关于球墨铸铁铸件缩松的学习和经历

铸冶艺人

球墨铸铁铸造生产中经常遇到缩松方面的质量问题，于是就学习，就在实际工作中去想办法解决。很多时候，通过学习解决了一些问题，也有难以解决的缩松现象。最近看见了周启明老师的文章和陈子华的报告，结合之前实际工作，汇总以下。
一．影响球铁缩松的一般规律：
1.球墨铸铁铸件的模数。铸件模数大于2.5，容易实现无冒口铸造，但有专家对此规定限制值，有疑问。一般来讲，比较厚大铸件，由于石墨化膨胀，容易铸造无缩松铸件。此时，碳当量控制不要大于4.5%，避免石墨漂浮。而热节分散的薄小铸件，容易产生缩松，通过冷铁，铬矿砂或局部内冒口设置解决。特别要注意浇冒口系统的补缩，一般来讲，冒口尽可能使用热冒口，避免冷冒口使用。
# m) v' I! ?* X6 |2.要充分注意砂箱的刚度和砂型的硬度。在砂箱刚度和砂型紧实度方面，设置再充分都不为过。
3.浇冒口工艺设计的合理性。尽可能使用热冒口加冷铁，冷冒口补缩效果很差。
- K0 {$ U& e- I, y; \: V" k4.铸型的冷却速度。
9 g$ q2 V4 _- ]4 F  s5.浇注温度和浇注速度的合理选择。一些比较厚的铸件，可以考虑适当调高浇注温度，同时延长浇注速度来解决缩松。同时利于二次氧化渣浮出铸件内部，增加探伤检测的合格。
, U" Z5 D4 z0 ~/ p5 e6.化学成分的合理选择和适当的残余镁，稀土含量。
7.在砂型冷却条件下，争取较多的石墨球数对减少缩松有利，对提高力学性能有利。
8.比较好的原材料和好的铁水冶金质量，要特别注意铁水不要在出炉前高温下保持时间过久，同时出炉前做好增加铁水石墨结晶核心的预处理，这样可以提高石墨球数，减少缩松。
二．新的减少缩松的观点：
: o, p7 ]3 \1 [' _8 V. u# ^1.埃肯陈子华总监最近报告指出：球墨铸铁因为铁水含有镁，促使状态图上共晶点右移，镁含量在0.035-0.045%时，其实际共晶点 大约在4.4-4.5%。
: `" f0 l- b2 T2 j% d1 k, y2.球铁成分选择在共晶点附近，铁水流动性最好，则凝固时铁水容易补充收缩。
  o8 v/ H' s" X8 n1 R" ?  x3.球铁球化前后的硫含量不要变化太大。即原铁水硫含量不要太高。硫含量高，石墨容易析出过早。容易产生缩松。
. P% Y/ @" [7 q5 g) ]0 M3 C4.锡柴周启明老师今年文章“防止球墨铸铁缩松缩孔方法的新进展”中指出：在不发生石墨漂浮和没有初生石墨析出前提下，尽量提高碳含量。我对这句话的理解：一般来讲，过共晶越大，则液态下产生初生石墨就越多，对减少缩松不利。
5.球铁凝固期间，控制石墨膨胀的时间，使石墨化膨胀延迟。在碳当量选择确定情况下，高碳低硅。合适的残余镁量，正确的孕育和注重最后的随流孕育。
; \3 d' h' e( \  T4 C6.铁水注意快速熔炼，避免在出铁温度下，炉内保存时间过长，避免超过1550度过高的熔炼保温温度，损失大量碳和结晶核心。一般超过10-20左右分钟就要重新做处理。这种铁水即便经过各种孕育处理，也要产生碳化物和缩松，很难消除。
7.铁水球化之后，要马上浇注，严禁等待时间过长，使球化孕育衰退。
8.使用含镧稀土的球化剂，则凝固初期的石墨结晶较少，避免个别较大石墨球出现。石墨球数比较多，大小比较均匀，说明凝固中石墨球析出时间比较一致，凝固后期膨胀较大。这种球化剂使用工艺，在最近铸协武汉华中科技大学的会议上，江阴吉鑫的工程师们提出，这种球化剂对厚大断面的风电球铁，没有效果，不适用。
9.球铁碳当量越大，其结晶凝固范围越宽，固液共存区间越大，凝固过程中，液态铁水流动受初生枝晶影响，阻碍流动补缩，容易形成缩松。同时，铁水硅含量高，容易过早促进石墨形核，生长，此时的石墨化膨胀在固液共存期，对缩松减少不利。所以，通过上述一些工艺措施，使石墨化膨胀延迟一说，在现实铸造技术工作中，去解决球铁铸件缩松现象，有很重要的指导意义。
" m! ?3 Y: O3 ?! F/ C+ _( m三．球铁缩松的一些“异常”现象：
