第２９卷第１８期 Ｖ０１．２９ Ｎｏ．Ｉ８ 企业技术开发 ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＯＦ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ ２０１０年９月 Ｓｅｐ．２０１０ 试分析高铬铸铁的生产工艺要点 刘拮，刘华多 （长春发电设备总厂，吉林长春１３００３１） 摘 要：近年来，国内对高铬铸铁的生产形成了一套较为统一和科学的生产方法和体系，但在具体生产工艺 上，仍有很多值得注意的地方，文章结合生产实际对高铬铸铁的生产工艺要点进行了分析，这对提高和改进高 铬铸铁的生产工艺具有重要意义。 关键词：高铬铸铁；生产工艺；要点 中图分类号：ＴＧ２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—８９３７（２０１０）１８—０１０８—０２ 目前我国高铬铸铁的生产工艺研究稳步推进，已经 铸铁生产特种泵铸件，虽然取得一定效果，但在实际应用 形成了较为统一和科学的生产工艺和体系，但是国内高 中，缺点比较突出，主要有使用寿命较低、质量不稳定、加 铬铸铁铸件的质量却参差不齐，在实际生产过程中还有 工困难等问题。因此国内外对高铬铸铁的生产工艺的研 很多需要引起我们注意的问题，文章结合对高铬铸铁的 究和实际的生产应用上并不同步，这就导致了在实际生 生产工艺的多年研究和生产实践，详细论述了高铬铸铁 产工艺的设计上出现的一些问题，要使我国高铬铸铁的 生产工艺中的常见要点，希望能为高铬铸铁的生产提供 生产工艺真正的与国际接轨，就必须对其生产工艺中的 有力的参考。 要点进行详细的阐述，以提高和改进高铬铸铁的生产工 艺，制定统一的行业生产和操作规范，这样才能更好的解 １高铬铸铁生产工艺简述 决生产实践中出现的问题。 在铸铁铁件生产领域，高铬铸铁的生产和应用一直 备受关注，由于高铬铸铁的优良的耐磨性和抗氧化性，在 工业领域应用十分广泛，是一种十分可贵的合金碳化物， ２．１科学应用冶金处理技术 冶金处理技术是高铬铸铁生产中不可忽视的重要环 因此，高铬铸铁可以用于制造许多性能优良、抗外力磨损 和适应高温差和流量冲击以及能抗酸碱和高温氧化物质 节，它主要包括变质处理、孕育处理和微合金化处理。要 的铸件。因此，就高铬铸铁的生产工艺而言，就需要在提 优化高铬铸铁件的使用性能和耐磨效率，就必须尽可能 高硬度的前提下 尽可能减少铸件的内应力，增加抗磨 的对冶金处理技术的各个环节进行优化设计，形成系统 ２高铬铸铁生产工艺的基本要点 性，因为这无疑对延长使用铸件寿命和提高铸件的使用 的操作规程。在使用性能上，传统冶金技术对高铬铸铁的 效率十分有利。因此对于高铬铸铁生产工艺的研究就必 处理所产生改性作用往往会受制于实际操作中的相关动 须充分考虑到合金碳化物的选择和熔炼技术，包括炉前 力学条件，主要包括温度和物质成分浓度。通过一系列相 处理工艺和铸造工艺的设计。近年来，随着复合变质处理 关的实验和高铬铸铁生产过程可以发现，温度和物质成 技术和其它冶金处理技术的不断革新与进步，业内研究 分浓度对高铬白口铸铁使用寿命的提高有着至关重要的 者在对传统冶金技术和高铬铸铁冶炼和生产工艺分析的 影响。就冶炼温度而言，冶炼高铬铸铁控制温度一般以 基础上，通过不断试验，开发一种更现代冶金处理技术。 １５２０～１５８０ｃ《＝为宜、冶炼处理温度则控制在１４４０～ 这一技术主要通过实现铸态组织和亚温处理的马太组织 １４８０℃之间、而铸件浇注温度则在ｌ ３８０～Ｉ ４２０℃之间 来实现。