铁屑在汽车铸铁件生产中的利用.pdf

40 2017年第5期铸造工程Foundry Engineering铁屑在汽车铸铁件生产中的利用王建生 （上海圣德曼铸造有限公司，上海 201805）摘要：铁屑经分类、初步风干、烘干、冷却和装袋等工序预处理后，作为原材料以10%配比铸造生产轿车球铁件，以15%左右配比铸造生产轿车灰铁件，铸件质量稳定，力学性能、硬度及显微组织均符合相应的技术要求，有效降低了铸造生产成本。关键词：铁屑；电炉熔炼；汽车铸铁件；成本中图分类号：TG25 文献标识码：B 文章编号：1673-3320（2017）05-0040-03Application of Iron Chips to Automotive Iron CastingsWANG Jiansheng (Shanghai Sandmann Foundry Co., Ltd., Shanghai 201805, China)Abstract: After being classified, air-dried, heat-druied, cooled and bagged, iron chips may be used as a raw material to produce nodular iron castings gray iron castings for car,and its ratio is 10% for the former, and 15% for the latter. Such castings exhibited stable quality, and acceptable mechanical properties and microstructure, thus making it possible to lower effectively the production cost of casting.Key words: iron chips; electric melting; automotive iron casting 铁 屑 ， 本 文 是 指 球 铁 件 或 灰 铁 件 经 机 加 工 切削 后 产 生 的 卷 曲 小 片 状 和 小 颗 粒 状 的 碎 铁 。 很 多年 来 ， 铁 屑 没 有 引 起 铸 造 业 的 高 度 关 注 ， 一 般 会被 视 为 废 物 而 弃 之 。 另 一 方 面 ， 随 着 铸 造 成 本 越来 越 高 ， 企 业 生 存 与 发 展 压 力 越 来 越 大 ， 寻 求 一些 更 低 廉 的 原 材 料 来 维 持 自 身 生 存 与 发 展 ， 也 是非 常 需 要 的 。 数 量 庞 大 、 不 被 铸 造 业 高 度 关 注 的铁 屑 ， 作 为 再 生 资 源 ， 逐 渐 受 到 关 注 ， 已 有 一 些研 究 者 对 其 在 冲 天 炉 中 的 应 用 作 了 初 步 的 应 用 研究 ， 有 少 数 铸 造 企 业 将 其 压 块 或 直 接 引 入 灰 铁 件生 产 。由 于 各 机 加 工 企 业 状 况 不 同 ， 所 得 到 的 铁屑 大 致 分 为 二 类 ： 一 类 是 产 品 种 类 （ 主 要 是 指 材料 ） ， 材 料 单 一 或 接 近 ， 所 得 铁 屑 成 分 偏 差 不 大 ，利 用 时 铸 件 成 分 可 控 ； 二 类 是 材 料 种 类 （ 主 要 指材 料 ） ， 材 料 较 多 ， 又 不 分 类 装 箱 ， 各 种 材 料 的 铁屑 混 杂 在 一 起 ， 铁 屑 成 分 波 动 很 大 ， 利 用 时 铸 件成 分 不 可 控 。 切 削 又 分 干 切 削 与 加 冷 却 液 的 湿 切削 。 干 切 削 所 得 铁 屑 一 般 不 需 要 烘 烤 ， 只 要 成 分适 用 ， 一 般 可 以 直 接 使 用 ； 湿 切 削 所 得 的 铁 屑 若成 分 适 用 ， 则 需 要 烘 干 等 预 处 理 后 再 使 用 。 对 于一 些 成 分 混 杂 严 重 、 堆 放 时 间 较 长 及 锈 蚀 严 重 等的 铁 屑 则 慎 用 。 二 年 来 ， 结 合 自 身 企 业 铸 件 生 产状 况 ， 在 选 择 、 处 理 与 使 用 铁 屑 方 面 做 了 一 些 工作 ， 取 得 了 较 好 的 经 济 效 益 。1 铁屑选择主 要 选 择 由 本 企 业 生 产 的 球 铁 制 动 钳 支 架 和制 动 钳 壳 体 机 加 工 切 削 下 来 的 铁 屑 和 部 分 灰 铁 件机 加 工 切 削 下 来 的 铁 屑 ， 少 数 其 他 来 源 的 铁 屑 由球 铁 曲 轴 类 切 削 所 得 ， 铁 屑 基 本 成 分 见 表 1。 