蠕化處理包堤壩對蠕化處理的影響及其對策

張志剛，劉春雷

（玉柴機器股份有限公司鑄造廠，廣西玉林537005）

·應用研究·

蠕化處理包堤壩對蠕化處理的影響及其對策

張志剛，劉春雷

（玉柴機器股份有限公司鑄造廠，廣西玉林537005）

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

蠕化處理包；堤壩形狀；蠕化處理

玉柴機器股份有限公司鑄造廠從2006年批量生產(chǎn)蠕鐵以來，產(chǎn)品包括6M、6L缸蓋及曲軸箱等，鑄造廠經(jīng)過不斷的實踐，通過改進蠕化處理包的形式，穩(wěn)定了蠕化處理過程，蠕鐵質量控制水平達到國內(nèi)先進水平。

1 改進前的蠕化處理包

當前廣泛使用的蠕化處理包結構形式如圖1，有一定的高徑比（H∶D=1.2～1.5∶1）。蠕化處理包過程示意圖見圖2，蠕化劑放置包底堤壩（高度為H2），鐵液沖入包底，經(jīng)過堤壩緩沖越過堤壩，沖擊加熱蠕化劑，進行一系列的物理化學反應，得到一種類似球鐵的低球化率、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與高溫鐵液反應過程不斷促使鐵液翻滾攪拌。但反應的起始時間和結束時間往往波動較大，致使蠕化質量難以穩(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行反應。其特點是鐵液對蠕化劑的沖擊小，反應開始的時間快。

圖4蠕化處理包是在圖1基礎上改進的型式，鐵液沖入包內(nèi)之后，鐵液需要經(jīng)過小的堤壩，鐵液對蠕化劑的沖擊較輕，使反應開始時間比圖3蠕化處理包時間延后。

圖3 改進1型堤壩

圖4 改進2型堤壩

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

圖6是在圖5的基礎上，改進包底沖入?yún)^(qū)和反應坑的形狀。

為了避免反應過程中蠕化劑因高溫熔融粘附在包壁，減少蠕化處理失敗，把包底的堤壩改進為圓弧狀（見圖7），使蠕化劑充分反應，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致出現(xiàn)片狀石墨的幾率。

圖5 改進3型堤壩

圖6 包底俯視圖

圖7 最后采用的包底結構

3 各種包底結構對蠕化處理影響

普通包底結構：其特點是在現(xiàn)有的處理包基礎上增加一個耐火磚形成堤壩，制作形式簡單，各廠普遍使用。缺點是反應快，Mg的吸收率偏低，蠕化劑消耗量偏多，與改進后蠕化處理包相比，相同的蠕化劑要多消耗0.1%～0.2%，在生產(chǎn)過程受出鐵影響較多，容易在生產(chǎn)過程出現(xiàn)異常波動，特別是在鐵液沖入?yún)^(qū)容易出現(xiàn)蠕化反應死區(qū)，蠕化均勻性差。其原因是堤壩形式簡單，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始反應，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，隨即進入蠕化劑坑，很快覆蓋蠕化劑，其結果有兩種可能：一種可能是使蠕化劑很快反應，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，反應延遲。兩種可能都會發(fā)生，較難控制，一般不采用。

圖4的處理包：即在圖3的基礎上筑一個高差較小的堤壩，高度30 mm～50 mm，減緩初股鐵液對蠕化劑的沖擊作用，使鐵液延時進入蠕化劑坑，使其反應較為均勻充分，其缺點與圖3的處理包接近，蠕化反應時間依然提前，鐵液沖入包內(nèi)后反應結束時間較早。

圖5的蠕化處理包：在圖4的基礎上增加堤壩的高度，實際生產(chǎn)過程堤壩高100 mm，蠕化劑坑深200 mm，結果是延長鐵液越過堤壩的時間，實際驗證表明，反應開始時間和結束時間最佳，反應開始時間一般在出鐵量為1/3～1/2時，結束時間在出鐵完成后5 s。而用其他形式的蠕化處理包反應時間一般偏離這個范圍。統(tǒng)計1 000包鐵液處理結果顯示，蠕化率在80%～95%的概率可以達到95%以上。

上述對比試驗參照生產(chǎn)實際采用稀土硅鐵+稀土鎂硅鐵合金（含鎂量5%～6%）復合蠕化劑，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，對圖4的改進2型堤壩包即深坑低堤壩蠕化處理包和圖5的改進3型堤壩包即深坑高堤壩蠕化處理包試驗驗1 d中處理過程出現(xiàn)異常情況統(tǒng)計如表1。

分析其反應過程，改進3型堤壩包實際上利于球化處理，及容易增加蠕化劑的吸收率，在蠕化劑加入量相當情況下，因其吸收情況好，本質上降低了蠕化率，增加了球化不均勻的傾向。改進2型堤壩包蠕化劑吸收情況略差，引起的結果是容易產(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。不過按照兩種包出現(xiàn)異常的概率來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。對現(xiàn)場控制的要點，改進3型堤壩包要加蠕化劑量和圓弧包量有所考慮。統(tǒng)計數(shù)據(jù)驗證上述分析的正確。蠕化處理是蠕鐵處理的關鍵環(huán)節(jié)，蠕化處理包的形式是穩(wěn)定蠕化處理的關鍵。因此根據(jù)處理包形狀不同，在生產(chǎn)中實踐中根據(jù)他們的特點，穩(wěn)定生產(chǎn)高質量的蠕鐵缸蓋產(chǎn)品。

表1 處理過程異常問題統(tǒng)計

4 結論

1）適當?shù)牡虊胃叨扔兄诜€(wěn)定蠕化劑反應的起止時間，確保蠕化處理質量；

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

3）增大堤壩與沖入?yún)^(qū)的圓弧過度，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)場質量管理的工作。