这一先进生产工艺的发展和应用，改变了过去高 为宜，此外冶炼过程中的高铬铸铁的含碳量应控制在 铬铸铁在生产上的单一、简单的工艺设计流程。优质高铬 ２．４％～３．０％范围内。变质处理是冶金技术中的一项重要 筛查和 铸铁一般由马氏体，部分合金碳化物和少量残余奥氏体 技术，变质处理可以合理改善合金碳化物的形态；等组成，在金属领域曾被誉为“第三代金属抗磨材料”，因 净化出夹杂物质、提高铁液的纯净率，细化固体晶粒；。因 为其具有优良的合金抗磨性能，此外在矿山、水泥、冶金、 此对于优质高铬白口铸铁的生产应常采用Ｒｅ—Ａｌ～Ｂｉ—Ｍｇ 水电等重工业领域，高铬铸铁的应用也十分的广泛。目 复合变质剂对铁液进行分级复合变质，在孕育处理和微 合金化处理上也必须遵循详细的操作生产方法，以确保 冶炼抗磨铸铁，这部分是因为在实际的应用中，有些特种 高铬铸铁的生产质量，提供其使用性能特别是耐磨性。孕 泵工作条件恶劣。因此要提高高铬铸件承受磨损和腐蚀 育处理技术也是冶炼过程中一项重要的技术，主要是通 的能力，高铬铸件的自身的抗磨性和成分就显得十分的 过改变、筛选和稳定碳化物形态；细化晶粒以增大增强厚 重要，反观国外生产企业，大多数采用含Ｃｒ２３％～３０％的 大铸件在断面组织、性能的一致性。因此在在研究高铬铸 前，冶炼业内一般以含铬１２％～２０％的高铬作为标准来 高铬铸铁以提高高铬铸件耐磨件的性能和使用寿命，其 铁的生产工艺中，我们应采用复合孕育剂对铁液实施分 中有代表性的有英国，常采用含Ｃｒ２５％高铬铸铁生产杂 级复合孕育处理，以提高铸件的使用寿命这样才能更好 质泵来挖掘海底砂石，使用寿命可达２年之久。国内的做 的提高物质的抗衰退能力。而对于微合金化处理，则应坚 Ｎｉ或Ｃｕ、Ｍｎ元素的适当搭配并适量添加微量 法则不大相同，某些生产厂家常采用含铬量略高的高铬 持Ｖ、Ｍｏ、ｖ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂ等元素以实现铸态基体组织期望；形成ＭＣ 作者简介：刘 ，长春发电设备总厂。 第２９卷第１８期 刘 ，等：试分析高铬铸铁的生产工艺要点 ｌ０９ ０％。此外在其它元素的选择上也有较为严格的标准，高 型碳化物。综上在高铬铸铁的生产工艺中冶金技术处理 ３．铬铸铁中磷、硫的含量一般情况下应分别控制为小于 十分重要，这也与高铬铸铁的生产息息相关。 ２．２合理选定合金 ０．１％和Ｏ．０６％。这是因为微量合金元素ｗ等的加人可细 改变碳化物的形态和分布，增加材料硬度和耐磨 在高铬铸铁的生产工艺中，合金的选择也是十分重 化晶粒，要的，选用的合金材料的搭配比例必须科学合理，这与高 性。 铬铸铁的铸造质量直接相关，例如碳、铬都可以极大的提 ２．３改进熔炼和炉前处理工艺 在高铬铸铁的生产工艺中除了要合理选用合金物质 高合金硬度，从而提高含碳量和增加碳化物数量，提高碳 量的效果通常比提高铬量更显着，但是铸件的韧性也大 和提升冶炼技术外，还必须考虑到熔炼和炉前处理工艺 大下降。由于特种泵铸件冲击负荷量较小，因此在实际生 的设计，一般而言，在实际的生产实践中，冶炼炉料常选 产中应选择高碳元素，合金含碳量可控制为２．５％～３．５％ 用废弃钢、硅含量较低的生铁、高碳锰铁、电解铜、纯镍等 之间。而铬是高铬铸铁的主要合金元素，添加比重一般较 物质，同时炉料搭配上还应考虑合金元素耗损率。由于铬 大，因此含铬量定为２６％～２８％为宜。根据Ｆ．Ｍａｒｄｅａｙ的 耗损率较高，因此应选择在冶炼生产过程的后期加人。为 经验公式，合金基体的含铬量平均在１４％左右，大于 了控制和降低高铬铸铁熔炼的成本，应尽量多加高碳铬 １１．