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哈尔滨理工大学t 肇碗七学位论文 喂线技术在球铁小件中的应用 摘要 我国铸造业多数是采用冲入法球化处理工艺生产球铁小件，在生产中存 在很多问题，如：球化率低、球化效果不稳定i 回炉料利用率低，生产成本 高；球化剂消耗量大，镁的收得率低；弧光大，烟尘多，劳动环境恶劣：劳 动强度高等。为了解决这些问题，我们对喂线球化技术进行了理论分析。运 用气泡学说对喂线法与冲入法的球化效果差异，从球化剂的粒度、加镁方式 及处理温度三个方面进行了合理的阐述。 在这个理论思想指导下，制定出了采用喂线技术替代原有冲入法球化处 理的方案。为论证方案的可行性选择了三个典型的试验场地，并根据现场工 艺条件，制订具体的试验方法和检测方法。一汽铸造有限公司一铸厂的试验 侧重于提高小件球铁的质量；哈尔滨东安汽车动力股份有限公司铸锻分厂的 试验主要是论证喂线法可灵活调整气压浇注机镁残量变化，保证产品质量， 同时也为了解决回炉料积压问题；浙江亚太机电股份有限公司的试验，主要 是论证喂线法可提高回炉料和j 用率，降低成本问题，稳定产品质量。在生产 试验过程中采集了光谱分析试样、拉伸试样，金相试样，并对检测数据进行 了整理分析。 工业试验结果表明：采用喂线技术进行球化处理，球化率、石墨球大小 等级都优于冲入法，喂线技术适合处理球铁小件铁水的小型球化处理包( 处 理铁水量在5 0 0 1 0 0 0 k g ) 的球化处理，处理效果稳定，重现性好；喂线球化 处理工艺，对铁水增硅量小，可大量使用回炉料；喂线球化处理工艺能用增 加或减少包芯线长度的办法，灵活调整气压浇注机镁残量的波动：喂线球化 处理工艺可完全消除球化作业烟气对环境的影响和污染，降低工人劳动强 度。同时，对采用喂线技术一年多以后东安铸锻厂出现的基体组织中碳化物 增多、白口倾向大的问题，进行了调查分析，认为是由于浇注机长时间保 温，长期连续大量使用回炉科导致的原铁水硫量过低、稀土沉积造成的。针 对这一问题，提出原铁水增硫，改善孕育的措施，最终问题得以解决，稳定 了产品质量。 关键词喂线技术；球铁小件；球化处理：镁残量 竺玺堡矍三奎：兰矍圭耋篓篁三 t h ea p p l i c a t i o no ft h ec o r e dw i r e i n j e c t i o np r o c e s si nt h es m a l l d u c t i l ei r o n a b s t r a c t i no u rc o u n t r y 。sc a s t i n gi n d u s t r y , t h ep o u ro v e rp r o c e s si sa l la o n gt h em o s t m e t h o dt op r o d u c et h es m a l ld u c t i l ei r o n ，w h i c he x i tal o to fp r o b l e m si nt h e p r o d u c t i o n ，s u c h 勰：l o w e rq u a l i t y , m o r en o d u l a r i z e ra d d i t i o n 。1 0 w e rr a t i oo f m a g n e s i u ma b s o r p t i o n ，l o w e rr e t u r n sa d d i t i o n , h i g h e rc o s to fp r o d u c t i o n , m o r e a r cl i g h t ，m o r ef u m e ，i n f e r i o rc i r c u m s t a n c e ，m o r ew o r k o u t ，a n ds oo n f o rr e s o l v i n gt h ea b o v e m e n t i o n e dp r o b l e m s ，t h ew i r ei i l j e c t i o np r o c e s sh a v e b e e nc a r r i e do nt h e o r i e sa n a l y s i s m a k i n gu s i n go ft h eb u b b l et h e o r y , t h e d i f f e r e n c e sb e t w e e nt h ew i r ei n j e c t i o np r o c e s sa n dp o u ro v e rp r o c e s sh a v eb e e n d i s c u s s e d w i t ht h eg r a i ns i z