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碳化硅在球墨铸铁熔炼中预处理作用

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2021年 第5期 热加工www.mw1950.com93铸造Casting碳化硅在球墨铸铁熔炼中预处理作用 张太慧1，周林波1，孙新明1，李丹21.慈溪汇丽机电股份有限公司 浙江慈溪 315300 2.齐齐哈尔重型铸造有限责任公司 黑龙江齐齐哈尔 161005 摘要：阐述了碳化硅在球墨铸铁熔炼过程中脱氧、净化、预处理机理，以及在中频感应电炉熔炼过程加入碳化硅后，球墨铸铁材料性能、金相组织的变化。关键词：碳化硅；球墨铸铁；预处理；金相组织1 序言碳化硅通常作为磨料等在工业上得到广泛的利用。近年来，碳化硅作为铁液预处理剂在铸造生产中开始得到应用，它是一种价格低廉的预处理剂，铸造使用的碳化硅纯度一般在90%左右。碳化硅是由硅与碳元素以共价键结合的非金属碳化物，化学式为SiC，外形为晶体颗粒状，其密度为3.2g/cm3[1]。2 碳化硅在球墨铸铁熔炼中孕育预处理的作用碳化硅在球墨铸铁熔炼后期炉内加入，碳化硅在1200℃以上开始溃散，熔化成熔融状态，在高温（1400℃以上）时分解出的碳和硅以原子形式扩散在铁液中：SiC＝[Si]+[C] （1）2.1 碳化硅的脱氧，净化铁液部分碳和硅与铁液中的氧起下列反应：[C]+2[O]＝CO2 （2）[Si] +2[O]＝SiO2 （3） 反应式（2）形成的CO2气体从铁液中逸出。反应式（3）的一部分SiO2被吸附于炉衬壁上，另一部分SiO2与Fe、Mn、Mg等金属氧化物发生如下反应：SiO2+MeO＝MeO·SiO2 （4）式（4）中，MeO为Fe、Mn、Mg等金属氧化物，与SiO2形成复合氧化物，易在铁液中上浮被清除。部分碳化硅（SiC）在铁液中与铁液中的金属氧化物发生如下反应：SiC+MeO＝[Si]+[Fe]+CO↑ （5）通过以上反应，碳化硅起到了脱氧而净化铁液的作用[2]。2.2 碳化硅炉内预孕育，促进球状石墨形成，细化球状石墨1）在凝固过程中，由碳化硅产生的硅溶于奥氏体中，产生的碳一部分熔于奥氏体中，另一部分因成分和能量起伏，形成的碳原子团超过临界晶核尺寸时，在铁液中直接成为球状石墨的碳质晶核。2）弥散性碳化硅微粒在铁液中起到非均质晶核作用。3）部分晶格匹配适配度较低的复合金属氧化物也可成为球状石墨的非均质形核。碳化硅孕育预处理是在球化处理前在炉内进行的，这样可以更加有效地进一步提高球化率，细化球状石墨。3 试验方法和过程为正确应用碳化硅，我们在慈溪汇丽机电股份有限公司日常生产的6个轨道交通高端球墨铸铁产品上进行了三次试验。试验产品的基础数据见表1。 表1 试验产品基础数据试验次数炉次号材料牌号产品图号件数第一次试验QTS853QT400-18A5A00243799A4001-5010-00-11第二次试验QTS876QT400-1863148885001-0162-00-11第三次试验QTS904QT400-183EST000213-69588BNP8138920190201