７％时，铸件的抗腐蚀性能较好。同时碳化物和铬的含 铁。由于在实际冶炼中铬的耗损率大，不好控制碳量，熔 量存在着一定的比例关系，这就需要考虑二者作为合金 炼时应选用电炉。选择炉衬时以碱性、酸性或中性炉衬为 元素在高铬铸铁中的含量，以确保铸件具有优良的抗磨 宜，选用酸性炉衬会较为经济。熔炼过程中可采用不氧化 性能。铬大部分形成淬透性较差的合金碳化物因此须加 法。 入其它合金元素来改善。而钼元素可以用来提高合金淬 透性，但是钼降低Ｍｓ点的作用并不显著，所以合金元素 参考文献： 中的含钼量控制在１．５％～３．０％。硅可通过合金炉料带入 或以脱氧剂形式加入。硅元素提高Ｍｓ点作用较大，但易 ［１］赵玉华，张利，李润霞，等．Ｃｒ２７高铬铸铁生产工艺的试验研 降低了合金的淬透性。也应在选用时控制在１．５％～ 究［Ｊ］．铸造，２００５，５４（８）． （上接第１０５页）性所致，在铸造成形后内部形成很多聚 接，将其与立柱焊接在一起，最后待焊件温度降至室温 集性气孔，这对保证水密性非常不利，对待此缺陷，我们 后，抽出模拟拉杆圆钢，从而保同心度。对于像立柱和炉 采用发现问题点后，用碳风刨刨开孔洞处，刨开区域要比 门这样焊接量较大的构件，采用对称焊接和从中间向两 空洞区域大，要完全覆盖孔洞区域，刨到未发现孔洞为 头焊接的方式，以减少焊接变形。 止。然后用手工焊补焊，焊后磨平。待焊接处温度降低至 室温后重新注水试压，试压压强为０．６ ＭＰａ，耐压时长为 ５铸造件 不少于２ ｈ。通过上述处理，此水套满足设计要求。 此设备除拱脚梁外还有内壁隔板、链轮，观察孔等位 ３．４油漆防腐 铸造件，除拱脚梁（ＺＧ２３０—４５０）外均为ＨＴ１５０材质。根据 因此设备为铜冶炼炉，炉内最高温度可达 设计要求，除内壁隔板因精度要求不高现场直接安装外， １６５０￣Ｃ，设计要求此构件防腐油漆均为耐高温漆，且耐高 其他铸造件均在需机加工面放余量。铸造件的加工用到 温温度为４００℃。相对一般钢结构而言，此油漆不仅要具 车，刨，铣，钻床等设备，严格按照图纸要求的加工面和光 有防腐的基本要求，更重要的是要具有耐高温的要求，所 洁度加工制造。 以对涂装要求也比较严格，要保证漆膜厚度且不允许有 漏刷区域出现。因为很多构件比如骨架部分一些钢柱、钢 ６结语 梁为双Ｈ型或双ｃ型对扣，外加盖面板，因此在制作前 固定式阳极炉是结构厂第一次制造此类设备，在制 就需要将构件喷砂油漆，以免制作完毕后，内部不易做油 作完成后，经检查，符合设计及质量验收规范的要求，在 漆防腐。 经山东祥光铜业现场安装后，设备各部位连接非常好，试 ４变形及尺寸控制 车后运转正常。进一步证明了制作工艺的可行性，为金属 结构厂以后制作此类钢柱积累了经验。 由于此项目属于设备件，其中很多部件在安装使用 后将是活动部件，即对表面平整度及相接处部件的变形 参考文献： 控制要求很高。我们采用的是控制焊接顺序和控制机加 工面的方法。对于像立柱这样的构件，现场安装需要从相 ［１］黄雁，吴军，李罡，等．燃烧风预热时铜精炼阳极炉烟气热损 对应的两根立柱中间穿过拉杆，因此对立柱的垂直度及 失研究［Ｊ】．冶金能源，２００４，（２）． 开孔的同心度要求很高。我们将开孑Ｌ板在与立柱焊接前 ［２］鄂加强，梅炽，刘春洋，等．铜精炼阳极炉氧化过程炉膛烟气 先将开孔处上车床镗孔，保证光洁度，在工厂组装时，先 温度动态模型［Ｊ］．矿冶，２００４，（４）． 中间穿过一根钢管，然后将立柱两侧孔板也穿过这根模 ［３］檀冰．铜阳极炉溜槽的技术改造［Ｊ】．中国有色冶金，２０１０，（３） 拟拉杆圆钢，对照设计图纸调整好位置，然后两侧同时焊