eo fn o d u l a r i z e r t h em e t h o do fm a g n e s i u mb e i n g a d d e d , p r o c e s s i n gt e m p e r a t u r e g u i d ei nt h i st h e o r y ，as c h e m ea r ed r e wu p ，i n w h i c hp o u ro v e rp r o c e s sa r ei np l a c eo ft h ew i r ei n j e c t i o n t h r e et y p i c a lt e s t p l a c ea l ec h o s e nt od e m o n s t r a t et h ep o s s i b i l i t yo ft h es c h e m e t r i a lm e t h o da n d t e s tm e t h o da r ee s t a b l i s h e da c c o r d i n gt ot h es p o tc r a f tc o n d i t i o n a tf i r s tc a s t i n g p l a n t ，f a wf o u n d r yc o l t d ，h o wt oi m p r o v et h eq u a l i t yo f t h es m a l ld u c t i l ei r o n i se m p h a s i z e d a tf o r g i n ga n dc a s t i n gf a c t o r y , h a r b i nd o n g a na u t oe n g i n e j o i n t - s t o c kc o m p a n yl i m i t e d ，h o wt oc o n t r o lt h ef l u c t u a t i o no fr e s i d u a l m a g n e s i u mi nt h ep r e s s u r ep o u rf u r n a c e s ，a s s u r ep r o d u c tq u a l i t ya n dr e s o l v et h e p r o b l e mo fr e t u r n s o v e r s t o c ka r ee m p h a s i z e d a tz h e j i a n gy a t a ie l e c t r o - m e c h a n i c a lc o ，l t d ，t h ep r o b l e m so fs t a b l ep r o d u c tq u a l i t y ，t h eu s a g eo fr e t u r n s ， c o s tr e d u c t i o na r ee m p h a s i z e d d u r i n gt h ep e r i o do fe x p e r i m e n t , t h et e s ts a m p l e s o ft h ed i r e c t - r e a d i n gs p e c t r o g r a p h ，t h et e n s i l es a m p l e s ，m e t a l l o g r a p h i cs p e c i m e n a r ec o l l e c t e da n dc h e c k e d d a t u mo f t h e s es a m p l e sa r ec a r r i e do na na n a l y s i s t h r o u g ha n a l y s i so fr e s u l t so fc o m m e r i c a lt e s t ，d e s u l p u r i z i n gr a t i oa n d n o d u l a r i z i n gg r a d ea r eb e t t e rb yt h ew i r ei n j e c t i o np r o c e s st h a nb yp o u ro v e r - - = 耋尘兰至三奎：三差璺圭耋竺墼苎 p r o c e s sa n dt h ew i r ei n j e c t i o np r o c e s si ss u i t a b l et ot h ep r o d u c t i o no ft h es m a l l d u c t i l ei r o n ( t h ew e i g h to fb e