铸铁水平连续铸造技术及铸铁型材的应用

铸铁水平连续铸造技术在我国发展已经30年了,技术和装备在日臻完善,铸铁型材的应用领域和数量在不断扩大,如何生产不同截面尺寸和种类的铸铁型材,解决其相关关键技术和装备难题,进一步丰富铸铁型材产品类型,发挥铸铁型材的优点,提升我国装备制造业的水平已成为热点问题。在综述铸铁型材特点和我国与国际知名企业之间的差距基础上,提出了水平连铸技术和铸铁型材应用的发展趋势和方向。

ADI工艺对水平连铸球铁型材组织的影响

利用正交试验方法对φ172 mm的水平连铸球墨铸铁LZQT500-7型材的奥氏体化温度和时间、等温淬火温度及时间等ADI工艺参数进行对比研究,探讨了不同参数条件对该型材组织形貌的影响规律。结果表明,随着奥氏体化温度和等温淬火温度升高,基体中残余奥氏体含量增多;当奥氏体化温度较低时,适当延长保温时间有利于得到针状铁素体和残余奥氏体(奥铁组织),延长等温淬火时间有利于获得稳定残余奥氏体,并防止高碳奥氏体分解。

准220mm大直径高强度灰铁型材组织与性能研究

采用水平连续铸造工艺并加入Ti与Sb微合金化，制备了Ф220mm大直径高强度灰铁型材，分析了该型材不同部位的组织与性能。结果表明，该灰铁型材以D型石墨为主，心部有少量A型或E型石墨，基体为铁素体和珠光体混合型，表层珠光体含量接近40％、1／2R处珠光体含量接近80％、心部珠光体85％-95％。水平连铸过程高的冷却速度、微合金化、良好的补缩是获得无缺陷、高强度、高共晶团数量灰铁型材的基础。拉伸性能指标高于HT/LZ350牌号水平，断面均匀性好，硬度差小于10HRB。耐压气密性与其强度指标密切相关。耐压气密性试样爆破前均未发现点渗和周渗现象。爆破强度均在50MPa以上。

水平连铸大直径球铁型材中夹杂物的研究

对大直径球墨铸铁型材中夹杂物的分布、尺寸、成分进行了研究。结果表明,主要的夹杂物聚集在型材中心线上方3/4R附近,多数呈丝状分布,且尺寸较大。SEM结果表明,几乎所有的丝状、块状及散落状的夹杂物都分布在铁素体中,且周围通常有退化石墨存在。颗粒状夹杂物则在铁素体和珠光体中都有分布。EDS和EPMA结果说明,由于RE-Mg球化剂与铁液中其他元素反应而导致的镁不足是促成多数夹杂物(尤其是丝状、块状和散落状夹杂物)形成的主要原因。夹杂物和退化石墨的存在对型材的力学性能不利。因此,选用合适的球化处理工艺及参数对防止夹杂物产生、保证大直径型材的组织与性能有重要的意义。

钢液夹杂物粒径与上浮时间关系研究

基于单个球形夹杂物为研究对象,忽略夹杂物间及对流等因素的影响,对比计算了钢液中夹杂物的匀速及加速上浮时间,并分析了密度条件和夹杂物尺寸对上浮时间的影响。结果表明,上浮时间与匀速处理时相对误差较小,可以将夹杂物的上浮按照匀速过程处理;浇铸前钢液进行5~10 min镇静处理,可使钢液中密度为2 700~3 100 kg/m3的尺寸较大夹杂物(d>Ф50μm)完全上浮,有效避免铸钢件上表面或铸锭上部产生夹渣或夹杂类缺陷,减少轧材或轧板的表面缺陷。随夹杂物颗粒密度增大,其上浮时间将延长。而夹杂物尺寸的减小,上浮时间急剧上升,正比于1/r2。

正火处理对灰铁型材组织与性能的影响

采用水平连续铸造工艺制备了矩形截面120 mm×100 mm灰铁型材,对比研究了不同温度奥氏体化对正火组织与性能的影响。结果表明,该灰铁型材表层10 mm处为D型石墨,1/2R为E型石墨,心部为A型石墨,基体中的珠光体分别为5%,15%和15%。880、900和920℃分别保温2 h后出炉空冷的正火组织,表层10 mm处珠光体含量均接近80%;1/2R处的珠光体含量分别为40%、50%和60%;心部的珠光体含量分别为30%、40%和50%。铸态表层硬度为92 HRB,1/2R处和心部硬度低于表层,硬度差为6.4 HRB,正火热处理能够提高灰铁型材心部力学性能,降低不同部位的硬度差和拉伸强度差。正火温度越高,越有利于石墨片附近获得高碳奥氏体,有利于珠光体的形成,有利于灰铁型材断面组织与性能均匀性的提高。920℃×2 h正火,表层的拉伸强度超过350 MPa,断面性能均匀性得到提高,表层和心部的拉伸强度差仅为30 MPa。