5 h% |$ @# F9 I0 t1.高炉铁水直接加入感应电炉的短流程铸造，生产球墨铸铁铸件时，如果熔炼中没有很好的高温熔炼操作，容易出现铸件缩松缺陷。分析原因，估计是原铁水里面高炉铁水内的厚片状石墨，在熔炼中没有消除，凝固过程中，液态下石墨过早析出，凝固后期石墨化膨胀不足引起。本溪地区某风电铸造工厂，利用短流程生产风电铸件，都以探伤不合格报废，几乎没有合格铸件，损失惨重，就是例子。本溪地区高炉铁水质量较好，有害微量元素很低，铁水直接进入功率不高的保温感应电炉，估计高温冶炼，细化石墨不足。而江苏吉鑫的短流程工艺，是高炉铁水经过30吨电弧炉氧化烧损了有害元素，熔炼过程经过了高温冶炼，同时烧损的碳，又经过增碳剂处理增加了碳，和上面所说本溪短流程在熔炼工艺上有很大的不同。
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本溪高炉铁水，直接加入30吨保温炉，熔炼风电低温球铁铸件。所有铸件都因为探伤不合格报废，大概有3千吨左右。当然，这个工厂在整个铸造生产中，还有其他不足：球化后铁水硫含量为0.000%（也可能光谱仪不准确）；砂箱刚度不足，砂型紧实度不足；质量管理落后等等各种原因。
+ |: m3 r  d. S# @" u9 Q2. 笔者在山东和河南个别铸造工厂遇到，生产壁厚不均匀中小球铁铸件时，铸件各处热节分离，连接热节部位的结构壁厚较薄，采取各种措施，如冷铁或铬矿砂加速热节冷却，控制浇注温度，提高碳当量，变更浇冒口系统等等，都无法解决低于2级X射线探伤要求。当把碳当量从4.4-4.6%降低到4.25-4.30%之间后，缩松减轻，探伤合格。当然，同时也采取了一些其他辅助措施。采取这种做法的原因，是因为之前流水线造型，生产球铁卡车轮毂，个别热节分散的轮毂生产经验所得，与其他大部分球铁轮毂成分控制较高碳当量不同。这种做法能够减少缩松的原因，一直搞不清楚，是否与周启明老师文章中说得，延迟石墨化膨胀和凝固中减少初生石墨有关？这些球铁铸件碳当量选择低于共晶点附近，早期凝固过程中，虽有石墨析出，但量较少，主要首先析出奥氏体枝晶，给后期共晶凝固留下了较多的石墨化膨胀量，因此较少了缩松缺陷。是否也属于延迟石墨化膨胀的一种工艺方法？这些铸件照片如下：
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* C! g- u! a# ?7 R, U这种型号的卡车球铁轮毂，碳当量必须4.25-4.30%，高了废品就非常多。
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美国GE球铁铸件，名称可能叫抱轴箱。铸件射线探伤2级不合格。经过很多专家指导，均无法正常生产样品。把碳当量降低至4.25-4.3%，加上其他工艺措施，现在通过了探伤2级。
3.上述以较低碳当量控制球墨铸铁成分，解决缩松的做法，今年一月份，得到一位国内知名铸造专家的认可。他说：在德国铸造工厂，都是如此选择碳当量，而我国普遍以高碳当量选择，打算写一篇文章讨论此事。最近看见会议信息，这位专家关于球铁碳当量选择的文章已经写出，准备在河南铸协会议和铸造工业杂志常州会议上发言。
: U/ ~+ |& W: k+ R: I5 K& n- c5 Y) p4.风电大件浇注，1320-1340度浇注，加强最后孕育，15-16吨左右铁水浇注时间80-90秒，能够生产UT探伤合格厚壁球铁铸件。但是浇注温度提高至1360-1380度浇注，浇注时间为300秒以上，使用冷铁和冒口较少，也可以生产合格风电铸件。这里就有对待球铁缩松不同的工艺出发点。当然，这里没有细说各自的浇冒口和冷铁工艺。其主要原因，是否可以与下条铸造工艺有类似关系？
5.国内早期，机床附件行业在铸造各种尺寸的大小卡盘体（盘体直径从100毫米到1000毫米左右）时，材质灰铁300，都没有冒口，而以很小的内浇口，分散均匀进入型腔，浇注速度较长，实现无缺陷高质量铸件生产。（当年多以冲天炉熔炼灰铁300铁水）。