i n gt r e a t e dl i q u i di r o ni s5 0 0 l ，0 0 0 k g ) w i ms t a b l e r q u a l i t ya n db e t t e rr e p r o d u c i b i l i t y i nt h ep r o c e s so f t h ew i r ei n j e c t i o np r o c e s s ，t h e r a i s eo fs i l i c i u mc o n t e n ti s l o w c r , s om o r er e t u r n sw i l lb eu s e d t h r o u g h i n c r e a s i n go rd e c r e a s i n gt h el e n g ho ft h ec o r e dw i r eb e i n ga d d e d ，t h ef l u c t u a t i o n o fr e s i d u a lm a g n e s i u mi nt h ep r e s s u r ep o u rf u r n a c e si su n d e ro fc o n t r 0 1 t h r o u g h t h ew i r ei n j e c t i o np r o c e s s ，t h ee n v i r o n m e n te f f e c t sa n de n v i r o n m e n tp o l l u t i o no f f u m ea r ee l i m i n a t e da n dw o r k i n gs t r e n g t hi sr e d u c e d a ni n v e s t i g a t i o nh a v e b e i n gc a r t e do nt h ep r o b l e mi nd o n g a nf o r g i n ga n dc a s t i n gf a c t o r y , w h i c h o c c u r r e da f t e rt h ew i r e di n j e c t i o nb e i n gu s e d w h i c hi sm o r ec a r b i d ei nm a t r i x a n dm o r ec h i l l i n gt e n d e n c ym u l t i t u d i n o u sl o n g t e r mu s a g eo fr e t u r n sa n di r o n m e tb e i n gl o n gh o l d i n gw i hh i g ht e m p e r a t u r e ，w h i c hw o u l di n d u c et h es u l f u r c o n t e n tt oe x t r e m e l yl o wv a l u e ，a r et h em a j o ri n f l u e n c i n gf a c t o r s f i n a l l yt h e p r o b l e mh a v eb e i n gs o l v e da n dt h ep r o d u c tq u a l i t yi ss t a b l e ，a f t e rs u l f u rb e i n g a d d e dt ob a s ei r o n k e y w o r d sc o r e dw i r ei n j e c t i o np r o c e s s ；s m a l ld u c t i l ei r o n ；n o d u l a r i z i n gp r o c e s s ； r e s i d u a lm a g n e s i u m ； - 1 1 1 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文喂线技术在球铁小件中的 应用，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进 行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人 已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名_ 灸齑，彳日期旁薛钿“日 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书 喂线技术在球铁小件中的应用系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学 