一種防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，包括：(1)在成分設(shè)計上要遵循實際成分離共晶點越近越好的原則，不影響性能和生產(chǎn)工藝性能的前提下，其成分盡量選用靠近共晶點附近；(2)充型良好的前提下，盡量降低澆鑄溫度，并采用快速平穩(wěn)充型的澆鑄工藝；(3)增加模具的重量，增幅為現(xiàn)有模具重量的20—30％。本發(fā)明通過對鑄鐵磨球的成分配方合理設(shè)計，對澆鑄溫度、時長的有效控制，對澆模具溫度控制，很大程度上避免了鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的可能性，進一步提高了鑄鐵磨球的強度、硬度、韌性、耐磨性、抗腐蝕性等，大大提高了鑄鐵磨球的使用壽命。
【專利說明】一種防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]縮松是指鑄件最后凝固的區(qū)域沒有得到液態(tài)金屬或合金的補縮產(chǎn)生分散和細小的縮孔。常分散在鑄件壁厚的軸線區(qū)域、厚大部位、冒口根部和內(nèi)澆口附近。當縮松與縮孔容積相同時，縮松的分布面積要比縮孔大得多?？s松隱藏于鑄件的內(nèi)部，外觀上不易被發(fā)現(xiàn)。
[0003]縮松分為宏觀縮松和顯微縮松。宏觀縮松是用肉眼或放大鏡可以看出的分散的細小縮孔。顯微縮松是分布在晶粒之間的微小縮孔。
[0004]縮孔是指鑄件在冷凝過程中收縮而產(chǎn)生的孔洞，形狀不規(guī)則，孔壁粗糙，一般位于鑄件的熱節(jié)處。
[0005]耐磨鑄鐵(低鉻、中鉻、高鉻等鑄鐵)磨球凝固時，由于白口鑄鐵液固兩相共存區(qū)域較寬，有時呈現(xiàn)類似與球鐵的糊狀凝固特點，如澆冒系統(tǒng)的設(shè)計不夠合理，澆注溫度過高，冒口的補縮通道被糊狀凝固區(qū)域堵住時，磨球的熱節(jié)處(最后凝固處)將產(chǎn)生收縮缺陷和縮松缺陷，其中縮松缺陷是磨球最常見的缺陷?？s松缺陷可分為宏觀縮松和微觀疏松。宏觀縮松主要特點，呈現(xiàn)在磨球內(nèi)部(靠近內(nèi)澆口)分散存在肉眼能看到的細小孔洞群。肉眠看不見的晶間孔洞稱作徽觀疏松，其分布分散卻所占體積較大(通過著色探傷或金相檢驗方能看到)。這種磨球縮松缺陷尤其是肉眠看不見的晶間徽觀疏松嚴重影響磨球的質(zhì)量和使用性能。主要表現(xiàn)在:
[0006]一、疏松和顯微疏松明顯降低顯微組織密度和致密度及晶粒之間的有機聯(lián)系和連接強度等，從而嚴重降低耐磨磨球的綜合力學性能，尤其是強韌性和耐磨性，促使磨球早期破碎或早期失圓(蘋果腚)，從而大大增加磨球的磨耗。
[0007]二、疏松和顯微疏松易引起各類夾雜富集在疏松和顯微疏松區(qū)域，同時此區(qū)域易造成氧化，嚴重惡化晶界的冶金質(zhì)量，同樣嚴重降低耐磨磨球的綜合力學性能，尤其是強韌性和耐磨性，同樣促使磨球早期破碎或早期失圓，在濕磨情況下加速腐蝕磨損速率，進一步增加磨球的磨耗。
[0008]三、疏松和顯微疏松易造成該區(qū)域晶粒粗大尤其是共晶碳化物(因凝固慢)，同時惡化共晶碳化物的形態(tài)(長條狀并端部呈尖角)和分布(不均勻)，在較大的沖擊載荷下硬而脆的粒粗共晶碳化物尖角處將成為應(yīng)力集中的敏感點，同時顯微疏松也將成為降低材料力學性能的無數(shù)個敏感點，促使在共晶碳化物尖角處早期裂紋的萌生、迅速擴展并相互連接，促使磨球產(chǎn)生裂紋、破碎。
[0009]四、降低磨球的實際重量，將影響球磨機的研磨效率。
[0010]綜上所說不難看出，準確分析磨球的縮松產(chǎn)生原因，依此提出行之有效地防止方法，及時進行相應(yīng)的工藝改進，將是有效提高磨球的質(zhì)量和降低廢品率，提高磨球的競爭力，提高企經(jīng)濟效益的十分重要十分必要的工藝措施，在生產(chǎn)中應(yīng)給于足夠的重視。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，有效的防止縮松、縮孔，提高耐磨球的使用壽命。
[0012]為了解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0013]一種防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，包括:
[0014](I)在成分設(shè)計上要遵循實際成分離共晶點越近越好的原則，不影響性能和生產(chǎn)工藝性能的前提下，其成分盡量選用靠近共晶點附近；
[0015](2)充型良好的前提下，盡量降低澆鑄溫度，并采用快速平穩(wěn)充型的澆鑄工藝；
[0016](3)增加模具的重量，增幅為現(xiàn)有模具重量的20— 30%。
[0017]優(yōu)選的，澆鑄時長控制在6 —10分鐘。
[0018]優(yōu)選的,燒鑄時,模具溫度不大于250°C。
[0019]優(yōu)選的，步驟⑵中澆鑄時，模具的溫度為230— 245°C。
[0020]優(yōu)選的，增加上模具的重量，增幅為現(xiàn)有上模具重量的20— 30%。
[0021]優(yōu)選的，鉻系鑄鐵磨球中，共晶點與碳含量、硅含量、鉻含量之間的關(guān)系按下面公式計算:
[0022]Ce = 4.40+l/3Si—0.054Cr ；
[0023]式中:CE為共晶點的碳含量(質(zhì)量百分數(shù)％ )；
[0024]Si為材料中硅的含量(質(zhì)量百分數(shù)％ );