2021年 第5期 热加工www.mw1950.com94铸造Casting3.1 熔炼我们使用的是1.5T电炉，熔炼铁液1.8t，三次试验碳化硅依次加入量为1.0%、1.2%和1.3%，并相应减少增碳剂的加入（见表2）， 同时与原熔炼工艺进行对比。 表2 试验熔炼配料表材料名称生铁废钢回炉料增碳剂碳化硅硅铁原工艺加入量/kg25040035016—3.5~5第一次试验加入量/kg14100第二次试验加入量/kg13120第三次试验加入量/kg12.5130加料次序：废钢→增碳剂→废钢→碳化硅→废钢→回炉料。碳化硅在熔炼中期加入。3.2 孕育处理和球化处理在熔炼过程中，孕育剂和球化剂加入量见表3。表3 球化剂、孕育剂加入量 （%）材料名称球化剂（稀土镁6-2）包内孕育剂（BS-2）随流孕育剂（BS-2）预处理剂（INCULIN390）瞬时孕育剂（硅钡）原工艺1.250.60.80.30.15第一次试验1.20.40.400.15第二次试验第三次试验 注：原工艺采用了0.3%高钡预处理剂，试验采用普通的硅钡 孕育剂。孕育总量：原工艺为1.4%，试验工艺为0.8%。4 试验结果4.1 化学成分和力学性能试验数据三次试验的化学成分和力学性能均符合要求，见表4。表4 试验化学成分及力学性能试验次数光谱成分（质量分数，%）力学性能CSiMnPSReMg抗拉强度/MPa屈服强度/MPa伸长率（%）硬度HBW原工艺3.612.640.1900.0190.0100.0060.06243028525—第一次试验3.542.670.160.0230.0080.0060.05343529522146第二次试验3.612.700.190.0220.0120.050.04244531025144第三次试验3.612.740.210.0190.0100.0060.05743028525154三次试验和原工艺力学性能均符合要求，且力学性能相近。4.2 金相组织原工艺和三次试验的金相组织如图1所示。检验结果：原工艺球化级别2级，石墨大小6级；第一次试验球化级别2级，石墨大小6级；第二次试验球化级别2级，石墨大小6~7级；第三次试验球化级别2级，石墨大小7级。从产品的金相组织可以看出，随着碳化硅加入量的增加，球化率没有明显变化（球化级别均为2级），但石墨大小等级逐步提高，单位面积石墨球数增加，在碳化硅加入量为1.3%时石墨大小等级达到7级，说明此加入量预处理效果最佳。 a）原工艺 b）第一次试验 c）第二次试验 d）第三次试验图1 石墨形态

2021年 第5期 热加工www.mw1950.com95铸造Casting石墨等级提高、石墨球数增多，有利于铸件利用石墨化膨胀，获得致密的内在质量，减少铸件出现缩松类缺陷的倾向。5 结束语 1）碳化硅试验的产品理化性能符合要求。金相组织在加入量1.3%时达到最佳状态。球状石墨明显细化，石墨大小从6级提升为7级，这有利于提高产品的内部质量（减少内部缺陷）。2）采用炉内碳化硅预处理，碳化硅的吸收率在95%左右，并可取代硅铁和部分增碳剂使用，炉内不用加硅铁，减少增碳剂加入量。3）当采用炉内碳化硅预处理后，球化处理时可取消高钡预处理剂对铁液预处理，适度减少包内球化剂和孕育剂的用量，从而使熔炼的综合成本有所降低。另外，还可减少球化处理时的铁液温度损失（损失20℃左右，这点对浇注温度要求高的铸件尤为重要）。4）碳化硅的使用操作简单，操作方法与使用增碳剂相同。参考文献：[1] 万福祥，何刚，程维和，等.碳化硅在电炉熔炼上的应用[J].金属加工（热加工），2010（5）：63-64.[2] 付雷，侍波，王永杰，等.碳化硅在高强度灰铸铁上的应用[J].机械工业标准化与质量，2016（2）：36-39. 20210326高炉用水冷钢砖的铸造工艺研究邓守梁，万黎明本溪钢铁（集团）机械制造有限责任公司 辽宁本溪 117000 摘要：介绍了生产水冷钢砖铸钢件造型、制芯等铸造工艺方面的技术，阐述生产操作细节及材料使用等。关键词：水冷钢砖；铸造工艺；生产操作1 序言水冷钢砖是高炉重要的部件之一，其质量的优劣直接影响高炉炉壁的耐用性，对高炉一代炉龄的长短至关重要。水冷钢砖结构复杂，技术要求高，尺寸及表面质量要求严格。由于使用时零件内部要通循环水冷却，因此要求铸件必须有足够的耐压性（水压0.5MPa保压1h无“冒汗”现象）。针对该铸件结构的特殊性，结合我厂的实际情况，制定合理的铸造工艺，在生产中严格控制工艺参数，生产出符合技术要求的铸钢件。2 水冷钢砖材质及结构分析1）水冷钢砖材质为ZG270-500[1]，化学成分见表1。 表1 水冷钢砖化学成分（质量分数） （%）C Mn Si P S 0.32~0.400.50~0.800.25~0.5≤0.04≤0.042）水冷钢砖铸件结构复杂（见图1），且要求进行0.5MPa的水压试验，保压1h无“冒汗”现象。水冷钢砖轮廓尺寸为1022.7mm×600mm×868mm，内部是封闭空腔，外部镶嵌有两根总高度为400mm的φ40mm×6mmA3无缝钢管，钢管外衬护管。无缝钢管及护管在高温钢液的作用下极易变形，铸件尺寸精度难以控制。在铸件内部且贯穿整个铸件有两个高860mm的固定用螺栓孔（铸孔），为钢砖的安装定位孔，因此孔的位置精度及尺寸精度要求严格，否则会影响炉壁的固定和组装。铸件壁厚最大

