是慢而費,實際上是快而省,這個觀念不僅認識到,更重要的是要做到。

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