[0025]Cr為材料中鉻的含量(質(zhì)量百分數(shù)％ )。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0027]本發(fā)明通過對鑄鐵磨球的成分配方合理設(shè)計，對澆鑄溫度、時長的有效控制，對澆模具溫度控制，很大程度上避免了鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的可能性，進一步提高了鑄鐵磨球的強度、硬度、韌性、耐磨性、抗腐蝕性等，大大提高了鑄鐵磨球的使用壽命，提高了 20—30%。

【具體實施方式】
[0028]下面對本發(fā)明做進一步說明:
[0029]鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的原因及防止方法如下:
[0030]1、因耐磨材料實際成分離共晶點較遠，液固兩相區(qū)域過寬，導(dǎo)致凝固時離磨球型腔外表面區(qū)域稍遠區(qū)域易呈現(xiàn)糊狀凝固特點，易堵住補縮通道所致。
[0031]防止方法:
[0032]在成分設(shè)計上要盡力遵循耐磨材料實際成分離共晶點越近越好的原則，不影響性能和生產(chǎn)工藝性能的前提下，其成分盡量選用靠近共晶點附近，以減少液固兩相共存區(qū)域，減少耐磨材料糊狀凝固特點，從而有效的減少堵住補縮通道的幾率，為獲得無疏松健全磨球創(chuàng)造熱力學條件。
[0033]鉻系鑄鐵磨球中，共晶點與碳含量、硅含量、鉻含量之間的關(guān)系按下面公式計算:
[0034]Ce = 4.40+l/3Si—0.054Cr ；
[0035]式中:CE為共晶點的碳含量(質(zhì)量百分數(shù)％ )；
[0036]Si為材料中硅的含量(質(zhì)量百分數(shù)％ );
[0037]Cr為材料中鉻的含量(質(zhì)量百分數(shù)％ )。
[0038]2、因澆鑄溫度過高所致；
[0039]澆注溫度過時，磨球表面區(qū)域因金屬型急冷作用先凝固，離金屬型磨球型腔外表面區(qū)域稍遠區(qū)域仍處于較高溫度并易呈現(xiàn)糊狀凝固特點，易堵住補縮通道易引起磨球縮松、縮孔。
[0040]防止方法:
[0041]充型良好的前提下，盡量降低澆鑄溫度，并采用快速平穩(wěn)充型的澆鑄工藝，澆鑄時長控制在6 —10分鐘，優(yōu)選的，6— 8分鐘。
[0042]3.澆冒口系統(tǒng)不合理所致；
[0043]一是內(nèi)澆口(冒口頸)截面積過于小或過于長，磨球凝固時內(nèi)澆口先凝固，堵住冒口的不縮通道所致。
[0044]二是冒口過于小,凝固時冒口先凝固，不能及時供給磨球凝固時所需的鐵液所致，即沒有起到冒口作用所致。
[0045]防止方法:
[0046]合理設(shè)計澆冒口(砂套)系統(tǒng)的截面積和形狀尺寸。
[0047]4.模溫過高所致；
[0048]模溫過時，在相同的工藝條件下，鐵液在金屬型內(nèi)凝固時間就較長，磨球內(nèi)部易呈現(xiàn)糊狀凝固特點，同樣促使此處產(chǎn)生磨球縮松。
[0049]防止方法:
[0050]嚴格控制模溫，要控制在工藝控制范圍，不得超過250°C ;優(yōu)選的，模具的溫度為230— 245 °C。
[0051]5.磨球凝固后長大所致。
[0052]磨球長大的主要原因一是澆鑄和凝固過程中鑄型型壁遷移所致；二是澆鑄和凝固過程中漲箱(抬箱)所致；
[0053]防止方法:
[0054]增加模具重量，尤其是上模具重量，增幅為現(xiàn)有上模具重量的20— 30%。
[0055]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，其特征在于:包括: (1)在成分設(shè)計上要遵循實際成分離共晶點越近越好的原則，不影響性能和生產(chǎn)工藝性能的前提下，其成分盡量選用靠近共晶點附近； (2)充型良好的前提下，盡量降低澆鑄溫度，并采用快速平穩(wěn)充型的澆鑄工藝； (3)增加模具的重量，增幅為現(xiàn)有模具重量的20—30%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，其特征在于:澆鑄時長控制在6 —10分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，其特征在于:澆鑄時，模具溫度不大于250°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，其特征在于:步驟(2)中澆鑄時，模具的溫度為230— 245°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，其特征在于:增加上模具的重量，增幅為現(xiàn)有上模具重量的20— 30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止鑄鐵磨球產(chǎn)生縮松、縮孔的方法，其特征在于:鉻系鑄鐵磨球中，共晶點與碳含量、硅含量、鉻含量之間的關(guān)系按下面公式計算:
Ce = 4.40+l/3Si—0.054Cr ； 式中:CE為共晶點的碳含量(質(zhì)量百分數(shù)％ )； Si為材料中硅的含量(質(zhì)量百分數(shù)％ )； Cr為材料中鉻的含量(質(zhì)量百分數(shù)％ )。
【文檔編號】C22C37/06GK104174818SQ201410356830
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】汪德發(fā) 申請人:寧國市開源電力耐磨材料有限公司