2006年第2期铸造设备研究
・生产技术・
高锰钢与超高锰钢铸件生产技术
李德臣
(沈阳新科龙铸造材料厂,辽宁沈阳 110021)
摘 要:讲述了生产高锰钢与超级高锰钢铸件应当注意的几个方面,如成分、炉料、熔炼、铸造工艺设计、热处理和焊接等,供生产者参考。 关键词:化学成分;工艺设计;热处理
中图分类号: TG145 文献标识码:B 文章编号:1004-6178(2006)02-0037-02
在高能量冲击的工作条件下,高锰钢与超级高锰钢铸件的应用范围是广阔的。作者亲临许多铸造厂,看到他们对生产此类钢种铸件缺乏必要的认识。为通俗起见,省去过多的理论叙述,简要的说明,供生产者参考。1 化学成分
合金材料,,贵重元素在最
,以50mm～200mm乃至300mm
,这种操作当止!熔清后,炉温580℃～1600℃时,要脱氧、脱氢、脱氮、,可用铝丝,也可用Si-Ca合金或SiC等材料。将脱氧剂一定压到炉内深处。金属液面此时用覆盖剂盖严,隔断外界空气。还要镇静一段时间,使氧化物、夹杂物有充足时间上浮。然而,不少企业,只将铝丝甚至铝屑,撒在金属液面上,又不加覆盖,岂不白白浪费!在此期间,及时用中碳锰铁来调整锰与碳的含量。
钢液出炉前,将浇包烘烤到400℃以上是十分必要的。在出炉期间用V-Fe、Ti-Fe、稀土等多种微量元素做变质处理,是使一次结晶细化的必要手段,它对产品性能之影响是至关重要的,不可小视。4 炉衬与造型材料
(见GB/
T5680—1998)区别是碳的含量,其范围是0.75%～1.45%。受冲击大者,碳量越低。锰含量
在11.0%～14.0%之间,一般不应低于13%。超高锰钢尚无国标,但锰含量应大于18%。硅含量的高低,对冲击韧性影响较大,故应取下限,以不大于0.5%为宜。低磷低硫是最基本的要求,由于高的
锰含量自然起到脱硫作用,故降磷是最要紧的,设法使磷低于0.07%。铬是提高抗磨性的,一般在2.0%左右。2 炉料
入炉材料是由化学成分决定的。主要炉料是优质碳素钢(或钢锭)、高碳锰铁、中碳锰铁、高碳铬铁及旧高锰钢回炉料。这里特别提醒的是有人认为只要化学成分合适,就可以多用回炉料。否!这个认识和做法是十分有害的。某些厂之所以产品质量不佳,皆出于此。不仅高锰钢、超高锰钢,凡是金属铸件,绝不可以过多的使用回炉料(理由省去),就是冲天炉熔化的各类铸铁,也不可以完全用生铁来保证碳含量!其主要炉料应是碳素钢,回炉料不应超过25%。那么,回炉料过剩该如何?只要把废品率降到最低,回炉料就不会过剩。3 熔炼
要延长炉令,当分清钢种与炉衬的属性。锰钢属碱性,炉衬当然选用镁质材料。捣打炉衬时要轮番周而复始换位操作。添加炉衬材料不可过厚,每
次80mm左右为宜,捣毕要低温长时间烘烤。如提高生产效率,笔者建议采用成型坩埚(沈阳力得厂和恒丰厂均有成品出售),从拆炉到装成,不用一小时,即可投入生产,同时成型坩埚对防穿炉大有裨益。当然,炉令的长短与操作者大有关系。不少操作者像掷铅球的运动员一样,把炉料从三、四米之外投入炉内。我每每劝之:既不安全又伤炉令,应将炉料置于炉口旁预热,然后用夹子慢慢地将炉料顺炉壁放入。然而,或许我的山东话他未听懂,或许痼疾难改,他依然素我,激起满天钢花。我只得痛心地摇头而去。
造型材料和涂料也应与金属液属性相一致,或者
这里着重讲加料顺序,无论用中频炉,还是电弧炉熔炼,总是先熔炼碳素钢,而各类锰铁和其他贵重
收稿日期:2006-01-20
作者简介:李德臣(1937-),男,山东宁津人,教授级高级工程师,从事抗磨与耐热合金材料的研制与推广。