铁 屑分 球 铁 屑 和 灰 铁 屑 分 别 存 放 ， 注 明 标 识 。收稿日期 ： 2017-04-13作者简介 ： 王建生（1959-），男，工程师，主要从事球铁材质研发及其工艺制定工作。生产技术万方数据铸造工程Foundry Engineering41 2017年第5期表1 铁屑基本化学成分（质量分数，%）编号 C S Si Mn P Cu Cr Mo Ti Sn球铁屑I 3.0～3.8 ≤0.02 2.3～2.8 0.1～0.4 ≤0.05 ≤0.1 ≤0.1 ≤0.1 ≤0.04 ≤0.01II 3.6～3.9 ≤0.02 1.9～2.4 0.3～0.6 ≤0.05 0.3～0.7 ≤0.1 ≤0.1 ≤0.04 ≤0.04III 3.0～3.5 ≤0.02 3.7～4.5 ≤0.3 ≤0.05 ≤0.1 ≤0.1 0.4～1.0 ≤0.04 ≤0.01灰铁屑 3.0～3.6 ≤0.15 1.9～2.6 ≤1.0 ≤0.1 ≤0.9 ≤0.5 ≤1.0 0.07 ≤0.12 铁屑预处理由 于 机 加 工 时 使 用 冷 却 液 ， 所 得 铁 屑 必 须 进行 烘 干 处 理 ， 为 此 ， 建 立 铁 屑 烘 干 场 ， 使 用 专 用WTDDS铁 屑 烘 干 机 （ 见 图 1） 烘 干 铁 屑 。 油 泥 结块 严 重 、 坚 硬 的 个 别 铁 屑 团 ， 由 于 不 易 溃 散 ， 很难 烘 干 ， 在 进 入 烘 干 机 前 ， 予 以 剔 除 。图1 WTDDS铁屑烘干机烘 干 机 主 要 工 作 原 理 ： 铁 屑 由 皮 带 输 送 进入 烘 干 筒 内 ， 在 筒 内 导 料 板 和 扬 料 板 制 导 下 ， 铁屑 沿 螺 旋 方 向 向 前 运 动 ， 与 在 筒 内 燃 烧 （ 用 柴 油作 为 燃 料 ） 的 高 热 气 流 进 行 充 分 热 交 换 ， 实 现干 燥 。 交 换 后 的 烟 气 通 过 管 道 排 出 筒 ， 经 废 气 处理 装 置 进 行 净 化 处 理 。 烘 干 后 的 铁 屑 经 出 料 机 出料 。球 铁 屑 和 灰 铁 屑 分 别 存 放 ， 分 别 烘 烤 。 各 自烘 干 冷 却 后 ， 用 不 同 色 袋 袋 装 ， 分 别 入 库 。3 铁屑使用结果与分析铁 屑 经 干 燥 处 理 后 ， 可 以 作 为 回 炉 料 来 使用 。 球 铁 屑 既 可 用 于 球 铁 件 生 产 ， 也 可 用 于 灰 铁件 生 产 。 灰 铁 铁 屑 只 用 于 灰 铁 件 生 产 。根 据 本 企 业 的 实 际 情 况 ， 对 于 球 铁 件 ， 铁屑 配 入 量 为 10%（ 即 占 投 炉 料 10%） ； 对 于 灰 铁件 ， 铁 屑 配 入 量 为 15%左 右 （ 即 占 投 炉 料 15%左右 ） 。 采 用 5 t中 频 感 应 电 炉 熔 炼 。加 料 顺 序 :生 铁 → 废 钢 → 回 炉 料 → 铁 屑不 用 生 铁 的 加 料 顺 序 : 回 炉 料 → 废 钢 → 铁 屑铁 屑 在 熔 炼 后 期 加 入 较 为 有 利 ， 这 是 由 于 炉中 已 有 大 量 铁 液 ， 铁 屑 在 高 温 铁 液 与 磁 力 线 的 共同 作 用 下 ， 加 快 了 熔 化 速 度 。使 用 铁 屑 的 部 分 铸 铁 件 材 质 的 力 学 性 能 、 硬度 及 金 相 组 织 检 测 结 果 见 表 2、 表 3、 表 4、 表 5、表 6及 表 7。表2 铸态A曲轴技术 要 求抗拉强度/MPa 屈服强度/Mpa 延伸率/% 硬度/HB 球化率/% 石墨大小 珠光体/% 碳化物/%≥600 ≥370 ≥3 207～269 ≥85 6～8 ≥60 ≤1编号：7-6-1675 435 3.5 （大头）239 85 6 90 无（小头）244 85 6 90 无炉料配比（质量分数）：铁屑10%，生铁10%，废钢36%，回炉料44%。表3 铸态制动钳支架技术要求抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率/% 硬度/HB 球化率/% 珠光体/% 尖角处碳化物/%550～720 ≥370 ≥5 190～250 ≥85 40～70 ＜10编号： 8-17-1715 430 8 226 90 55 无700 423 9 218 90 50-55 无702 420 9 224 90 50 无炉料配比（质量分数）：铁屑10%，废钢32%，回炉料58%。