電力周波数炉とキューポラ炉を中間周波数誘導溶解炉に置き換える傾向になり、自動車製造業界が高品質の鋳物を生産するための新しい道を開きました。 自動車のギアボックス シェルの基本的な部品の 150 つであり、多段ギアのフレームワークであり、ベアリングだけでなく、多くの高強度ボルトが締め付けられたときに局所的な大きな圧縮応力にも耐え、鋳造自体が高圧でなければなりません。抵抗、および耐食性があるため、油漏れの潤滑および冷却効果を回避するために、鋳造物に骨粗鬆症、粗粒、およびその他の欠陥があってはなりません。 従来、HT200 または HTXNUMX 鋳物がシェル材料として使用されており、鋳物の品質は、全体的な品質を継続的に改善するという自動車産業の要件を満たすことができません。 これには、シェル性能の使用に適したパーライト マトリックス ベースの高強度を得るために、微量の Cr、Mo、Cu、およびその他の合金元素の添加が必要です。 高強度で高品質の鋳鉄製自動車ベース部品を生産するためには、鋳造時に中間周波数誘導炉を使用することが不可欠です。この論文では、中周波数炉を使用して製造する実際の炉前の品質管理について検討します。高強度鋳鉄自動車用ギアボックスの鋳物。
1.高強度合金ねずみ鋳鉄の組成設計
トランスミッション ハウジングの材料は HT250、硬度 < 200HBW、快削、漏れのない油圧試験、鋳鉄に微量の複数の合金成分を追加、合理的なプロセス パラメータを選択して、鋳物が特定の化学組成と冷却速度を持つようにする必要があります。理想的な金属組織と機械的特性。 機械的特性を確保するには、マトリックス構造とグラファイトの形態を適切に制御する必要があります
高強度低合金鋳鉄の設計では、溶鉄-炭素当量と冷却速度の影響を最初に考慮する必要があります。 高炭素当量、鋳物厚肉での冷却速度の遅さ、鋳物厚肉での結晶粒の粗大化、緩い構造、および油圧試験での漏れ。 炭素当量が低すぎると、鋳物の薄い壁にハードポイントまたは局所的な硬質領域が形成されやすくなり、切削性能が低下します。 炭素当量を 3.95% ~ 4.05% に制御することで、材料の機械的特性が保証され、共晶点に近づきます。 鉄液の凝固温度範囲は狭く、「低温」鋳造を実現する鉄液の条件となります。 鋳物の気孔率と収縮欠陥を取り除くことも有益です。
第二に、合金元素の役割を考慮する必要があります。 クロムと銅の共晶変態の際、クロムは黒鉛化を阻害し、炭化を促進し、白口化を促進します。 銅は黒鉛化を促進し、断面の白さを低下させます。 2.0 つの元素間の相互作用をある程度中和して、共晶変態中のセメンタイトの形成を回避することができます。これにより、鋳物の薄壁での白さの形成または硬度の増加がもたらされます。 共析変態では、クロムと銅の両方がパーライトの複合体を安定化および精製できますが、それらの機能は同じではありません。 協力の適切な割合で、それぞれの役割を果たすことができます。 wCr = 0.2% を含むねずみ鋳鉄に wCu < 0.2% を添加すると、銅はパーライト変態を促進し、パーライト体積を改善および安定化させ、パーライトを微細化するだけでなく、a 型グラファイトの生成と均一な化石インク形態を促進しました。また、wCr > XNUMX% ねずみ鋳鉄の流動性をわずかに増加させることもできます。これは、薄肉シェル鋳造に特に有益です。鋳造のコンパクトさは、クロムと銅を追加することでさらに改善できます。 適量のクロムと銅を添加すると、材料自体の緻密性が向上し、漏れ防止能力が向上します。
パーライトベースの鋳鉄のみが高強度と優れた耐摩耗性を備えているため、パーライトは基本的に高強度ねずみ鋳鉄の製造に望ましい構造です。 スズは、マトリックス中のパーライトの含有量を効果的に増加させ、パーライトの形成を促進および安定化することができます。 私たちの生産慣行の結論は、スズの含有量を0.7％〜0.09％に制御することです。
2.原料・副資材の品質管理を徹底する