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铸 造 设 备 研 究 2006年第2期
应十分注意。最好将铸件置于水中,被切割部分露
在水外。切割时留一定量的茬,热处理后磨掉。
不少厂,焊接和焊补成为必然。但是对焊条的选用和焊接时的操作却茫然不知:不少厂选用J422型焊条,且粗大,焊道少又宽,电流也很大,弧光强烈刺眼。这又造成人为的废品。正确的做法是选择奥氏体基的锰镍焊条(D256或D266型),
生产者要考虑的,,但更,进而最大,,更重要的。
为了生产出优质产品,又便于操作者记忆,笔者将上述要点总结成口诀,邀同行斧正:
低磷低硫控硅碳,锰量居高第一件。
主导炉料碳素钢,锰铁批加量适当。贵重元素要珍惜,熔炼后期加进去。脱氧氢氮须镇静,调整锰碳莫放松。一次结晶当细化,微量变质不会差。工艺设计慎之慎,激冷强补总认真。内外冷铁善使用,明确规格与寡众。薄壁广设内浇口,扁宽喇叭优中优。冒口大于热节好,靠近热节再加高。平做平浇箱斜度,开放浇冒位高处。低温快浇且速凝,补点冒口不可停。浇后及时松砂箱,低温开箱时间长。碱性镁质炉衬妙,包括型砂与涂料。凝固收缩易开裂,芯型退让攸好些。常温导热性能差,水中切割要留茬。热处理亦为关键,高温快热低温慢。达高温后降炉温,复升高温卓不群。保温时间依件厚,充分均质好淬透。快速淬入室温水,八倍水量件不脆。件在水中要游动,三维空间都中用。焊接小流电弧短,镍锰细条药皮碱。多层又应多焊道,焊时快冷加击敲。重要铸件必探伤,确保优质方出厂。此钢归结一句话:收缩率大散热差。口诀好在苦笃行,锰钢铸件定做成。
用中性材料(如铬铁矿砂、棕刚玉等)。若想获得一次结晶细化的基体,采用蓄热量大的铬铁矿砂是正确的(辽宁抚顺一家外企灰铸铁件都用此料生产),尤其是消失模生产厂,用它将克服散热慢的缺点。5 铸造工艺设计
锰钢的特点是凝固收缩大,散热性差,据此,在工艺设计中应考虑缩尺在25%～27%之范围,铸件越长大、越应取上限。型砂与砂芯的退让性一定要好。浇注系统采取开放式。多个分散的内浇口从铸件的薄壁处引入,且成扁而宽的喇叭状,靠近铸件处的截面积大于与横浇道相联的截面积,使金属液快速平稳地注入铸型,又防止整个铸型内的温差过大。冒口直径要大于热节直径,紧靠热节,高度是直径的2.5～3倍,必须采用热冒口(不要采用冷冒口)甚至浇冒合一,件在凝固收液时之空位(砂箱有5°～8°。聪明的设,,它既细化一次结晶、缩松,又提高工艺出品率,当然,适宜的用量和规格是应考虑的。内冷铁要干净,易熔,用量以少为宜。外冷铁的三维尺寸与被冷却物的三维尺寸为0.6～0.7倍的函数关系。过小不起作用,过大造成铸件开裂。铸件在型内要长时间保温,直到低于200℃再开箱。6 热处理
本来铸出后的铸件无缺陷,可一经热处理却废了———主要是开裂。何故?此无它,是低温阶段升温过快所致。故正确的操作是350℃以下,升温速度750℃时,铸件内呈塑性状态,可以快速升温了。至1050℃时根据件的厚度确定保温时间,然后再升到1100℃以上。给出炉降温留有余地然后尽快入水。然而有些厂却不然,一是升高温时升温太慢,这与炉的性能(如煤气发生炉之煤气不足,又氧化严重)有关,二是保温时间太短(不会计算保温时间长短),三是出炉后到入水时间间隔过长(不应超过半分钟),这一切都影响铸件质量。超高锰钢还要有炉内降温和再次升高温的过程,即两次升高温过程。水温与水量也影响到铸件质量。入水温度应
