高鉻耐磨鑄件 熱處理工藝的改進

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                          我公司生產的高鉻耐磨鑄件,因其耐熱耐磨性能好,廣泛用于各大鋼鐵公司的高爐設備。但由于其脆性大,無論在鑄造還是在熱處理過程中、極易斷裂。據我們過去統計,在熱處理時,尺寸約在1000毫米x500毫米x25毫米以下的中小型高鉻耐磨鑄件廢品率一般在10~15%,尺寸在此以上的大高鉻耐磨鑄件最高時甚至達到50%左右。由于規格繁多,幾何形狀多樣,生產難度較大,每年的平均廢品率一般都在16%左右。分析認為襯板開裂的原因很多,與其鑄造內在質量、外觀質量、尺寸大小、幾何形狀、化學成分等多種因素有關。但我們認為主要是熱處理加熱和冷卻條件。這種襯板在加熱和冷卻過程中體積變化特別突出。加熱時其體積增大,而冷卻時體積縮小。對同一塊高鉻耐磨鑄件來說,加熱速度過快,體積增大速度上下不一,造成較大應力,導致開裂。高鉻耐磨鑄件在砂箱中擺放過擠,受熱后體積增大受到限制,也會迫使它以開裂方式釋放體積變化受阻產生的應力。開裂最多是在出爐后,襯板在砂箱中以空氣風冷時,邊緣冷卻快,體積大幅度收縮,而中部不易冷卻,其紅熱部分收縮量滯后,中部阻止外部收縮,這時中部承受邊緣施加的壓應力,而邊緣收縮受阻承受很大的拉應力,而襯板的韌性又較低,當拉應力達到一定極限后,外部邊緣以開裂形式來釋放應力。這時如注意觀察會發現,裂紋通常起源于襯板冷得最快的長邊中段某處,因為這里的應力聚集最大,開口裂得較寬,裂口端部可達3~4毫米,當中部隨時間延長逐漸降溫收縮后,邊緣與中部的收縮量接近一致,裂口便閉合在一起,然而,很長的裂紋已經產生,甚至斷開。

                          所以我們認為冷卻和加熱過程中,在同一塊高鉻耐磨鑄件上的溫度一致性,是保證高鉻耐磨鑄件不裂的決定性因素。裂因明確后,在加熱過程中,我們采取逐步升溫、均溫的方法,這與老方法基本相同,目的使同一塊高鉻耐磨鑄件均勻受熱,各部分膨脹系數基本一樣,但必須注意要將大高鉻耐磨鑄件擺放在寬松的工裝或砂箱內,讓其可以有足夠的空間膨脹。這樣通??梢员WC襯板在爐中不裂。高鉻耐磨鑄件出爐時是最關鍵的步驟。冷卻速度的快慢決定著硬度的高低,而同一塊襯板上如何均溫冷卻,決定著裂與不裂。為此,我們做了大量的工作,用風吹、向中部噴水霧,但都不具備良好的可操作性,尤其是噴水霧,盡管可以使硬度提高、開裂率下降,但對操作者的要求太嚴,不能有任何粗心大意,在生產實際中很難實施,只能停留在實驗中。最后,我們采取分批單件散開,即在臺車爐加熱襯板出爐時,迅速將其中的一砂箱吊離爐底板,并立刻一塊一塊散開空冷。為防止臺車上的襯板出爐后,邊緣與其中部隨時間延長造成較大溫差,一定要及時將臺車開進爐內均溫,均溫時不送電、爐門可以不全關。目的是防止襯板邊沿變暗或使已稍變暗的邊沿回溫,以保證其均溫效果。第一批散開后,再出第二批砂箱,如此直到全爐襯板出完。最后一批出爐的襯板,溫度一般控制在儀表顯示760℃以上,其硬度值不受影響。這樣便解決了襯板均溫快速冷卻的問題。這一方法效果非常明顯,不僅不易出現開裂,而且襯板中部與邊緣基本同時冷卻,冷卻過程中各處的體積收縮速度趨于一致,產生的熱應力也很小。更大的優點是襯板硬度各處一致,避免了在砂箱中冷卻時,襯板的硬度邊緣只能勉強合格、中部則往往嚴重偏低的問題。由于散開后冷卻速度加快,其硬度值也得以顯著提高,高鉻耐磨鑄件一般達到58~64HRC,6號襯板達到54~60HRC,均達到技術要求。

                          2022年8月25日 15:03
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