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中国铸造商务平台 [2006-01-05]
攀钢需要一种能够长期承受1200℃左右高温环境的耐高温铸铁板（见图1）。通过分析研究，采用普通耐热铸铁材质最高只能达到1100℃的工作温度（如高 铬铸铁RTCr25，高铝铸铁RQTAL22等），要达到1200℃的工作温度，只能通过多种合金元素合成一种特殊的材质，通过高合金化来保证。
合金元素的增多，必然会导致铸铁材质本身的脆性增加；耐高温铸铁板的轮廓尺寸又比较大，铸造应力也很大，所以铸件极易产生裂纹。针对这种情况，我们设计了 一套严密的工艺保证措施来减少铸造应力，防止裂纹的产生，成功生产出了耐高温铸铁板，达到了使用要求，满足了公司的生产需要。
1．合金元素的确定
（1）Si形成的氧化物SiO2性能稳定，能形成连续的氧化膜，增加铸铁的抗氧化能力，从而增强铸件的耐热性能。但是Si含量太高，必定增加铸铁中的铁素 体含量，降低铸铁强度，增大铸铁的脆性，铸件更容易产生裂纹，所以它的含量需要加以控制，才能保证铸件的综合机械性能。
（2）AL原子比铁原子更容易氧化，优先形成氧化物保护膜AL2O3，阻止铁离子及氧离子通过它扩散，从而提高铸铁的热稳定性。同样，AL含量增加也要增大铸铁的脆性，铸件的裂纹倾向增加，它的含量也需要控制。
（3）Cr能生成连续的FeOCr2O3保护膜，铸铁的耐热性能可以明显提高，另外它可以改变铸铁中的碳化物结构，提高铸铁的韧性和耐磨性。因此它的含量可以适当提高，提高铸件的机械性能。
（4）Ni能改变铸铁的组织结构，形成稳定的奥氏体组织，铸件在经受高温时不发生相变，防止产生微裂纹破坏氧化膜的致密度，使铸件能够长期经受高温环境的考验。但是Ni合金的价格太高，只要能够保证铸件的耐高温要求，还是需要控制它的含量。
通过分析各种合金元素的作用，考虑到耐热铸铁的综合力学性能，我们选择了几种合金元素，配以不同的比例，合成一种特殊的耐热铸铁，来满足耐高温铸铁板1200℃工作温度的要求。
2．铸造工艺
（1）⑴设计铸件时特意加大圆角半径R50，避免壁厚的突然转变而形成热节，造成铸件产生热裂。
（2）使用粘土砂造型，通过添加各种附加物以增加型砂的退让性，减少铸件收缩阻力，配制时应严格按照下列要求执行：新砂50%+旧砂50%+木屑2—3% +焦粉7—8%+膨润土2%+粘土8—10%（干混3—4分钟）+水（湿混8—10分钟）。经4小时以上回性处理后，投入生产使用。
（3）造型填砂时，每层型砂厚度为150—200mm，禁止将整斗砂倒入砂箱内。
（4）各部分在注意砂型强度的同时，注意紧实度均匀，特别是箱带及木型突出部分的下面，应仔细撞牢实。
（5）砂型造完后，开设φ120mm的直浇道在上箱， 35个φ15mm的明出气孔在筋板的交界处。
（6）起模后，如是砂型太干，允许适当喷洒白泥水修型，直到修至与工艺图纸相符，并适当插入钉子加固砂型。
（7）砂型必须烘干烘透，防止水分产生水汽进入铁水。
（8）合箱前应仔细检查砂型是否烘干，干裂变形轻微的可以进行修补，严重的必须作报废处理。
（9）因为合金元素含量很高，所以必须使用电弧炉熔炼铁水。
（10）使用攀钢生产的一类炼钢生铁，要求P＜0.1％，S＜0.05％。
（11）所有原材料一律化验后进行配料。
（12）严格按配料要求进行加料熔炼，控制铁水成分。
（13）炉前出铁水时，使用电子秤计量铁水。
（14）炉前三角试样检验，合格铁水才能进行浇注。
（15）浇注前必须测温，并作好记录，铁水浇注温度不低于1280℃。
（16）浇注时间不超过2分钟，浇满后再顶流，以利渣子和气体排出。
（17）对于耐高温铸铁板这样的大件，按照“慢—快—慢”的原则进行浇注：开始缓慢给流，防止飞溅；然后全速浇注，保持浇口杯充满；当快要浇满时，适当降低浇速，便于气体从排气孔中排出。
（18）浇注时必须挡渣，防止铁渣浇入铸件形成夹渣缺陷。
（19）浇注铁液后，趁铸件还是红热状态时松开砂箱，使铸件自由收缩。
（20）严格控制开型时间，防止铸件急剧冷却时产生新的应力。
3．退火处理
鉴于这种特殊耐热铸铁的脆性大，铸造中铁水凝固及铸件收缩要产生应力，铸件极易产生裂纹，所以必须进行退火处理以消除铸造应力，避免耐高温铸铁板在使用过程中产生裂纹，退火处理曲线如图2所示：
4．结论
通过反复实践，采取了一系列的工艺措施，克服了耐高温铸铁板合金元素增多导致的铸铁材质本身的脆性高，耐高温铸铁板的轮廓尺寸比较大导致铸造应力很大等铸 造生产的难点。我们设计了一套严密的工艺保证措施来减少铸造应力，防止裂纹的产生，成功生产出了耐高温铸铁板。通过用户使用，耐高温铸铁板既保证了耐热的 性能要求，又没有产生裂纹。耐高温铸铁板的成功生产，为我公司取得了很好的经济效益和社会市场效应。