因为锰钢热传导性能差,所以在切割浇冒口时
2006年第2期铸造设备研究
・生产技术・
高锰钢与超高锰钢铸件生产技术
李德臣
(沈阳新科龙铸造材料厂,辽宁沈阳 110021)
摘 要:讲述了生产高锰钢与超级高锰钢铸件应当注意的几个方面,如成分、炉料、熔炼、铸造工艺设计、热处理和焊接等,供生产者参考。 关键词:化学成分;工艺设计;热处理
中图分类号: TG145 文献标识码:B 文章编号:1004-6178(2006)02-0037-02
在高能量冲击的工作条件下,高锰钢与超级高锰钢铸件的应用范围是广阔的。作者亲临许多铸造厂,看到他们对生产此类钢种铸件缺乏必要的认识。为通俗起见,省去过多的理论叙述,简要的说明,供生产者参考。1 化学成分
合金材料,,贵重元素在最
,以50mm～200mm乃至300mm
,这种操作当止!熔清后,炉温580℃～1600℃时,要脱氧、脱氢、脱氮、,可用铝丝,也可用Si-Ca合金或SiC等材料。将脱氧剂一定压到炉内深处。金属液面此时用覆盖剂盖严,隔断外界空气。还要镇静一段时间,使氧化物、夹杂物有充足时间上浮。然而,不少企业,只将铝丝甚至铝屑,撒在金属液面上,又不加覆盖,岂不白白浪费!在此期间,及时用中碳锰铁来调整锰与碳的含量。
钢液出炉前,将浇包烘烤到400℃以上是十分必要的。在出炉期间用V-Fe、Ti-Fe、稀土等多种微量元素做变质处理,是使一次结晶细化的必要手段,它对产品性能之影响是至关重要的,不可小视。4 炉衬与造型材料
(见GB/
T5680—1998)区别是碳的含量,其范围是0.75%～1.45%。受冲击大者,碳量越低。锰含量
在11.0%～14.0%之间,一般不应低于13%。超高锰钢尚无国标,但锰含量应大于18%。硅含量的高低,对冲击韧性影响较大,故应取下限,以不大于0.5%为宜。低磷低硫是最基本的要求,由于高的
锰含量自然起到脱硫作用,故降磷是最要紧的,设法使磷低于0.07%。铬是提高抗磨性的,一般在2.0%左右。2 炉料
入炉材料是由化学成分决定的。主要炉料是优质碳素钢(或钢锭)、高碳锰铁、中碳锰铁、高碳铬铁及旧高锰钢回炉料。这里特别提醒的是有人认为只要化学成分合适,就可以多用回炉料。否!这个认识和做法是十分有害的。某些厂之所以产品质量不佳,皆出于此。不仅高锰钢、超高锰钢,凡是金属铸件,绝不可以过多的使用回炉料(理由省去),就是冲天炉熔化的各类铸铁,也不可以完全用生铁来保证碳含量!其主要炉料应是碳素钢,回炉料不应超过25%。那么,回炉料过剩该如何?只要把废品率降到最低,回炉料就不会过剩。3 熔炼
要延长炉令,当分清钢种与炉衬的属性。锰钢属碱性,炉衬当然选用镁质材料。捣打炉衬时要轮番周而复始换位操作。添加炉衬材料不可过厚,每
次80mm左右为宜,捣毕要低温长时间烘烤。如提高生产效率,笔者建议采用成型坩埚(沈阳力得厂和恒丰厂均有成品出售),从拆炉到装成,不用一小时,即可投入生产,同时成型坩埚对防穿炉大有裨益。当然,炉令的长短与操作者大有关系。不少操作者像掷铅球的运动员一样,把炉料从三、四米之外投入炉内。我每每劝之:既不安全又伤炉令,应将炉料置于炉口旁预热,然后用夹子慢慢地将炉料顺炉壁放入。然而,或许我的山东话他未听懂,或许痼疾难改,他依然素我,激起满天钢花。我只得痛心地摇头而去。
造型材料和涂料也应与金属液属性相一致,或者
这里着重讲加料顺序,无论用中频炉,还是电弧炉熔炼,总是先熔炼碳素钢,而各类锰铁和其他贵重
收稿日期:2006-01-20
