高硅铸铁件生产工艺的改进

隋金敏　宫苏莲

（烟台恒邦泵业有限公司，烟台264000）

高硅铸铁件生产工艺的改进

隋金敏宫苏莲

（烟台恒邦泵业有限公司，烟台264000）

本文分析了高硅铸铁件在生产过程中容易出现的三种问题，介绍了改进后的高硅铸铁件生产工艺，有效地克服了高硅铸铁件在生产过程中易产生的问题，铸件的内外在质量达到了GB8491-2009《高硅耐蚀铸铁件技术条件》的国家标准要求，取得了良好的经济效益和社会效益。

高硅铸铁件改进铸造工艺内外在质量国家标准要求

引言

烟台恒邦泵业有限公司是我国生产高硅铸铁件的专业厂家，生产出来的高硅铸铁件，在全国的浓硝酸生产企业中得到了广泛的应用。高硅铸铁件在铸造过程中易产生气孔、缩松，在湿空气中长期存放易产生锈蚀，在加工过程中具有韧性低、硬度高，易碎裂等特点。针对高硅铸铁件的这些特点，如何改进和提高高硅铸铁件的内外在质量，是提高企业经济效益和社会效益的关键。烟台恒邦泵业有限公司经过很长一个时期的探索和深入细致的研究，制定出了一套完整的行之有效的技术文件和工艺文件，使高硅铸铁件的机械性能和物理性能得到了进一步的提高，保证了高硅铸铁件的质量。

1高硅铸铁材质及性能特点的概述

（1）硅的质量分数在10%～18%之间的Fe-Si-C铸造合金称为高硅铸铁。高硅铸铁硬而脆，力学性能较低，但耐腐蚀性很好，在强酸等许多腐蚀性介质中表面都能形成一层致密的二氧化硅保护膜，使金属基体不受腐蚀。

（2）高硅铸铁的性能特点分为化学成份、力学性能和物理性能等三种特点：

化学成份

力学性能

物理性能

2高硅铸铁件生产工艺的改进

我们在高硅铸铁件的生产过程中发现以下问题：（1）铸件易产生气孔、缩松；（2）铸件在湿空中长期存放易产生锈蚀；（3）高硅铸铁材料韧性低、硬度高，易碎裂。分析以上问题，我们认为：高硅铸铁材料含气量大，在浇注过程中，易吸气使铸件易于形成气孔，高硅铸铁的粥状凝固方式，使铸件难于补缩，造成了铸件的缩松，铁水净化处理不良，铁水中含有过量FeO，使铸件易于锈蚀，铸造应力过大，而又没有有效的消除，η相产生的过多，使铸件开裂，针对上述分析原因，我们采取了如下工艺错施。

2.1熔炼工艺

（1）3T/h冷风冲天炉一次合料。充分利用冲天炉熔化效率高的优点，将电机生产中冲裁下来的硅钢片余料、硅铁合金等金属材料熔铸成适当大小的一次高硅合金锭。在一次合料过程中，严格原材料的把关，严禁锈蚀严重的原材料进入炉内，同时使用冷风，以减少炉料在冲天炉内的氧化和烧损，从而使一次高硅合金锭中FeO的含量最低；保证一次高硅合金锭的化学成份达到下列要求：

元素　C　Si　Mn　P　S含量（%）　　≤0.9　12.5～13.5　≤0.5　≤0.10　≤0.10

（2）0.5T中频感应电炉二次合料。将一次高硅合金锭在0.5T中频感应电炉二次熔炼。在二次熔炼过程中，采用氧化性溶剂覆盖铁液，使炉料在氧化性溶剂覆盖下熔化，强烈的氧化作用使铁水中溶解的氢气被氧化，从而消除氢针孔，同时在熔炼后期，扒除氧化渣，再造还原渣，使一次高硅合金中含有的少量FeO被还原。其反应式如下：Si+2FeO=2Fe+SiO2。SiO2及其它有害杂质进入炉渣，得以排除，从而净化铁水，达到熔铸铸件的要求，浇注成二次高硅合金锭。

（3）0.5T中频感应电炉熔炼。将二次高硅合金锭在0.5T中频感应电炉中重新熔化，再造氧化渣和还原渣，进一步排除铁水中溶解的氧和氢等有害气体。加强炉前分析，采用光谱和碳硫分析仪配合使用，确保铁水化学成分的调整快速、准确、稳定。

2.2铸造工艺

（1）造型工艺。采用粘土煤粉砂潮型工艺，严格控制型砂的水分、透气性、退让性，准确掌握铸型的紧实度。对重要部件，由木模改为金属模，以保证铸件尺寸的准确和表面质量。浇注后采用特殊的工艺措施，以消除防碍铸件自由收缩的不利因素，有效地降低了铸件冷却过程中的机械阻力，大幅度降低了铸造应力。

（2）铸造工艺设计。针对铸件的结构和合金的性能特点，采用1.5～2%的收缩尺，合理的设计浇注系统，只设立出气冒口，以保证铸型型腔的透气性，防止增加铸件冷却过程中的机械阻力。由于此类合金的粥状凝固方式，使铸件难于补缩，因此采用合理的冷铁工艺，以达到同时凝固。不设立补缩冒口。

（3）浇注工艺。严格控制浇注温度，浇注温度一般在1260±50℃，过高的浇注温度会产生较大的铸造应力。采用底注式浇注系统浇注，以减少铁水在浇注过程中的吸气和形成SiO2夹渣。通过出气冒口溢流出开始浇注时进入铸型中含气较多的头部铁液，一方面均匀铸件温度，减少铸造应力，另一方面减少铸件形成气孔。

（4）热处理。铸件在红热状态下（浇注后 10～30min温度在700～800℃）打箱，并迅速地排除一切阻碍铸件自由收缩的机械阻力，清除浇冒口，然后将红热铸件直接装入高于600℃的预先加热的热处理炉内，随即缓慢加热到750～850℃（升温速度≤45℃/h），根据铸件结构尺寸、壁厚，在该温度范围内保温2～4小时，随炉缓慢冷却，待炉温降至80℃以下时出炉。

3结束语

生产实践证明，改进后的高硅铸铁铸造工艺合理，有效地克服了高硅铸铁件在生产过程中易产生的问题，铁水收得率在80%以上，铸件成品率在83%左右，铸件的内外在质量达到了GB8491-2009《高硅耐蚀铸铁件技术条件》的国家标准要求，取得了良好的经济效益和社会效益。

高硅铸铁件以其合理的价格，丰富的资源，良好的耐蚀性能等特点，可部分代替浓硝酸生产中的不锈钢设备，是强氧化性介质浓硝酸的理想用材，必将得到更加深入的开发和更加广泛的应用。

［1］GB/T 8491-2009《高硅耐蚀铸铁件》中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会 2009-04-01发布.

［2］《铸造手册》第1卷 铸铁 第2版 中国机械工程学会铸造分会 编 机械工业出版社 2006-1出版.

The Improvement of High Silicon Iron Castings Production Process

SUI Jinmin，GONG Sulian
（Yantai Humon Pump Co.，Ltd.，Yantai 264000）

This paper analyzed three kinds of problems that easy to appear in the production process of high silicon iron castings，introduces the improved production process of high silicon iron castings，overcame the problems of high silicon iron castings that easy to produced in the production process effectively，the internal and external quality of castings has reached GB8491-2009"Corrosion Resistant High Silicon Iron Castings Technical Conditions"national standards，and achieved good economic and social benefits.

high silicon iron castings；improve the casting process；internal and external quality；national standards