位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工 大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈 尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部f - j 提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可 以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内 容。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用授权书。 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打4 ) 作者签名：z 灸旨1i 日期：2 0 0 6 年月占日 作者签名：灸目11 日期：年月占日 名。蓼击，彬吼2 0 0 6 年月湘 哈尔滨理工大学t 学硕七学位论文 1 1 课题研究背景及意义 第1 章绪论 作为铸造业发展的最大推动力之一的汽车工业目前在飞速发展，中国汽车 产量2 0 0 3 年首次突破4 0 0 万辆。铸件约占汽车自重的2 0 之8 ，主要有铸铁 件、铝铸件和少量的镁合金、铜合金和锌合金铸件。据统计全世界铸铁件的 2 5 应用于汽车工业。美国有3 3 的铸件用于汽车业，法国5 0 0 4 ，巴西 5 0 1 ，墨西哥6 0 0 4 以上的铸件都用于汽车业。若我国汽车产量达到4 0 0 万 辆，汽车铸件的总需求量将达到2 2 0 - - 2 4 0 万吨，考虑到世界大汽车集团的全球 采购计划以及每年数百万吨的汽车铸件配件市场，汽车铸件的市场前景十分广 阔，汽车的发展不仅拉动了铸件的需求，更对铸件的质量提出了新的挑战1 1 j 。 由于球墨铸铁可降低零件制造成本和减轻车体重量，球墨铸铁被广泛应用 在汽车零件中。我国球墨铸铁铸件产量比较低，占铸铁件的比例远小于发达国 家此外，我国球墨铸铁件在质量和生产稳定性方面的差距也较大。我国球墨 铸铁生产较突出的问题是材质强度和韧性上达不到指标，缺陷多，。为了解决 这些问题，如一汽铸造有限公司一铸厂( 简称一汽一铸) 、哈尔滨东安动力集 团公司铸锻厂小件铸铁车间( 简称东安铸锻厂) 、浙江亚太机电股份有限公司 ( 简称浙江亚太公司) 等大多数厂家对汽车发动机用的凸轮轴、轴承盖、排气 管、前制动毂、前轮毂、左右托件等小球铁铸件的型砂、造型工艺和造型设备 进行了研究与改进，以及对造成的环境污染进行事后治理。而如何改善铁水的 内在质量，降低生产消耗，提高铁水处理过程的效率以及减少环境污染等问题 却没有得到根本解决。其原因除炉料等原因外，主要是球化处理方法落后。因 此，为使我国球墨铸铁生产能力有大幅度的增长，必须大力实施能稳定提供质 量可靠的优质球墨铸铁铁水的球化处理技术。 我国现今球铁小件的球化处理方法主要是冲入法，尽管已经经过了多年的 技术改进，使该球化处理工艺在许多方面都有了很大的进步，但仍然存在着以 下缺点( 有的甚至是难以克服的) ： 1 ) 球化效果不稳定； 球化剂消耗量大，镁的收得率低； 3 1 回炉料不能充分利用，原材料成本高； 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 4 ) 弧光大，烟尘多，劳动环境恶劣； 5 ) 劳动强度高等。 喂线处理工艺是克服以上缺点的有效方法。喂线技术是用碳钢带将欲加入 铁水中的合金粉剂或添加剂，包裹成为包芯线并以一定的速度喂入铁水包深 处，使包裹的粉剂被逐渐释放到铁水或钢水中，从而达到对铁水或钢水进行处 理的预期目的。因此，采用喂线技术进行小件球铁生产，对于提高我国球墨铸 铁铁水质量，促进我国球铁生产技术的进步将具有非常重要的意义。 1 2 我国铸造业状况 我国目前有2 2 0 0 0 多家铸造厂，1 2 0 万从业人员，铸件年产僵超过4 0 0 亿 元，年产铸件1 5 0 0 多万吨，占世界铸件产量的 2 1 8 左右。铸件产量2 0 0 1 年、2 0 0 2 年连续两年都以1 0 以上的幅度递增，铸件产量已经是世界第一。世 界主要主要几个铸件生产国的产量，如表l - 1 所示。 