廣西玉柴喂線蠕化處理試驗(yàn)生產(chǎn)情況簡(jiǎn)介

廖文東， 劉治軍

(廣西玉柴機(jī)器股份有限公司，廣西 玉林 537005)

廣西玉柴機(jī)器股份有限公司鑄造廠2009年底開(kāi)始進(jìn)行喂線法蠕化處理試驗(yàn)生產(chǎn)，目前累計(jì)用喂線蠕化處理法批量生產(chǎn)1 000多噸蠕鐵鑄件，下面對(duì)廣西玉柴喂線蠕化處理的應(yīng)用情況作一簡(jiǎn)單介紹。

喂線蠕化處理站采為哈爾濱科德威公司根據(jù)我們的現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件設(shè)計(jì)并建造半自動(dòng)的喂線處理站，構(gòu)造如圖1所示：

1 喂線參數(shù)的確定

眾所周知，生產(chǎn)蠕鐵時(shí)蠕化劑的加入量范圍很窄并且影響因素很復(fù)雜，加入量過(guò)多則蠕化率低甚至球化導(dǎo)致綜合性能變差，加入量不足則變成過(guò)共晶灰鐵強(qiáng)度極低達(dá)不到使用要求，因此要穩(wěn)定生產(chǎn)蠕鐵比較困難，而對(duì)于生產(chǎn)蠕化率在75～95范圍的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋來(lái)說(shuō)更是難上加難。而影響蠕化劑有效加入量的因素至少應(yīng)包括包芯線類型、喂線速度、喂線長(zhǎng)度和喂線方法，下面分別進(jìn)行討論：

1.1 包芯線類型的確定

目前市場(chǎng)上適用來(lái)生產(chǎn)球鐵、蠕鐵所用的包芯線按成分主要分為鎂線、稀土線和稀土鎂線等類型。我們選用兩種類型的包芯線，一種是鎂線，另一種是稀土線。依據(jù)是：選用鎂線的目的一是利用其高效的脫硫能力(理論上單位重量鎂的脫硫能力約為稀土的3.9倍)，同時(shí)也利用鎂的沸騰作用攪拌鐵水，使蠕化反應(yīng)均勻；而選用稀土的目的是拓寬蠕化區(qū)間，使生產(chǎn)過(guò)程控制相對(duì)容易一些。

1.2 喂線速度的確定

喂線速度決定了包芯線進(jìn)入鐵水中的深度，最佳的喂線速度是使包芯線的鋼帶在處理包的底部附近溶解失效，我們的處理包為容量1.8t的高徑比為1.2的蠕化處理包，根據(jù)科德威公司固化在PLC中的算法算得在我們的生產(chǎn)條件下鎂線的喂線速度約為22～28m/min，稀土線的喂線速度約為20～26m/min。溫度越高、鐵水深度越大，則喂線速度越大。

圖1

1.3 喂線長(zhǎng)度的確定

喂線長(zhǎng)度決定了蠕化劑的加入量，是決定喂線蠕化處理成敗的核心因素。理論上影響喂線長(zhǎng)度的因素有原鐵水S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、鎂芯線本身的參數(shù)(每米粉芯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、粉芯的含Mg量、線徑)、鐵水溫度、喂線速度，但針對(duì)于特定的生產(chǎn)車(chē)間，主要的影響因素是鐵水S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鐵水溫度，根據(jù)我們的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，我們的喂線長(zhǎng)度在15-30米范圍。

2 結(jié)果與分析

前期我們用喂線處理站試驗(yàn)處理了15個(gè)批次共77包鐵水，澆注了882件約47t蠕鐵缸蓋鑄件，下面分別從組織、性能、質(zhì)量和成本等方面與沖入法生產(chǎn)的進(jìn)行對(duì)比：

2.1 金相組織對(duì)比：

用喂線法生產(chǎn)的與用沖入法生產(chǎn)的典型金相照片如圖2：

圖2

從金相組織來(lái)看，用喂線法生產(chǎn)的與用沖入法生產(chǎn)的區(qū)別不大。

2.2 機(jī)械性能對(duì)比

喂線法和沖入法生產(chǎn)的試樣各抽取36組進(jìn)行對(duì)比，試樣強(qiáng)度對(duì)比如圖3所示：

圖3

從圖3可看出，喂線法的試樣強(qiáng)度主要在390～440Mpa之間，而沖入法的試樣強(qiáng)度主要在370～410Mpa之間，喂線法的比沖入法的略高。

試樣的延伸率對(duì)比如圖4所示：

圖4

從圖4可看出，兩種試樣的延伸率基本相當(dāng)均主要分布在1.4～2.4之間。

綜合試樣的強(qiáng)度和延伸率對(duì)比，喂線法的機(jī)體性能要比沖入法稍好一些，我們認(rèn)為這是由于用喂線法生產(chǎn)時(shí)渣相對(duì)較少，鐵水較純凈所致。

2.3 廢品率對(duì)比

各批次喂線法與同一批次沖入法生產(chǎn)的蠕鐵氣缸蓋廢品率對(duì)比如表1所示：

喂線試驗(yàn)的總廢品率為6.58%，比正常的高很多，主要是灰化的比較多，而同一天正常生產(chǎn)的灰化為0，如果除去灰化部分，喂線的廢品率為3.40%，比正常沖入法生產(chǎn)的低。而喂線處理灰化廢品是由于設(shè)備處于調(diào)試階段，一些參數(shù)的設(shè)定還不太合理，通過(guò)一定時(shí)間的摸索后灰化是可以克服的。除去灰化后的廢品率比沖入法的低，說(shuō)明喂線法與沖入法相比其內(nèi)在質(zhì)量更好，具有更大的質(zhì)量提升潛力。