工場への原材料および補助材料は、それらを認識するためにサンプリングおよび分析する必要があります。 不適格な原材料および補助材料は決して使用してはなりません。 元の鉄ソリューションのワークロードを確保するには、高炭素、低リン、低硫黄、妨害の少ない銑鉄の要素 (銑鉄サプライヤーは微量元素分析レポート シートを用意する必要があります) を選択する必要があります。 純粋な中炭素鋼が選択され、テスト結果に従って、Cr、Mo、Sn、V、Ti、Ni、Cu などの微量元素が選択されます。 パーライトを安定化できるスクラップ鋼が好ましい。 銑鉄と鉄くずは、使用前に除錆する必要があります。 油汚れのあるものは250℃で焼いてください。
フェロアロイと接種材料も指定されたポイントで購入され、安定した組成と認定された塊（粒子サイズ）を達成します。 湿気を避けるために、分離して積み重ねてください。 このような要件は、鋳鉄負荷の「遺伝性」によって引き起こされる欠陥を回避します。
使用前の正確な測定は、溶銑の品質保証です。 特に誘導炉の溶解、封緘容器や爆薬の混入が激しい装入が指摘されている。
(1) 理論的成分 (成分計算) と実際の経験の組み合わせを順守します。試用アルゴリズムまたはグラフィック方法を採用しても、理論的に計算されたバッチ データは最終的な比率として決定できず、要素の変化法則は中間周波炉の溶解プロセスをマスターする必要があります。 炉のライナーが酸性物質で、溶銑温度が 1500℃を超える場合、Si 添加の下限のみを使用できますが、炭素はオンラインで使用する必要があります。
(2) 各種金属材料の炉内への化学組成と各元素の燃焼・還元の法則をマスターする。 返炉鉄（スパウトライザー、スクラップ鋳物）の分類、積み重ね、および番号付けには、厳しい要件が課せられています。 炉内の減少した要素はバッチ処理時に差し引かれ、炉内の燃焼要素はバッチ処理時に追加されます。
(3) 合金元素は一度に混合し、Si 以外の成分は中程度とする。 合金元素（Mo、Cr、Cu、Snなど）は溶解・掻き取り後に添加でき、酸炉でのロスはほとんどありません。 誘導炉溶解鋳造に関しては、炭素を添加した後にケイ素を添加するという原則に従っています。
(4) P と S の含有量を制御するために、P と S の量は主に新銑からのものです。 負荷を選択することにより、P量とS量を必要な範囲内で制御できます。 したがって、wP < 0.06% および wS < 0.04% は新しい銑鉄で作成する必要があります。これにより、バッチ処理を計算する際に P および S の量を考慮に入れることができます (鋳造の技術的要件により: wP≤ 0.06%、wS ≤ 0.04%)。
(5) 炉内のすべての金属材料は、要件に厳密に従って正確に測定されます。
3.中間周波炉溶解制御
中間周波電気炉の冶金学的特性に応じて、合理的な溶解プロセスを実行する必要があり、装入はベースから行う必要があります。温度制御、合金、浸炭剤、スラグ剤の添加、および鉄製造の温度金属組織を制御して安定させ、最短の溶融時間と最小の合金燃焼損失と酸化で鋳造品質を向上させるために、さまざまな温度が厳密に制御されます。
製造工程では、製錬工程全体をXNUMX段階に分けて温度管理を行っています。 ここでいう三相温度とは、溶融温度、スラグ温度、鉄温度のことです。
融解温度: サンプリング温度までの融解時間は、合金元素の吸収と化学組成のバランスを決定します。 したがって、高温の溶解と供給を避け、「クラスト」を避ける必要があります。 そうしないと、溶鉄が沸騰または高温状態になり、炭素の燃焼損失が激しくなり、シリコンの還元が継続的に進行します。強化され、鉄の液体酸素化により不純物が増加します。 溶融温度はプロセス要件に従って1365℃未満に制御され、サンプリング温度は（1420±10）℃未満に制御されます。 サンプリング温度が低く、合金鉄が溶けていない場合、サンプルの化学組成は代表的なものではありません。 温度が高すぎて合金が焼けたり還元したりすると、精練時の組成調整に影響が出ます。 サンプリング後に炉の電力を制御する必要がある場合。 結果の化学組成に関する炉品質管理機器の前に、スラグ温度が入力されました。