表1 1 主要铸件生产国生产指标 t a b l e 卜1p r o d u c t i o n i n d e xo f m a j o rc a s t i n gn a t i o n 铸件总产量 占世界总量产值汽车铸件 国别 ( 万吨) ( ) ( 亿美元) ( 多幻 中国 1 6 2 6 ( 2 0 0 2 年) 2 1 3 约1 0 0 0 1 5 美国 1 1 8 1 ( 2 0 0 2 年1 1 5 42 0 03 3 日本 5 7 5 ( 2 0 0 2 年1 7 51 5 2 5 0 德国 4 6 0 ( 2 0 0 2 年) 6 0 6 04 9 6 我国铸件的出口由无到有，经过二十多年的发展，到2 0 0 2 年我国铸件出 口达1 5 3 万吨，按进出口量与本国生产铸件总量的比值看，排在世界第六位， 我国出口的铸件总体上看低档铸件多一些，见表1 - 2 。2 0 0 2 年我国出口铸件的 平均价格只有每吨5 0 0 美元左右，而进口价格却将近2 0 0 0 美元，是出口的四 倍。由此可见，出口低档件多，而进口件则技术含量低、产值高。铸件质量不 高、档次低、劳动生产率低是制约我国铸件出口的主要原因口l 。批量大、劳动 生产率高是欧美铸造厂的优势。我国铸造厂年产量在5 0 0 吨以下的占了三分之 一，2 0 0 0 吨以下的有一般以上，估计1 0 0 0 0 吨以上的厂只有2 0 0 - - 3 0 0 个。全 国平均水平每年产8 0 0 多吨铸件，这与发达国家相差很大。日本平均每厂年产 量为6 0 0 0 7 0 0 0 吨，我国与之相比几乎相差1 0 倍。日本的的劳动生产率是人 均年产铸件1 4 0 吨，据专家估计，中国约2 0 吨，相差7 倍之多。从批量和劳 哈尔滨理 大学工学硕七学位论文 动生产率看，欧日等国优势很大，可能在不久的将来就会抵消我国在劳动力成 本方面的优势。从长远发展来看，我国铸造业必须采用先进生产工艺，提高产 品质量和技术含量。才能确保在国际市场上的优势地位。 表1 - 2 主要铸件生产国贸易比较 t a b l e ! - 2t r a d ec o m p a r i s o no f m a j o rc a s t i n gn a t i o n 出口量进口最 铸件产量 国别备注 ( 7 y 吨1( 万吨)( 万吨) 1 4 9 汽车件等高档铸 美国 2 2 01 1 8 1 ( 2 0 0 3 年) 件 1 5 3 多数为低档及中 中国 2 - 41 6 2 6 0 0 0 2 年)档铸件 日本 3 51 1 35 7 5 8 0 由中国进口 6 8 德国 3 3 0 ( 2 0 0 1 年) 1 3 球铁小件生产中出现的问题 球铁小件是指质量小于2 0 埏的轴类、盘类、管类、轮毂等类的球墨铸铁 件，见图1 1 ，主要应用在汽车上，质量要求高1 3 1 。常见球铁小件生产中注意 的问题：稳定球化效果，提高球化级别，保证球铁小件力学性能；防止夹渣、 气孔类等充填性缺陷 4 i n ；成品率低 5 0 ，回炉料大量积压，生产成本高【6 】， 在保证质量的情况下，改进工艺，降低成本。 a ) 托架b ) 凸轮轴图 1 - 1 典型球铁小件 f i g 1 - 1c l a s s i c a ls m a l ld u c t i l ei r o n 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 我们针对我国铸造厂家在球铁小件生产规模、工艺水平、产品要求上的差 异，在三个典型的球铁小件生产厂，进行了实地考察，总结了他们各自在生产 中存在的问题 1 3 1 球化效果不稳定质量不高 一汽一铸灰熔和球熔车间的2 、4 、5 、6 、7 、8 线主要产品为：托架、轮 毂、支架、飞轮壳、减速器壳、刹车蹄片、差速器等典型的球铁小件，球铁牌 号以q t 4 5 0 - 1 0 ，q t 4 5 0 - 1 5 ，q t s 0 0 7 为主。一汽一铸球熔车间生产工艺流程 图，见图1 - 2 。 图l - 2 生产工艺流程图 f i g 1 - 2p r o c e s sc h a r to f p r o d u c t l o n 熔炼采用冲天炉( 2 0 吨，j 、时热风除尘冲天炉) 电炉( 4 5 吨工频保温炉) 双联熔 炼，气动式连续脱硫。冲天炉配料：废钢5 - - 2 0 ；回炉料3 0 , - 4 0 ：生铁 4 5 5 5 ；焦碳占金属料的1 0 - - 2 0 ；石灰石占焦碳的2 5 0 一3 0 。出炉原铁 水成分，见表l - 3 。 表l 3 原铁水化学成分( w t ) t a b l e1 - 3c h e m i c a c o n s t i t u t i o no f b a s ei r o n ( w t 1 球化处理方法采用冲入法，1 5 吨球化处理包，容量1 3 5 0 - 1 4 0 0 k g 。处理 哈尔滨理工大学工学硕十学位论文 包结构，见图1 3 ，使用的球化剂成分，见表1 4 ，据原铁水含硫量确定球化剂 加入量，一般为1 1 5 - q 5 5 处理铁水量。处理温度1 4 6 5 - - - 1 4 9 0 。球化处理 后，通过钢轨吊车将处理包运送到浇注台附近，倒入小型浇包( 2 5 0 - - 3 5 0 k g ) ， 进行人工浇注。