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我国球墨铸铁行业主要发展态势
发布时间:2017-08-03        浏览次数:89        返回列表
  随着我国铸造业的发展,未来几年中,球墨铸铁产业将呈现几大发展态势:
  1.球化理论逐渐完善,球化剂种类不断丰富。球化剂的作用就是将铁水中的片状石墨全部转化成球状石墨。石墨球化的原理各国都进行了深入的研究,提出了许多看法和理论,如气泡理论、核心理论、界面能理论等。其中界面能理论获得到了较多的认可。界面能理论认为铁水中石墨形成的形态取决于石墨棱面和基面的界面能,铁液中的石墨晶体为六方晶,碳优先向石墨晶体中界面能低的晶面扩散,在铁水中有硫的情况时,硫主要吸附在棱面,棱面的界面能低于基面,促使石墨沿棱面按层片状长大,形成片状石墨。当铁液中加入与硫、氧等有极强亲合力的稀土、镁等元素后,吸附在棱面上的硫不断减少,当硫减少到一定程度后,基面的界面能将低于棱面的界面能,石墨以螺旋位错的方式长成球状石墨。
  依据稀土、镁与铁水中的各元素的反应热力学条件及稀土有极强的中和铸铁中球化干扰元素的能力,将镁与稀土结合使用,既降低了反应激烈程度,使稀土获得了充分搅拌,二者在反应热力学上的优点可充分发挥,又相互弥补了二者在反应动力学上的不足。在球化剂中镁是主要球化元素,稀土是辅助球化元素。铸铁中球化干扰元素过量时,石墨将得不到很好的球化,这些元素都是反球化元素。反球化元素分为三类:一是消耗型反球化元素,如硫、氧、硒、蹄等;二是晶界偏析型反球化元素,如锡、锑、砷、铜、铝、铅等;三是中间型反球化元素,如铅、铭等,它们含量较低时起晶界偏析型的作用,它们含量较高时起消耗型的作用。稀土能与这些元素结合,形成稳定的化合物,当它们的尺寸足够大时,这些化合物作为渣而排出,中和了这些元素的干扰作用,让石墨从片状转变为球状。铸件壁厚越大,干扰元素的危害作用越大。目前的研究表明,大断面球铁铸件因凝固时间长,球状石墨易发生畸变。但是在球化剂中如加入一些干扰元素,如Pb、Bi、Sb、Ti、Te、As等,则能对阻止球状石墨畸变有很好的作用。美国汽车工程师协会专门制定了加Sb球墨铸铁标准,前苏联也有加Sb球墨铸铁专利。加Bi和Ce的球墨铸铁中帅30mm试样)石墨球数比不加的多六倍。为此球化剂中干扰元素量各国都作了相应的限制。
  各国普遍选用稀土镁合金作为球化剂。中国己经制定了球化剂国家标准,其它国家生产的球化剂也都有各自的规格,如美国Nodulo系列,日本OGNC系列,德国VL系列,法国SIMAF,611,622系列,俄罗斯KM系列等,可满足生产各种球墨铸铁的需要。
  2.球化处理工艺不断创新。球化剂一般主要含有镁,同时还有部分稀土。球化处理工艺的优劣,是能否获得高质量球铁的重要因素之一,常用工艺的有以下几种:
  冲入法,适用于镁合金与稀土镁合金。分简单冲入法和夹心法。简单冲入法是直接把球化剂放置于浇包底部,随后冲入高温铁液,这种处理工艺简单,但是合金吸收率波动较大,球化反应效果不稳定,己普遍停止使用。夹心法则是在球化剂置于浇包底部后,在其上方覆盖孕育剂,再覆盖钢屑,然后再冲入铁水,此法又叫做“三明治”法,能够连续完成球化处理和孕育处理,是普遍使用的一种方法。用冲入法时,处理包的尺寸很重要,当处理包的高度H=1.5-2D(处理包的直径)时取得较好的球化效果。
  转包法(又称GF转包法),适合纯镁球化剂的应用。转包法是来自瑞士GeorgeFisher的专利。处理前将球化剂置于反应室内,然后将高温铁水倒入并关盖,再将包转到垂直位置,待球化剂在铁水中反应结束后去渣、浇铸。转包法能有效提高合金吸收率,降低成本,处理时间短(1095秒),能使铁水含硫量小于0.006%。
  喂线(丝)法。这是近年来发展起来的一种新工艺,对各种球化剂都适用,可实现机械化和自动化,球化工艺稳定,合金吸收率较高;球化剂包在薄钢板(或铜板)中,可防止球化剂被大气所氧化,并直接进入到铁水底部;可通过程序控制喂(线)丝的速度,根据原铁水硫含量,精确加入合金使用量。这种工艺可有效减少对环境的污染。
  此外,还有压力加镁法、喷吹法、多孔塞法等球化处理工艺,但这些方法目前使用的较少。
  3.应用热处理技术,保证获取高强度和高硬度球墨铸铁。热处理通过改变基体组织以得到所期望的性能。热处理方法有:退火、正火、淬火、回火、调质处理、等温淬火和表面淬火热处理。尽管铸态球铁达到QT500-7高强度球铁和QT350-22高韧性球铁的性能,但要获得更高的强度和更高的韧性就必需要进行热处理。铁素体化退火可获得QT350-22高韧性球铁,珠光体化正火可获得QT700-2高强度球铁,调质处理后可获得QT900-2高强度球铁,等温淬火可获得具有奥贝基体的强度QT1585球铁,己远远超过一般钢的相应力学性能指标。
  4.应用范围逐渐扩大。球墨铸铁件在汽车、机车与车辆、农业机械、机床、冶金机械、通用机械、动力机械、纺织机械、城市工程机械及配件、铸铁管等生产中获得了广泛的应用。中国第二汽车制造厂生产的东风卡车中,铸件总重为1067kg,其中球墨铸件占41.5%,包括球铁曲轴、减速器壳、轮壳轮、鼓制动器等。
  其中球铁曲轴,装车跑万公里后,轴颈尺寸仍在公差范围内。奥贝球铁的发明又给球墨铸铁应用提供了更广阔的空间,北美用在汽车工业中的奥贝球铁己占铸件总产量的二分之一,主要零件有:轿车上的控制臂、轻型卡车的牵引钩、拖拉机的液压悬挂件、汽车刹车片等。北美奥贝球铁的市场分布为:轻型卡车25%,重型卡车20%,铁路设备16%,通用制造业1%,建筑及矿山8%。英国奥贝球铁的应用分布为:轻型卡车34%,农业28%,建筑及矿山26%,其它工业12%。新发展起来的奥贝球铁促使球墨铸铁的应用又有了一个飞跃。球墨铸铁工业化生产六十年,己经成为众多领域中的重要的工程材料。其应用领域虽然受到镁合金及铝合金的挑战,但由于球铁生产工艺简单,性能稳定,价格便宜,因此在其它材料挑战面前,仍然发展迅速,从1949年到2007年,产量提高457.6倍。平均每年增长6倍以上的。事实证明了球墨铸铁具有强大的生命力,可以预计,以后会有更光明的发展前景。
泊头市东建铸造有限责任公司(http://www.dongjianzhuzao.com)现有重型阀门铸件阀门球铁铸件铁铸件、加工设备15台,德国产龙门刨3.4m*10m的一台,龙门铣3.65m*16m的一台,落地铣4m*14m的2台,落地铣3.2m*12m的一台、2m*6m一台。