スラグ温度：スラグ温度は、成分の安定性や接種処理の効果と密接に関係し、銑温制御に直結するため、溶銑の品質を左右する重要な要素です。 スラグ温度が高すぎると、特に酸ライニングの場合、溶鉄の黒鉛核の燃焼損失とシリコンの還元が悪化します。 理論的には、溶鉄にシリコンが多すぎると、温度に応じて結晶化に影響を与える炭素放出の影響があり、反白口の傾向があります。 温度が低すぎると、鉄溶液が長時間露出し、炭素とシリコンがひどく燃焼します。 組成を再調整すると、溶融時間が長くなり、鉄液が過熱するだけでなく、組成が制御不能になりやすく、鉄液の過冷却度が高くなり、通常の結晶が破壊されます。
鋳鉄温度: 最適な鋳造および育成温度を確保するために、一般的に 1520 ~ 1550℃ で制御します。鉄生産の高温および低温は、鋳鉄の結晶化および接種効果に影響します。 温度が高すぎる場合（プロセスで規定されている 30℃以上）、炉の前での C と Si の迅速な分析も中程度ですが、鋳造三角試験片の白口の深さが大きすぎたり、中央に麻口が現れます。 炉内添加カーボン接種量を増やす対策を講じても、筆者の実体験では効果が少ない状況が現れ、中間周波電力を下げた後、炉内冷却処理、すなわち炉内への鉄液量10%～15%後新しい銑鉄を焼くと、このクリップの口の中心が灰色の斑点になり、トップの白の深さが減少します。 高温が長時間続く場合は、上記の方法を採用した後も、炉内へのカーボン充填対策を実施する必要があります。 鋳鉄温度は鋳造温度に応じて制御されます。 シェル鋳鉄の鋳造適温は（1440±20）℃で、「高温銑、適温鋳造」を実現できます。 もちろん、厳密に管理して管理するのが最善です。 鉄の生産温度が低いため、鋳造温度は1380℃より低くなり、脱硫および脱ガスを助長せず、特に接種処理効果に影響します。 気温の低下に伴い、保冷や不鮮明な輪郭などの問題が明らかに増えています。
4.溶銑の接種処理
材料の耐摩耗性を向上させる HT250 ギアボックス シェルを生産に接種し、鋳物の微細構造と機械的特性を大幅に改善して、各セクションの硬度値を大幅に向上させるだけでなく、真珠の安定性の面でも厚いセクションの寸法は同じ効果がありますが、特にシェルの漏れを防ぐために、機械加工における感度と良好な切断性能の壁の厚さを改善します。
接種剤の量は、壁の厚さ、化学組成、鋳造温度、およびシェル鋳造生産のその他の要因に従って決定されます。 原理は、肉厚で緩みや漏れが発生せず、肉厚でハードゾーンが発生しないことです。 生産の実践は、Sr、Ba、Ca、および Si-FE が、ねずみ鋳鉄の強度を向上させるための最も理想的な近親交配剤であることを示しています。 近親交配剤は、バリウム (Ba) の抗腐敗能力とタイプ A グラファイトの割合を増加させる役割を果たします。 ) とシリコン (Si)。 この種の強度の組み合わせの接種剤は、高強度鋳鉄の接種処理に理想的な選択肢です。
接種回数と接種効果の関係は、接種回数の増加に伴い、鋳鉄内部のグラファイト分布の均一性が向上し、タイプAグラファイトの占有率とグラファイト長が大きく異なり、XNUMX回以上接種したタイプAグラファイトは占有率が高く、分布が均一で、適度な長さです。 さらに重要なことは、複数回の接種により、非自発的結晶核の数が増加し、マトリックスが強化され、鋳鉄の強度が向上して安定することです。
バリウムフェロシリコン+75フェロシリコンをロート接種で接種後、注湯後の流れ遅れでの溶銑接種を防止することが接種効果制御のポイントとなります。 接種処理後の溶銑は限られた時間内、一般的には8分以内に注がれるべきであり、3分から5分以内の250回目の接種の接種効果が最良です。 シリカバリウム同系交配剤は、HTXNUMX の白い口をなくし、グラファイトの形状と分布を改善し、E および D 過冷却グラファイトを排除できます。 E-タイプグラファイトとフェライト構造のため、材料密度が低下し、耐浸透性が著しく低下します。
5.実際の制作効果
鋳物は白なしで製造され、その引張強度はHT250を超え、テストバーの硬度は最大190〜230 HBW、シェルボディの解剖学、硬度は190 HBWで制御され、鋳造係数の品質が大幅に向上し、海外のシェル鋳造に到達しました微細構造、パーライトは85％〜90％で、ギアボックスシェルの強度の要件を満たし、その機械的性能は同様の外国モデルのギアボックスシェル材料のレベルに達しました。