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采用碳化硅和硅铋孕育剂提高压壳石墨球数

采用碳化硅和硅铋孕育剂提高压壳石墨球数

32铸造技术

2016年第2期0 引言为提高柴油发动机效率、降低燃油消耗、减少废气排放，世界各国特别是发达国家十分重视涡轮增压器的开发与应用[1]。压壳作为大功率柴油机涡轮增压器的一个部件，在工作中主要承担将外界空气输入的作用，其本身工作环境较涡壳优越，不需要在高温环境中持续工作。因此，其材质的选择一般采用普通的球铁即可。然而，从铸造工艺来说，压壳与涡壳类似，是典型的壁厚不均匀件，铸件形状复杂，热节分布较为分散，铸件内部缩松倾向较大，特别是舌尖处。为解决这个问题，在舌尖上方使用了发热冒口（见图1）。冒口体积大，持续对舌尖及附近区域加热保温，使该区域冷却缓慢，共晶凝固时间长，核心少，铁液因缺乏核心不能顺利结晶而将结晶凝固时间延长，待进一步冷却过程中靠自发形核结晶[2]。因此，该区域石墨球体积大、球数少，满足不了标准对石墨球数量的要求，压壳金相取样及检测位置见图2。通过加入碳化硅预处理剂，调整孕育剂种类及加入量等方式，达到增加压壳石墨球数的目的，最终满足技术要求。1 碳化硅及硅铋孕育剂增加石墨球数原理碳化硅的熔点为2 700 ℃左右，在熔炼过程中是不熔化的，而是溶解在铁液中，其反应方程式为：SiC+Fe→FeSi+C（非平衡石墨），SiC中的Si与Fe结合，C就是非平衡石墨，作为石墨析出的核心。非平衡石墨使铁液的C不均匀分布，局部C元素过高，微区出现“碳峰”。这种新生的石墨有很高的活性，其与碳的失配度为零。因此，很容易吸收铁液中的碳，促使结晶核心增多。碳化硅在铁液中的溶解受铁液搅拌程度、加入时间的影响，铁液搅拌程度越好、加入时间越早，碳化硅在铁液中溶解和扩散就越充分，改善冶金质量越明显[3]。球化处理时，采用的是低镁球化剂。球化剂中RE含量是1.2%左采用碳化硅和硅铋孕育剂提高压壳石墨球数■　张尊乐 莫俊超 李晓军 蔡文彬摘󰀡要：论述碳化硅及硅铋孕育剂增加石墨球数原理，从熔炼加入碳化硅和加入硅铋孕育剂方面进行实验分析，并对原始与改进后的孕育工艺进行对比。实验结果表明，通过在熔炼中加入适量的碳化硅预处理剂，在二次孕育时加入硅铋孕育剂，适当提高随流孕育剂的加入量，可以显著提高压壳的石墨球数量，满足标准要求。关键词：压壳；石墨球数；碳化硅；硅铋孕育剂；实验分析中图分类号：TG22 文献标识码：B 文章编号：1672-061X（2016）02-0032-02

精炼加碳化硅的作用

精炼加碳化硅的作用

精炼加碳化硅的作用

碳化硅是一种重要的陶瓷材料，具有高熔点、高硬度、高抗热冲击性和优异的电气性能等特点，因此被广泛应用于电子、光电子、汽车、航空航天等领域。然而，碳化硅的制备过程中常常会出现杂质的存在，影响其性能和应用范围。因此，精炼加碳化硅是一项重要的工艺，可以去除杂质，提高碳化硅的纯度和性能。

精炼加碳化硅的过程通常包括研磨、酸洗和高温热处理等步骤。首先，研磨可以去除碳化硅表面的污垢和氧化层，使其表面更加光滑，提高后续处理的效果。其次，酸洗可以通过酸性溶液的腐蚀作用，去除碳化硅表面的氧化物和杂质，提高其纯度。最后，高温热处理可以使碳化硅在高温环境下发生化学反应，进一步去除杂质，并提高其晶体结构的完整性和稳定性。

