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球墨铸铁回收产品的应用范围分析

2017/3/28 21:13:34点击:
     球墨铸铁回收产品的应用范围分析值得关注,1947年英国H. Morrogh发现,在过共晶灰口铸铁中附加铈,使其含量在0.02wt%以上时,石墨呈球状。1948年美国A. P. Ganganebin等人研究指出,在铸铁中添加镁,随后用硅铁孕育,当残余镁量大于0.04wt%时,得到球状石墨。从此以后,球墨铸铁开始了大规模工业生产。 
世界球墨铸铁产量的75%是由美国、日本、德国、意大利、英国、法国六国生产的。 
   我国球墨铸铁生产起步很早,1950年就研制成功并投入生产,2009年我国球墨铸铁年产量达870万吨,居世界第一位。适合我国国情的稀土镁球化剂的研制成功,铸态球墨铸铁以及奥氏体-贝氏体球墨铸铁等各个领域的生产技术和研究工作均达到了很高的技术水平。 
    球墨铸铁具有高强度的塑韧性,其在国内外发展非常快,产量已经超过铸钢和可锻铸铁,成为仅次于灰铸铁的铸造合金材料。球墨铸铁中的石墨之所以成为球状,主要是在铁水中加入了能使石墨呈球状的球化剂。用球墨铸铁铸造技术生产出的产品具有高强度、高韧性和低价格等优点,非常符合汽车生产的要求,因此,球墨铸铁铸造技术在汽车生产中得到了广泛的应用,铸态珠光体球墨铸铁曲轴和铸态铁素体球墨铸铁汽车底盘零件已分别在我国第二汽车厂、南京汽车厂和第一汽车厂投入使用,这也标志着我国球墨铸铁生产达到了较高水平。球墨铸铁通过在汽车行业的应用已突显出其优越性,通过技术水平的不断提高,相信在未来,球墨铸铁将会应用于各大领域。
    一,汽车方面 
(1)铸态珠光体球墨铸铁曲轴和铸态铁素体球墨铸铁汽车底盘 
零件分别在我国第二汽车厂、南京汽车厂和第一汽车厂相继投产。这标志着我国铸态球墨铸铁生产达到了较高水平。与之相适应的包外脱硫、双联法熔炼、瞬时孕育、孕育块技术以及音频检测和热分析快速分析等技术的采用,则标志着我国大量流水生产汽车铸件的技术水平与国际先进水平的差距正在缩小。
    二,冶金因素 
(2)试验研究了大断面(壁厚大于120mm)球墨铸铁的冶金因 
素以及相应的生产工艺措施。采用适量的钇基重稀土复合球化剂、强制冷却、顺序凝固、延后孕育,必要时添加微量锑、铋等可防止球墨铸铁件中心部位的石墨畸变和组织疏松等,现已成功地制作了38吨重的大型复杂结构件,17.5吨重的柴油机体、截面为805mm的球墨铸铁轧辊等。
    三,奥氏体-贝氏体 
20世纪70年代初,几乎同时中国、美国、芬兰3个国家宣布研究成功了具有高强度、高韧性的奥氏体-贝氏体球墨铸铁(国际上统称ADI),这种材质的抗拉强度达1000MPa,因此它广泛应用于齿轮以及各种结构件,与合金钢相比,奥-贝球墨铸铁具有显著的经济效益和社会效益
    四,型材 
我国已相继建成几个球墨铸铁管厂,且近几年还将有几个球墨铸铁管厂建成。2000年,我国年产离心铸造球墨铸铁管达90万吨。此外,我国自行研制的水平连续铸造球墨铸铁型材生产线已通过国家鉴定,并已有多家企业投产。再加上我国引进的一条生产线,至2002年,我国年产球墨铸铁型材的能力达数万吨。
    五,稀土镁 