: i: N! r/ X) ]以上文字，因为笔者水平，能力有限，难免偏僻，只不过都是真实的实际情况，写出来供大家批评，讨论，总结经验。

铸冶艺人

! z* `# A/ H( f7 u% `
3-4月份，两次去潍坊昌邑，又进了浩信工业园。一个是美国铸造工厂康迈，一个是浩信一个新的铸造工厂。仔细查看了他们现在球铁控制成分和碳当量，都在比较低的范围，即4.25-4.4%左右。当然这些工厂都是粘土砂静压线造型，铸造不大的铸件。也有很多的工厂，他们很久以前就把球铁碳当量控制的比较低，主要是出口铸件，按国外客户要求的碳当量控制。

castengineer

铸冶艺人:
回忆几年来你的几个高见:
% o' j& @! U8 f9 `/ Q1:磷会使铸铁的共晶点右移.
2:焙烧砂就是铸件表面的烧结砂.
" C. D* ]4 z8 W0 @3:灰铁共晶度都达4.4以上.浇口溢流处表面出现石墨析出,不知何物.发贴求解.
4:本来是冲天炉熔化铁水的氢致晶间裂隙状气孔.偏要定义为氮致晶间裂隙状气孔.
& L! c; u  M+ f3 b; \8 S0 C....
如此低的理论功底.确有点难为你了.所以,如要你看懂以上截图的金属学过程....
( U% N2 }* S- j8 ^0 E加强学习吧.看懂了逻辑思维才能缕顺.......别总想把头像挂在版首.你自己不觉得没趣和烦恼么?就像我们写个中国字,你连写10遍.可能你会认为自己写错了.哈.哈.....
' k" k7 `; B# B) m& Y" G* G$ }2 o如果大家都如你这样小儿科理论功底.那论坛肯定办不下去了----没人看了.....
: E- ]1 K: P! n2 f3 ~1 i' Y, l
( {3 v$ y7 x5 z! Q" P) _等你能看懂截图的金属学过程.就知道你这篇贴子的偏颇之处.....看样你是下了功夫做此贴.也有些见解可以接受.但你整个逻辑思维还是混乱.支离破碎.拿来主义多.好像在拼图...
就先谈到这里吧..
" t7 f$ w! ^+ |! n- n0 G  W! @以后我每天都会多关注你的贴子.好向本应是铸造泰斗们头像图片位据位置的,你这位"中国著名铸造专家"学习.你要不辜负版大小张对你的厚爱.也希望你值得擎得住这份厚爱.看看你的理论功底有多厚.经验多丰富......

陆小凤

回复 10# 冰风浪人

castengineer

晨曦2008 发表于 2017-3-24 10:06
应该允许别人不完美，因为世上没有百分之百的绝对完美，包括你我他。佩服海纳百川的，同样也佩服精益求精的 ...

