姜兆?。ù筮B橡膠塑料機械有限公司,遼寧 大連 116039)
生產低溫用風電球墨鑄鐵實踐
姜兆健
(大連橡膠塑料機械有限公司,遼寧 大連 116039)
結合生產實踐,分析了中型風電低溫用高韌性球墨鑄鐵件QT400-18Al主箱體,發現沖擊功達不到驗收要求,主要可能是因為爐料加入比例不符合規范,化學成分不準確,處理鐵水時間過長,終硅量值比較大,造成石墨球圓整度不足,且數量較少,白口傾向增加,鑄件強度增大,韌性降低,沖擊功降低,使鑄件達不到在寒冷地區的使用條件。本文通過調整廢鋼加入量和終硅量,通過實驗,生產出合格的低溫抗沖擊球墨鑄鐵。
QT400-18Al;廢鋼加入量;終硅量
這幾年,對清潔能源的需求增大,風能是其中重要的能源,風力發電迫在眉睫。風電用球鐵發展迅速,例如我公司生產的主箱體是風力發電的主要結構件之一。輪廓尺寸是Φ2 560 mm×1 011 mm,毛重7.16 t,出鐵水11 t,主要壁厚25 mm,材料QT400-18Al。力學性能驗收標準:附鑄抗拉強度(σb)≥370 MPa,延伸率≥18 mm,硬度≥120~175 HBS,沖擊功(Ak)≥12 J。采用15 t中頻電爐熔煉鐵水,自冷硬呋喃樹脂砂造型、制芯。
1.1爐料組成
撫順核電球墨生鐵以及廢鋼。其中球墨生鐵占90%, 化 學 成 分 為:C4.1%,Si0.57%,Mn0.07,P0.023%,S0.017%。廢鋼占10%,均為A3鋼。
1.2合金料
球化劑、加入量為1.05%~1.5%;長效孕育劑,加入量視具體情況而定。
1.3鐵液化學成分
原鐵液化學成分:C3.8%~3.9%,Si1.3%~1.4%,Mn≤0.3%,P≤0.05%,S≤0.02%
鐵液終化學成分:C3.6%~3.7%,Si2.3%~2.5%,Mn≤0.2%,P≤0.05%,S≤0.015%
1.4澆注工藝
熔煉鐵水時間和出鐵時間盡量縮短,扒渣應盡快進行。出爐溫度1 430~1 450℃(視鐵水包具體情況而定),澆注溫度1 340~1 350℃,澆注時間60~70 s,從出爐到鐵水澆注完畢,時間不超過30 min。
1.5最終化學成分
采用公司光譜儀分析化學成分,化學成分及力學性能檢測結果如表1所示。
從表1中可以看出,抗拉強度未達到目標,沖擊功較低,不能達到驗收標準。為此,將球墨生鐵與廢鋼的加入比調為4:1。
2.1廢鋼加入量改為20%
從表2可以看出,單鑄及附鑄試塊的抗拉強度基本不變,沖擊功值增加。但是隨著廢鋼加入量的增大,單鑄及附鑄延伸率有所降低,硬度降低。查閱近幾年高韌性球鐵的生產資料和經驗,發現終硅量對于沖擊功數值有很大影響。于是,降低終硅量,繼續做實驗。
2.2終硅量改為2.1%左右
從表3中看出,延伸率和沖擊功數值明顯增大,但仍有個別數值達不到要求,實驗結果也很不穩定。生產經驗告訴我們,硅含量在一定范圍的降低會增加鑄件的沖擊功,但是硅含量太低,容易出現球化和孕育不良,石墨球不圓整,影響鑄件的基體結構,白口傾向大大增加,降低鑄件的使用性能。如試驗中有一組數據C3.78%,Si1.77%,Mn0.22%,P0.023%,S0.013%,Mg0.043%,Re0.006%,單鑄試棒抗拉強度僅有410 MPa,延伸率13 mm,沖擊功6.5 J。故無法通過大幅降低硅含量,來提高沖擊功。根據以往的生產經驗,再次提高廢鋼加入量進行試驗。
表1 廢鋼加入量10%、終硅量2.5%左右,單鑄及附鑄的分析結果
表2 廢鋼加入量20%、終硅量2.5%左右,單鑄及附鑄的分析結果
表3 廢鋼加入量20%、終硅量2.1%左右,單鑄及附鑄的分析結果
表4 廢鋼加入量30%、終硅量2.1%左右,單鑄及附鑄的分析結果
2.3廢鋼加入量30%
通過此次試驗,從表4可以看出,試驗結果是比較讓人滿意的,所有驗收指標均達到要求,尤其是沖擊功,在試驗中的個別數值最高達到了16 J。
影響球墨鑄鐵沖擊功的因素主要有廢鋼加入量及終硅含量。硅能細化石墨,提高石墨球圓整度,但是降低鑄件沖擊韌性;廢鋼中雜志元素較少,尤其是S含量非常低,成分較穩定,由于廢鋼加入量增大,增碳劑的使用勢必要增加,增碳劑本身有孕育效果,具有很好的促進石墨化傾向,鑄件的基體晶粒組織會均勻化、細化,提高鑄件的沖擊功。
我公司生產高韌性球鐵時,當廢鋼加入量為10%、終硅量2.5%左右時,鑄件沖擊功比較低;當廢鋼加入量增加到20%、終硅量2.1%左右時,鑄件沖擊功增加,但未達到驗收要求;當廢鋼加入量達到30%,終硅量2.1%左右時,鑄件沖擊功最大,鑄件各項驗收指標也全都符合。需要注意的是,不能為了追求大的沖擊功,盲目降低終硅量,會造成球化不良,鑄件絕廢。
綜上所述,生產低溫用高韌性風電球鐵件,廢鋼加入量應為30%,終硅量最好為2.1%左右。
[1] 朱長春.大型風電球墨鑄鐵件的生產實踐,一重技術,2010.
[2] 俞旭如,李川度,蔡佳佳.風電球墨鑄鐵件生產技術及最新發展,現代鑄鐵;2011.
(R-03)
Production of low temperature wind power ductile iron
TQ323.5
1009-797X(2016)14-0029-02
B
10.13520/j.cnki.rpte.2016.14.008
姜兆?。?987-),男,本科,主要從事鑄造熔煉工作。
2016-01-15