在高强度低合金球墨铸铁方面,除了对铜、钼研究较多外,还对镍、铌等进行了研究。在利用天然钒钛生铁制作钒钛合金球墨铸铁方面,国内一些单位进行了大量、系统的工作。中锰球墨铸铁虽然在性能上不够稳定,但多年来的系统研究与生产应用,取得了显著的经济效益。 
在耐热球墨铸铁方面,除了中硅球墨铸铁以外,系统研究了Si+Al总量对稀土镁球墨铸铁抗生长能力的影响。我国研制的RQTAL5Si5耐热铸铁用作耐热炉条的使用寿命是灰铸铁的3倍,是普通耐热铸铁的2倍,并与日本Cr25Ni13Si2耐热钢的使用寿命相当。 
高镍奥氏体球墨铸铁方面也取得了进展,它在石油开采机械、化工设备、工业用炉器件上均取得了成功的应用。 
在耐酸球墨铸铁方面,我国生产的稀土高硅球墨铸铁比普通高硅铸铁的组织细小、均匀、致密,由此,抗蚀性能提高了10%~90%,并且其机械强度也有显著改善。
    六,稀土作用 
稀土能使石墨球化。自从H. Morrogh最先使用铈得到球墨铸铁以来,先后许多人研究了各种稀土元素的球化行为,发现铈是最有效的球化元素,其他元素也均具有程度不等的球化能力。 
结合国情,我国对稀土的球化作用进行了大量研制工作,发现稀土元素对常用的球墨铸铁成分(C3.6~3.8wt%,Si2.0~2.5wt%)来说,很难获得同镁球墨铸铁那样完整均匀的球状石墨;而且,当稀土量过高时,还会出现各种变态形的石墨,白口倾向也增大,但是,如果是高碳过共晶成分(C>4.0wt%),稀土残留量为0.12~0.15wt%时,可获得良好的球状石墨。 
根据我国铁质差、含硫量高(冲天炉熔炼)和出铁温度低的情况,加入稀土是必要的。球化剂中镁是主导元素,稀土一方面可促进石墨球化;另一方面克服硫以及杂质元素的影响以保证球化也是必须的。 
稀土防止干扰元素破坏球化。研究表明,当干扰元素Pb、Bi、Sb、Te、Ti等总量为0.05wt%时,加入0.01wt%(残余量)的稀土,可以完全中和干扰,并可抑制变态石墨的产生。我国绝大部分的生铁中含有钛,有的生铁中含钛高达0.2~0.3wt%,但稀土镁球化剂由于能使铁中的稀土残留量达0.02~0.03wt%,故仍可保证石墨球化良好。如果在球墨铸铁中加入0.02~0.03wt%Bi,则几乎把球状石墨完全破坏;若随后加入0.01~0.05wt%Ce,则又恢复原来的球化状态,这是由于Bi和Ce形成了稳定的化合物。 
稀土的形核作用。20世纪60年代以后的研究表明,含铈的孕育剂可使铁液在整个保持期中增加球数,使最终的组织中含有更多的石墨球和更小的白口倾向。经研究还表明,含稀土的孕育剂可改善球墨铸铁的孕育效果并显著提高抗衰退的能力。加入稀土可使石墨球数增多的原因可归结为:稀土可提供更多的晶核,但它与FeSi孕育相比所提供的晶核成分有所不同;稀土可使原来(存在于铁液中的)不活化的晶核得以长大,结果使铁液中总的晶核数量增多。
   七,制造步骤 
(一)严格要求化学成分,对原铁液要求的碳硅含量比灰铸铁高,降低球墨铸铁中锰,磷,硫的含量 
(二)铁液出炉温度比灰铸铁更高,以补偿球化,孕育处理时铁液温度的损失 
(三)进行球化处理,即往铁液中添加球化剂 
(四)加入孕育剂进行孕育处理 
(五)球墨铸铁流动性较差,收缩较大,因此需要较高的浇注温度及较大的浇注系统尺寸,合理应用冒口,冷铁,采用顺序凝固原则 
(六)进行热处理