7 k1 B" S) z' Z, {" r0 o3 L
很对.三人行.必有我师.每个人阅历都有限..我干了近50年,也只不过是铸造界的小学生.能对得起工程师的名称就不错了....
" Q- m: I$ X$ T, F+ a" Q3 e8 _
  c7 e2 h% V# U9 J/ e: u; z但这位坛友动不动就把自己的照片挂在版头做"泰斗".三上三下.就算把照片放在版头.他就是比周继杨老师还牛的"铸造界泰斗"了.他也不掂量一下自己的阅历.实践.理论功底.....动不动拉大旗作虎皮.刹有铸造领军人物之态.和他对过贴.他太狂妄....
+ v( p  R0 F) S5 n
所以,对他的贴子.回敬就多了一些..关键是他还是痴迷不悟.这不又满世界的又用那些蹩脚的贴子改稿,又成了什么文章....

, S3 ]6 K6 ^9 C( }1 [希望他就把自己做为一个普通工程师.坛友....这些问题就没了....
3 N& o) q2 s4 L9 M
还望他自重一点吧.只不过就是一名普通铸造工程师.....
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还是得谢谢你的建议和观点.
9 T3 p+ L; ]+ \2 J/ N我们来这里主要是学习

铸冶艺人

" r7 s- q9 `2 A
回复 4# 老翻砂匠
! W+ k. T$ B$ g. P谢谢老陈关心！上海展会期间，我在威海荣成一个铸造工厂帮忙，没有机会随团参加。在百铸网帮助工作期间，很多企业谈到球铁缩松问题，一些专家去帮忙，总是从浇冒口方面查找问题，能够解决一些。但是目前看，仔细调查工厂生产情况之后发现，多数铸造工厂的缩松问题是熔炼温度超高。这些铸造工厂因为自己的工艺流程，设备配置等等方面不足，比如铁水要经过多次倒包，则温度降低很多，有的是不注意熔炼温度控制，熔炼后期，感应电炉断电稍微晚几分钟，铁水温度就可能升的很高。总的来分析，这些企业温度控制一般都在1600度以上，自己感觉这才是缩松产生的根本原因。铁水也有电炉配置较大，一炉铁水分3-6次出完，整个浇注过程要长达50-60分钟，有不进行预处理操作，铁水在1500度以上高温保持时间过长，结晶核心大大减少。这些问题在中小铸造工厂表现很突出，甚至个别大厂也存在如此问题。
/ f  d; Q5 g9 L, U; z& g7 ]* [上述企业，缩松问题的解决，一般都是从浇冒口方面查找问题，企业经过多年生产，培养了自己的工艺技术人员，浇冒口工艺方面都有自己的特色。他们没有从熔炼温度方面控制，不注重铁水核心问题，伴随缩松缺陷，还经常出现渗碳体问题。
关于球铁碳当量选择，控制的问题，我们常规还是选择较高碳当量，但是遇到难以解决的铸件缩松时，降低碳当量去试试，解决缩松是否有效，提供一个途径，我就是谈了已经成功的经历，供大家参考。具体操作，选择，希望大家多学习，讨论自己的经验。我们等待专家的报告文章吧，看看他是如何意见。
周启明（周亘？）在现代铸铁杂志有一篇文章，谈解决球铁缩松方面的新观点，提出很好的意见，大家也可以看看。其文中谈到，在没有石墨漂浮和初生石墨析出前提下，尽可能提高碳量，降低硅含量，等等，使石墨化膨胀延迟一说，很有新意。
上述文字写于去年，今年一月整理发在我的QQ日志里面，这次把照片也附上了，不知道照片产品工厂是否有意见。欢迎大家各抒己见！

castengineer

2 |- y3 a/ D: R3 M8 B
) s% L" U9 o- G5 g$ n回复 29# zjy95381
8 K8 {" s) t4 C0 A$ ^, @