精炼加碳化硅的作用主要体现在以下几个方面：

1. 提高纯度：碳化硅的制备过程中常常会受到外界环境的影响，导致杂质的存在。精炼加碳化硅可以通过去除杂质，提高其纯度。高纯度的碳化硅可以更好地发挥其优异的性能，例如在电子器件中具有更好的导电性和导热性。

2. 提高硬度和耐磨性：精炼加碳化硅可以使其晶体结构更加完整和稳定，提高硬度和耐磨性。在一些高温、高压和摩擦等恶劣条件下，碳化硅的硬度和耐磨性表现出优异的性能，可以在机械制造领域中应用于轴承、刀具等高强度、高耐磨的零部件中。

3. 提高抗热冲击性：碳化硅具有优异的抗热冲击性能，可以在高温环境下长时间稳定工作。精炼加碳化硅可以进一步提高其抗热冲击性，使其在高温环境下不易发生热膨胀和热裂纹，提高其使用寿命和可靠性。

4. 提高电气性能：碳化硅具有优异的电气性能，可以在高温和高频环境下稳定工作。精炼加碳化硅可以去除杂质和氧化物等对电气性能的影响，提高其导电性和绝缘性能。因此，碳化硅在电子和光电子领域中具有广泛的应用，例如用于制造高功率半导体器件和光电子器件。

精炼加碳化硅是一项重要的工艺，可以去除杂质，提高碳化硅的纯度和性能。通过精炼加碳化硅，可以提高碳化硅的硬度、耐磨性、抗热冲击性和电气性能，扩大其在电子、光电子、汽车、航空航天等领域的应用范围。随着工艺的不断改进和技术的进步，精炼加碳化硅的效果将进一步提升，为碳化硅材料的应用和发展提供更好的支持。

一种耐硫酸腐蚀的合金球墨铸铁材料的制作方法

一种耐硫酸腐蚀的合金球墨铸铁材料的制作方法

一种耐硫酸腐蚀的合金球墨铸铁材料的制作方法

球墨铸铁是目前应用最广泛的铸造材料之一，它具有耐磨、强度高、耐腐蚀等优点，但在酸性环境下容易产生腐蚀，为了改善这个问题，人们研制出了一种耐硫酸腐蚀的合金球墨铸铁材料，接下来我就为大家介绍这种材料的制作方法。

首先，我们需要准备以下原材料：球墨铸铁生铁、硫化钡、铠钢渣、硅钙合金、石墨、碳化硅、高岭土、蒙脱石等。

第二步，将球墨铸铁生铁倒入炉子中进行熔炼，同时加入硫化钡和铠钢渣进行还原反应，去除氧化物和杂质。

第三步，加入硅钙合金、石墨、碳化硅等合金元素，调整成分比例，提高材料的抗氧化性和机械性能。

第四步，在合金中加入适量的高岭土和蒙脱石，增加材料的耐浸蚀性和耐腐蚀性。

第五步，经过混合、均匀后，将熔融的合金浇入模具中，冷却后就形成了耐硫酸腐蚀的合金球墨铸铁材料。

通过以上制作过程，合金球墨铸铁材料的抗腐蚀性能得到了极大的提高，适用于钢铁、化工、冶金等行业，在具有特定酸性环境下有更好的应用前景。

总之，耐硫酸腐蚀的合金球墨铸铁材料的制作方法具有一定的技术难度，需要严格控制比例和操作过程，但可以获得更好的性能和应用前景。

碳化硅在钢中的作用

碳化硅在钢中的作用

- 1 - 碳化硅在钢中的作用

碳化硅是一种常见的钢中合金元素，其作用有以下几点：

1. 提高钢的硬度和抗磨性。碳化硅的硬度比钢高，加入适量的碳化硅可以提高钢的硬度和抗磨性。

2. 改善钢的抗氧化性能。碳化硅的高熔点和抗氧化性能能够帮助钢材在高温下保持稳定性，防止氧化腐蚀。

3. 改善钢的耐腐蚀性能。碳化硅可以提高钢的耐腐蚀性能，特别是在酸、碱等腐蚀环境下。

4. 提高钢的耐磨性。碳化硅可以使钢材表面生成一层硬度较高的氧化物膜，从而提高钢的耐磨性。

5. 降低钢的热膨胀系数。碳化硅的热膨胀系数比钢低，加入适量的碳化硅可以降低钢的热膨胀系数，从而减小由热膨胀引起的变形或裂纹。