表4 铸态制动钳壳体技术要求抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率/% 硬度/HB 球化率/% 珠光体/% 尖角处碳化物/%550～720 ≥370 ≥5 190～250 ≥85 40～70 ＜10编号：8-17-1685 410 7 215 90 45～50 无204 90 45 无218 90 45～50 无炉料配比（质量分数）：铁屑10%，废钢32%，回炉料58%。铁屑在汽车铸铁件生产中的利用 王建生万方数据42 2017年第5期铸造工程Foundry Engineering表5 铸态B曲轴技术要求抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率/% 硬度/HB 球化率/% 石墨大小 珠光体/% 碳化物/%≥650 ≥380 ≥3 220～270 ≥90 6～8 70～90 ≤0.5编号:7-15-1 1 710 410 5 249 90 6 80 无编号:7-15-13 236 90 6 70 无编号:7-15-14 244 90 6 70 无编号:7-16-7 710 410 6 249 90 6 85 无编号:7-16-1 1 241 90 6 85 无编号:7-16-14 244 90 6 85 无编号:7-17-9 755 460 6 241 90 6 80 无编号:7-17-13 244 90 6 80 无编号:7-17-16 237 90 6 80 无炉料配比（质量分数）：铁屑10%，生铁10%，废钢36%，回炉料44%。表6 铸态C曲轴技术要求抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率/% 硬度/HB 球化率/% 石墨大小 珠光体/% 碳化物/%≥750 ≥420 ≥3 225～285 ≥85 6～8 ≥85 ≤1编号:7-20-1 805 500 4 275 85 6 95 无编号:7-21-17 815 490 4.5 266 85 6 95 无编号:7-29-16 870 420 9 252 85 6 ＞95 无炉料配比（质量分数）：铁屑10%，生铁10%，废钢36%，回炉料44%。表7 铸态B后制动盘技术要求抗拉强度/MPa 硬度/HB 石墨大小 铁素体/%≥250 195～245 A4-7(3)，D7～8 ＜10编号:7-24-B12 325 217,217 A4，少量D7～8 ＜5编号:7-24-B18 222,222 A4，少量D7～8 ＜5炉料配比（质量分数）：铁屑17%，废钢20%，回炉料63%。从 表 2至 表 7显 示 的 检 测 结 果 表 明 ， 使 用 部 分铁 屑 ， 各 铸 件 材 质 完 全 符 合 相 应 铸 件 材 质 的 力 学性 能 、 硬 度 及 金 相 组 织 的 技 术 要 求 ， 实 践 证 明 利用 铁 屑 的 方 式 方 法 切 合 生 产 实 际 ， 行 之 有 效 ， 有效 地 降 低 了 铸 造 生 产 成 本 。4 使用铁屑应注意的问题（ 1） 对 于 高 韧 性 铁 素 体 球 铁 ， 由 于 其 对 锰 、铜 等 合 金 元 素 的 限 制 ， 铁 屑 不 宜 使 用 。 灰 铁 屑 不能 用 于 球 铁 生 产 ， 因 灰 铁 磷 硫 锰 等 元 素 含 量 较高 ， 不 适 合 。（ 2） 由 于 使 用 的 铁 屑 是 烘 干 冷 却 后 袋 装 的 散料 ， 集 中 加 入 溢 到 炉 口 ， 在 磁 力 线 作 用 下 ， 铁 屑会 吸 附 在 炉 口 部 位 的 炉 壁 上 ， 造 成 铁 磁 炉 料 不 连续 ， 磁 力 线 漏 散 ， 迟 迟 熔 化 不 了 的 现 象 。 生 产 中已 遇 到 过 这 个 问 题 。 应 逐 步 加 入 到 铁 液 中 ， 生 产率 最 高 ， 也 最 节 电 。（ 3） 使 用 铁 屑 时 ， 应 注 意 安 全 。 偶 有 铁 屑 烘干 不 透 ， 残 留 油 渍 较 多 时 ， 入 炉 后 很 快 就 会 向 上腾 起 烟 火 ， 操 作 者 应 保 持 高 度 警 觉 。 每 投 一 次 铁屑 ， 应 马 上 远 离 熔 炉 。 每 次 加 铁 屑 ， 最 好 站 在 上风 处 。5 结论铁 屑 经 过 选 择 、 分 类 、 烘 干 及 袋 装 等 预 处理 ， 可 作 为 旧 料 用 于 汽 车 铸 铁 件 生 产 ， 操 作 简便 ， 易 于 掌 握 ， 所 得 铸 件 材 质 性 能 可 靠 稳 定 ， 可有 效 地 降 低 铸 造 生 产 成 本 。万方数据