# v5 `9 \' R6 C    完全同意.
% R2 U" S% u# D% w- |& a/ i( ~楼主的贴子,基本是罗列.总结,目前已有的解决球墨铸铁铸件缩松理论几种论点.
对球铁的缩松问题的讨论基本有几种类型:
4 ?4 Z% Y6 a# l- p! o1:精典式讨论.如周继扬老师的球铁理论.
2:魏兵老师的均衡凝固理论.
0 k& B# m$ D* C) I/ V( p3:最近,由于上述理论解决问题的局限性,又有新的理论.如"防止球墨铸铁件缩孔、缩松方法的新进展."的论述.
......
: Y6 q2 c" \" w5 \因为这些理论,均为广义理论.属论理推导.如何取其精髓,为我所用:
1:做为我们现场铸造工艺人员.如果只陷入对上述理论.生吞活剥的使用这些理论.是达不到目的的.如何理解.应用这些理论.是很重要的.因为几种理论之间,有论理有相饽之处.也有为解释而解释的论理之处....
0 I& ~- U; e( D9 a2 f& B- A7 n% |2:按自己对理论的理解,运用.总结.提高.才是真正解决球墨铸铁铸件缩松的根本之道.不要照本宣科.刻模式的应用,才能真正的解决球墨铸铁铸件缩松问题.

LICHH

+ K2 J+ l; i5 J! F
谢谢赵工的分享！好久没有看到你上线了，最近在忙什么呢！

铸冶艺人

8 u; E7 Q- @/ a: H( P
7 A, c- ?' U. l* E5 n8 ?4 O! H0 y7 T回复 2# LICHH
瞎忙啊。最近连续几炉使用冶金碳化硅配料，含量88-90%，加入量0.4-0.9%左右，硅，碳吸收均在90%以上。此吸收率供大家参考。

老翻砂匠

回复 3# 铸冶艺人


    上海的展会，我光临了一下《百铸网》，还聊到了赵老师呢~

pjh24123

谢谢分享

you1985

学习了， 经验之谈。不过实践操作还需要实践，提供了新的解决问题的思路。

高大有

怎么，刚才的6楼（刚刚看过）的帖子突然不见了？

冰风浪人

拜读过不少关于缩松的文章，有提倡增加炉内硅量，减少孕育量;强化孕育的，也有说要预孕育，控制残Mg>0.025%的;也有说是要降低CE,减出WSi的;也有说用无冒口工艺解决，有点儿乱。

pp0537

谢谢各位前辈的分享，我们一定会努力学习的，争取把这些经验用到平时的生产中去.

四海人士

好贴一个！不要沉下去啦，多学习，多讨论，共分享……

铸冶艺人

回复 10# 冰风浪人

老翻砂匠

回复 13# 铸冶艺人


    重新编辑一下吧，所有的图片都看不到哟~

四海人士

回复 14# 老翻砂匠
# A3 h% w' K5 m8 v6 j9 s& c+ ]
& N/ s( ?0 }5 ^+ c( x1 d3 p陈工：麻烦您把此贴转到《铸造技术经验交流》去吧

二代半农民

镧系球化剂对薄壁件的缩孔有明显的效果

笨—笨

比较赞同6楼的看法。
5 \( `1 \& o9 ?9 T9 d& g资料上说，工业生产中，铸铁总是存在着初析奥氏体。个人认为初析奥氏体析出量过大，势必会阻碍补缩通道，因此应该适当提高的碳当量，降低初析奥氏体。
# x% {2 f& z5 f/ L理论上讲，高碳当量也存在问题，共晶石墨化异常厉害，型砂刚性不够也会造成缩孔缩松。
另外，既然工业生产中，铸铁总是存在着初析奥氏体，那么是否可以认为铸铁一般不容易达到过共晶，只能向共晶无限靠近。

zhaishujv

学习了 很好的东西！谢谢前辈的总结。

djzhaomei

谢谢赵工的辛勤劳动，以及总结的宝贵经验！

cc68

回复 7# 铸冶艺人

7 q: ]) p/ J" c! O+ c2 s艺人不易。真♡感悟！有时候适当调整思路，确实会有奇效。