2.4 蠕化處理成本對(duì)比

經(jīng)過(guò)我們內(nèi)部估算，當(dāng)鐵水S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.015%～0.028%之間時(shí)，每噸鐵水的蠕化處理成本喂線法比沖入法可節(jié)約5～15元，隨鐵水含S量變化而變化，S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，喂線法比沖入法節(jié)約的越多。因此從成本角度考慮，喂線法蠕化處理相比沖入法具有一定的優(yōu)越。

表1

2.5 其它方面的對(duì)比

(1)喂線蠕化處理生成的渣比沖入法的少得多，這有利于減少渣眼類廢品和由此引起的滲漏類廢品；

(2)喂線蠕化處理過(guò)程產(chǎn)生的煙塵可通過(guò)除塵系統(tǒng)凈化，減少煙塵對(duì)大氣的污染，因此喂線法更環(huán)保；

3 批量生產(chǎn)驗(yàn)證

2010年7月到10月我們?cè)谠瓩C(jī)體車(chē)間批量生產(chǎn)了近3個(gè)月，累計(jì)用喂線法生產(chǎn)生產(chǎn)了1 000多t蠕鐵鑄件，綜合評(píng)價(jià)有如下幾點(diǎn)：

(1)蠕化率穩(wěn)定，與原沖入法相近；

(2)機(jī)械性能稍好于沖入法的，但不突出；

(3)成本略有下降，但不突出；

(4)存在問(wèn)題：

(a)個(gè)別機(jī)型使用喂線法的廢品率明顯高于沖入法的；

(b)包芯線含Mg量為20%時(shí)喂線過(guò)程起爆過(guò)于劇烈，鐵水飛濺存在安全隱患；

(c)喂線法總處理時(shí)間比沖入法長(zhǎng)約2分鐘，主要時(shí)間浪費(fèi)在把鐵水送到蠕化處理站的過(guò)程(鐵水包的吊運(yùn)、對(duì)準(zhǔn)、進(jìn)出站)，對(duì)生產(chǎn)線產(chǎn)生不良影響；

(d)蠕化處理專用包芯線沒(méi)形成標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)規(guī)模小，缺少競(jìng)爭(zhēng)，成本優(yōu)勢(shì)不突出，全面推廣應(yīng)用壓力較大；

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，喂線法生產(chǎn)的金相組織與沖入法的相似，機(jī)械性能略優(yōu)于沖入法的，總廢品率高于沖入法的(但具有改善潛力)，蠕化處理成本比沖入法的低，并在環(huán)保方面有優(yōu)勢(shì)，綜合來(lái)說(shuō)，用喂線法代替沖入法生產(chǎn)蠕墨鑄鐵缸蓋是可取、可行的。

5 建議

我們不否認(rèn)喂線法是一種有發(fā)展?jié)摿Φ娜浠幚矸椒ǎ驗(yàn)閲?guó)外用的很廣，但現(xiàn)實(shí)情況是國(guó)內(nèi)目前的應(yīng)用并不盡人意，我們也很著急，這里提兩點(diǎn)建議：

(1)建議行業(yè)組織制定蠕化處理專用包芯線行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)粉芯成分，線徑、線皮厚度、每米粉芯重量及誤差進(jìn)行規(guī)范，以擴(kuò)大包芯線供應(yīng)市場(chǎng)規(guī)模，降低生產(chǎn)和應(yīng)用成本；

(2)建議粉芯同時(shí)含Mg和RE兩種成分，因?yàn)槲覀儜?yīng)用中發(fā)現(xiàn)單一的Mg或RE粉芯存在如下問(wèn)題：

a.單一MgSi粉芯線，如果Mg太高則起爆嚴(yán)重，不但帶來(lái)安全隱患，同時(shí)鐵水劇烈起爆也造成鐵水二次氧化，另外，濺起的鐵水粘附在包蓋和包側(cè)壁上，不斷累積最后脫落在某一包鐵水上，造成該包鐵水蠕化處理結(jié)果嚴(yán)重異常。我們?cè)囼?yàn)過(guò)含Mg12%和15%的鎂線，發(fā)現(xiàn)含Mg12%的反應(yīng)比較平和，15%的基本能接受，因此建議蠕化處理用的芯線含Mg不超過(guò)15%，但如果直接降低Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則會(huì)增加用戶使用成本，應(yīng)該加一定的RE以填補(bǔ)使用成本。

b.單一RESi粉芯線，我們?cè)囼?yàn)過(guò)含RE15%和28%的稀土線，發(fā)現(xiàn)含稀土越高吸收越不好，而均沒(méi)有沖入法的顆粒狀稀土硅鐵合金吸收好，喂線后有時(shí)發(fā)現(xiàn)成團(tuán)的稀土硅鐵合金粉浮在鐵水表面，可能是稀土粉芯是粉狀表面積大，表面存在氧化膜阻礙RE的溶解，如果含Mg是否可依賴于Mg的起爆把氧化膜沖破？建議有條件的同行試驗(yàn)。