在球化处理包内进行一次孕育，与球化剂一起加入处理包底 部，加入量0 4 * * - - 0 7 处理铁水量；浇包内进行二次孕育，加入量0 3 处理 铁水量( 2 线采用随流孕育，孕育剂加入量0 0 8 - - 0 1 0 处理铁水量) 。孕育剂 都采用7 5 # 硅铁，一次孕育剂粒度1 0 - - 1 5 m m ，二次孕育剂粒度2 8 m m 。 图l 一3 球化处理包 f i g 1 - 3n o d u l a r i z i n g t r e a t i n gl a d l e 表l - 4 球化剂成分和粒度 t a b l ei - 4c o n s t i t u t i o na n dg r a i ns i z eo f n o d u l a r i z e r r e ( w t 1m g ( w t )s t ( w t 、c a ( w t )m g o ( w t 1粒度( m m l 球熔车间 1 5 2 5 5 7 一6 5 4 4 2 5 3 5 1 5l o 3 5 灰熔车间 1 5 2 55 7 撕5 i 5 ：处理温度为1 4 5 0 以上。 对于一般球铁小件的小型球化处理包，假设：d f 5 0 0 m r a ，o = 8 0 0 k g ，高 径比取1 5 ，则喂线速度计算值为：2 5 3 6 m m i n 。 3 4 3 包芯线的喂入量 包芯线喂入量的不同，对残镁含量、残硫含量、镁的收得率以及处理温 降都有影响。在其他条件不变的情况下，随着包芯线喂入长度的增加，铁水的 残余镁量随之增加，铁水残硫量随之减少，脱硫搴也相应地增加，但镁的收得 哈尔滨理t 大学t 学碜卜学位论丈 率降低。这主要是因为：随着溶解在铁水中的镁不断增加，铁水能继续溶入的 镁量将减少，镁的收得率变低，这必然导致所增加的镁量将大部分被烧损氧 化，从而导致残镁增加量低、镁的收得率小。因为，为节约成本，应尽量减少 芯线的喂入量。 球化处理球化处理时，被加入铁水中的镁，一部分用于脱硫：一部分被 氧化烧损；还有一部分就是留在铁中的镁也就是残镁。脱硫所消耗的镁量依据 反应式： m g + f e s , 藏) = m g g c m ) + 忍( 藏) 由这个反应式我们可以得出m g 娃的公式： ( 3 2 ) 留肌= 0 7 6 ( s 囊一s 终) 2 0 7 6 a s ( 3 - 3 ) 式中o 7 6 一是m g 与s 原子量之比：2 4 3 2 3 2 0 6 = 0 7 6 ； 处理前铁水硫量，； s 并球化处理后铁水硫量，； a s 处理前后铁水的硫量变化， 这样即可求得包芯线的加入长度的公式； 0 7 6 a s + m g 魏g 打q 式中j 垤残球化处理后镁残量，； r 咆芯线单位长度的含镁m g 重量，咖； 玎镁的收得率，； 包芯线的加入长度，m l 9 铁水重量，k g 这样在处理前已知：厶s 、m g 寰、g 及铁水重量q 的前提下，即可确定在 对铁水进行球化脱硫处理时所需的包芯线的喂入长度。球铁小件的原铁水一般 在0 0 2 4 3 0 3 左右，镁残量一般在0 0 2 - 4 ) 0 5 ，处理后残硫量 0 0 1 - 0 0 2 ，处理铁水质量5 0 0 - - - 8 0 0 k g 。收得率在3 0 。o - - 4 0 。则代入公式可 得喂入量在8 - 2 5 m 。 哈尔演理t 大学t 学硕卜学位论文 3 5 实验检测方法 3 5 1 硬度测试 硬度是表征金属材质软硬程度，不是金属独立的力学性能。其物理意义随 试验方法不同而不同，本文中我们采用布氏硬度。 布氏硬度是用一定直径的钢球或硬质合金球的压头，旋以一定的试验力， 将其压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，试样表面将残留压痕。测 量压痕平均直径，求得压痕球形面积。 布氏硬度值( h b ) 计算公式： h b ；0 2 0 4 7 。 壁：! 塑兰一 ( 3 5 ) a 加( d 一4 0 2 一d 2 ) 。 式中，试验力，n ； 彳压痕球形面积，1 1 1 1 1 1 2 ； d 钢球直径或硬质合金球的压头直径，1 1 1 1 1 1 西一测量压痕直径，m m 压头为淬火钢符号为i - i b s ，值在4 5 0 以下；压头为硬质合金球时符号为 i - 1 b w ，值在4 5 0 6 5 0 。本文中采用淬火钢压头的布氏硬度计。 3 5 2 材料金相试样的制备及测试方法 从铸件本体适当的部位或单铸块上截取适当大小的试样，在砂轮上将其一 面磨平并倒角。用粗砂纸初磨，再使用0 1 0 5 金相砂纸依次磨光，每更换一号 砂纸时，试样水平转动9 0 。，最后在抛光机上用c r 2 0 3 进行精抛光和初抛光。 