作者简介:李德臣(1937-),男,山东宁津人,教授级高级工程师,从事抗磨与耐热合金材料的研制与推广。
38
铸 造 设 备 研 究 2006年第2期
应十分注意。最好将铸件置于水中,被切割部分露
在水外。切割时留一定量的茬,热处理后磨掉。
不少厂,焊接和焊补成为必然。但是对焊条的选用和焊接时的操作却茫然不知:不少厂选用J422型焊条,且粗大,焊道少又宽,电流也很大,弧光强烈刺眼。这又造成人为的废品。正确的做法是选择奥氏体基的锰镍焊条(D256或D266型),
生产者要考虑的,,但更,进而最大,,更重要的。
为了生产出优质产品,又便于操作者记忆,笔者将上述要点总结成口诀,邀同行斧正:
低磷低硫控硅碳,锰量居高第一件。
主导炉料碳素钢,锰铁批加量适当。贵重元素要珍惜,熔炼后期加进去。脱氧氢氮须镇静,调整锰碳莫放松。一次结晶当细化,微量变质不会差。工艺设计慎之慎,激冷强补总认真。内外冷铁善使用,明确规格与寡众。薄壁广设内浇口,扁宽喇叭优中优。冒口大于热节好,靠近热节再加高。平做平浇箱斜度,开放浇冒位高处。低温快浇且速凝,补点冒口不可停。浇后及时松砂箱,低温开箱时间长。碱性镁质炉衬妙,包括型砂与涂料。凝固收缩易开裂,芯型退让攸好些。常温导热性能差,水中切割要留茬。热处理亦为关键,高温快热低温慢。达高温后降炉温,复升高温卓不群。保温时间依件厚,充分均质好淬透。快速淬入室温水,八倍水量件不脆。件在水中要游动,三维空间都中用。焊接小流电弧短,镍锰细条药皮碱。多层又应多焊道,焊时快冷加击敲。重要铸件必探伤,确保优质方出厂。此钢归结一句话:收缩率大散热差。口诀好在苦笃行,锰钢铸件定做成。
用中性材料(如铬铁矿砂、棕刚玉等)。若想获得一次结晶细化的基体,采用蓄热量大的铬铁矿砂是正确的(辽宁抚顺一家外企灰铸铁件都用此料生产),尤其是消失模生产厂,用它将克服散热慢的缺点。5 铸造工艺设计
锰钢的特点是凝固收缩大,散热性差,据此,在工艺设计中应考虑缩尺在25%～27%之范围,铸件越长大、越应取上限。型砂与砂芯的退让性一定要好。浇注系统采取开放式。多个分散的内浇口从铸件的薄壁处引入,且成扁而宽的喇叭状,靠近铸件处的截面积大于与横浇道相联的截面积,使金属液快速平稳地注入铸型,又防止整个铸型内的温差过大。冒口直径要大于热节直径,紧靠热节,高度是直径的2.5～3倍,必须采用热冒口(不要采用冷冒口)甚至浇冒合一,件在凝固收液时之空位(砂箱有5°～8°。聪明的设,,它既细化一次结晶、缩松,又提高工艺出品率,当然,适宜的用量和规格是应考虑的。内冷铁要干净,易熔,用量以少为宜。外冷铁的三维尺寸与被冷却物的三维尺寸为0.6～0.7倍的函数关系。过小不起作用,过大造成铸件开裂。铸件在型内要长时间保温,直到低于200℃再开箱。6 热处理
本来铸出后的铸件无缺陷,可一经热处理却废了———主要是开裂。何故?此无它,是低温阶段升温过快所致。故正确的操作是350℃以下,升温速度750℃时,铸件内呈塑性状态,可以快速升温了。至1050℃时根据件的厚度确定保温时间,然后再升到1100℃以上。给出炉降温留有余地然后尽快入水。然而有些厂却不然,一是升高温时升温太慢,这与炉的性能(如煤气发生炉之煤气不足,又氧化严重)有关,二是保温时间太短(不会计算保温时间长短),三是出炉后到入水时间间隔过长(不应超过半分钟),这一切都影响铸件质量。超高锰钢还要有炉内降温和再次升高温的过程,即两次升高温过程。水温与水量也影响到铸件质量。入水温度应
因为锰钢热传导性能差,所以在切割浇冒口时