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攀钢需要一种能够长期承受1200℃左右高温环境的耐高温铸铁板（见图1）。通过分析研究，采用普通耐热铸铁材质最高只能达到1100℃的工作温度（如高 铬铸铁RTCr25，高铝铸铁RQTAL22等），要达到1200℃的工作温度，只能通过多种合金元素合成一种特殊的材质，通过高合金化来保证。
合金元素的增多，必然会导致铸铁材质本身的脆性增加；耐高温铸铁板的轮廓尺寸又比较大，铸造应力也很大，所以铸件极易产生裂纹。针对这种情况，我们设计了 一套严密的工艺保证措施来减少铸造应力，防止裂纹的产生，成功生产出了耐高温铸铁板，达到了使用要求，满足了公司的生产需要。
1．合金元素的确定
（1）Si形成的氧化物SiO2性能稳定，能形成连续的氧化膜，增加铸铁的抗氧化能力，从而增强铸件的耐热性能。但是Si含量太高，必定增加铸铁中的铁素 体含量，降低铸铁强度，增大铸铁的脆性，铸件更容易产生裂纹，所以它的含量需要加以控制，才能保证铸件的综合机械性能。
（2）AL原子比铁原子更容易氧化，优先形成氧化物保护膜AL2O3，阻止铁离子及氧离子通过它扩散，从而提高铸铁的热稳定性。同样，AL含量增加也要增大铸铁的脆性，铸件的裂纹倾向增加，它的含量也需要控制。
（3）Cr能生成连续的FeOCr2O3保护膜，铸铁的耐热性能可以明显提高，另外它可以改变铸铁中的碳化物结构，提高铸铁的韧性和耐磨性。因此它的含量可以适当提高，提高铸件的机械性能。
（4）Ni能改变铸铁的组织结构，形成稳定的奥氏体组织，铸件在经受高温时不发生相变，防止产生微裂纹破坏氧化膜的致密度，使铸件能够长期经受高温环境的考验。但是Ni合金的价格太高，只要能够保证铸件的耐高温要求，还是需要控制它的含量。
通过分析各种合金元素的作用，考虑到耐热铸铁的综合力学性能，我们选择了几种合金元素，配以不同的比例，合成一种特殊的耐热铸铁，来满足耐高温铸铁板1200℃工作温度的要求。
2．铸造工艺
（1）⑴设计铸件时特意加大圆角半径R50，避免壁厚的突然转变而形成热节，造成铸件产生热裂。
（2）使用粘土砂造型，通过添加各种附加物以增加型砂的退让性，减少铸件收缩阻力，配制时应严格按照下列要求执行：新砂50%+旧砂50%+木屑2—3% +焦粉7—8%+膨润土2%+粘土8—10%（干混3—4分钟）+水（湿混8—10分钟）。经4小时以上回性处理后，投入生产使用。
（3）造型填砂时，每层型砂厚度为150—200mm，禁止将整斗砂倒入砂箱内。
（4）各部分在注意砂型强度的同时，注意紧实度均匀，特别是箱带及木型突出部分的下面，应仔细撞牢实。
（5）砂型造完后，开设φ120mm的直浇道在上箱， 35个φ15mm的明出气孔在筋板的交界处。
（6）起模后，如是砂型太干，允许适当喷洒白泥水修型，直到修至与工艺图纸相符，并适当插入钉子加固砂型。
（7）砂型必须烘干烘透，防止水分产生水汽进入铁水。
（8）合箱前应仔细检查砂型是否烘干，干裂变形轻微的可以进行修补，严重的必须作报废处理。
（9）因为合金元素含量很高，所以必须使用电弧炉熔炼铁水。
（10）使用攀钢生产的一类炼钢生铁，要求P＜0.1％，S＜0.05％。
（11）所有原材料一律化验后进行配料。
（12）严格按配料要求进行加料熔炼，控制铁水成分。
（13）炉前出铁水时，使用电子秤计量铁水。
（14）炉前三角试样检验，合格铁水才能进行浇注。
（15）浇注前必须测温，并作好记录，铁水浇注温度不低于1280℃。
（16）浇注时间不超过2分钟，浇满后再顶流，以利渣子和气体排出。
（17）对于耐高温铸铁板这样的大件，按照“慢—快—慢”的原则进行浇注：开始缓慢给流，防止飞溅；然后全速浇注，保持浇口杯充满；当快要浇满时，适当降低浇速，便于气体从排气孔中排出。
（18）浇注时必须挡渣，防止铁渣浇入铸件形成夹渣缺陷。
（19）浇注铁液后，趁铸件还是红热状态时松开砂箱，使铸件自由收缩。
（20）严格控制开型时间，防止铸件急剧冷却时产生新的应力。
3．退火处理
鉴于这种特殊耐热铸铁的脆性大，铸造中铁水凝固及铸件收缩要产生应力，铸件极易产生裂纹，所以必须进行退火处理以消除铸造应力，避免耐高温铸铁板在使用过程中产生裂纹，退火处理曲线如图2所示：
4．结论
通过反复实践，采取了一系列的工艺措施，克服了耐高温铸铁板合金元素增多导致的铸铁材质本身的脆性高，耐高温铸铁板的轮廓尺寸比较大导致铸造应力很大等铸 造生产的难点。我们设计了一套严密的工艺保证措施来减少铸造应力，防止裂纹的产生，成功生产出了耐高温铸铁板。通过用户使用，耐高温铸铁板既保证了耐热的 性能要求，又没有产生裂纹。耐高温铸铁板的成功生产，为我公司取得了很好的经济效益和社会市场效应。
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