腐蚀剂选用2 硝酸酒精( 或1 0 过硫酸铵) ，腐蚀时日j 根据基体组织不同般在 几秒到十几秒之间。 我们用金相显微镜主要观察球化率、石墨球大小、珠光体和铁素体含量， 碳化物含量。使用普通显微镜对照球铁石墨球化等级图谱来评定球铁的球化 率、球化等级。或采用奥林巴斯倒置式金相显微镜对球墨铸铁组织进行观察， 该系统具备自动识别球化率，石墨球大小功能。 哈尔演理丁大学丁学_ | 毋 卜学 - ! 涂立= 3 5 3 直读光谱分析 直读光谱分析采用了原子发射光谱学的分析原理；组成物质的不同元素被 激发，都会发射出各自的特征光谱。谱线强度与所属元素的含量成一定的函数 关系，测量出各元索的谱线强度值。便可测定出各元素的含量。 将在现场取得的直读光谱试样放置在直读光谱分析仪的火花台上通过电弧 或火花放电激发生成原子蒸气。蒸气中的原子与离子被激发后产生发射光谱。 发射光谱通过光导纤维进入到光谱仪的分光室中，色散成备光谱波段。根据每 个元素发射的波长范围，通过光电倍增管可以测量出每个元素的最佳谱线。每 种元素的发射光谱谱线强度正比于样品中该元素的含量，通过内部预先存储的 校正曲线可测定其含量，并直接以百分比浓度显示出来。 3 5 4 力学性能测试 球化处理后浇注y 试块，在y 试块底部取一长条加工抗拉试棒，加工成 标准拉伸试样，如图3 _ 7 所示。 甘t 否上 e ， 55 啼 一 7 0 斗 一 2 5 1r 1 3 5 图3 7 拉伸试样 f i g 3 - 7t e n s i l es a m p l e 在拉伸机上将试样拉断，获取我们所需要的力学性能指标，主要测试球墨 铸铁的拉伸强度和延伸率。 3 6 本章小结 本章针对球铁小件生产工艺特点及我国球铁小件的生产现状，合理地设计 了三个喂线处理试验方案。确定了包芯线的主要化学成分、性能指标，选择了 包芯线制造设备。由于铁水处理量少和场地有限，三个试验场地采用立式球化 处理站，根据现场情况确定立式球化处理站具体结构，并要求工厂将铁包改成 暗尔演理丁大学t 学硕卜学椅论文 高径比1 5 之的球化处理包。喂线机选用适合低速5 3 0 m s 稳定运行的 d n g l l l 8 0 型喂线机。给出了喂线处理工艺参数范围、喂线速度、喂入量的计 算公式，小型铁水处理包喂线速度一般为2 0 - - 2 5 m s ，球化处理温度 1 4 5 0 - - 1 5 0 0 ，喂入量范围在5 2 5 m ，具体数值根据现场情况进行调整。在本 章中还介绍了试验过程中使用的直读光谱分析的原理、舍相试样的制各和检 测、布氏硬度测试原理及力学性能测试捧的制取。 哈尔滨理t 大学t 学硕+ 学位论文 第4 章工业试验 本章介绍了在第二章喂线球化理论基础指导下，按第三章确定的试验方案 及试验参数，在一汽一铸厂、东安铸锻厂、浙江亚太公司三个工业现场的进行 试验的具体过程和结果，包括熔炼、配料、处理工艺参数、试验结果。通过工 业试验论证喂线法在球铁小件中的应用效果。 4 1 试验目的 i ) 一汽一铸的试验是为提高球化质量，生产高质量出口小件球铁； 2 ) 东安铸锻的试验主要是为控制气压浇注机镁残量波动，稳定球化效 果，降低生产成本； 3 ) 浙江亚太公司的试验主要是为提高回炉料利用率，降低原材料生产成 本，提高产品质量。 4 2 试验条件 4 2 1 一汽一铸试验条件 1 ) 熔炼 生产美国e d 公司球铁件( 代号e d b 3 9 0 1 3 ，e d b 3 9 0 1 4 ，e d b 3 9 4 5 4 ) 及后 轮毂( 代号3 1 0 4 0 1 1 a 0 2 a i ) 。球铁生铁q 1 0 、q 1 2 ，含低s i 、p 、s ，微量元 素f v 、啊、s b 、b i 等) 小于0 1 。废钢：主要为锻造、冲压得边角科。8 吨中 频电炉熔炼，炉料配比：回炉料3 0 - - 4 0 ；增碳剂1 - 2 ；生铁 2 5 , , - 3 0 ；废钢：3 5 - - 4 0 。铁水出炉温度1 5 2 0 - 一1 5 6 0 ，出炉原铁水成分范 围，见表4 - 1 。 表4 - 1 原铁水成分( w t ) t a b l e4 - 1c o n s t i t u e r ao f b a s ei r o n ( w t 1 编号 cs im ns e d b - 3 9 0 1 4i 3 8 m 0 9 01 7 0 一1 9 0o 3 o 5 o 0 3 其他f 3 7 5 3 9 0 i 4 5 - 1 6 50 3 如5如0 3 2 ) 处理站 哈尔滨珲- 大学t 学母i 十学位论文 采用高径比为1 耷。1 5 的球铁包处理铁液，液面高度距包口2 5 0 m m 左右较 合适处理站采用立式，d n g l i l 8 0 型喂线机，叉车运送处理包，见图舢1 3 1 处理工艺参数 处理的铁水量量为6 5 0 - - - 9 0 0 k g ；处理温度1 5 0 0 1 5 4