CN101934354A

CN101934354A - 低合金灰铸铁活塞环铸造工艺

Info

Publication number: CN101934354A
Application number: CN 201010271234
Authority: CN
Inventors: 谢仁叶; 及学英; 郑雷; 戴福林
Original assignee: NANJING FEIYAN PISTON RING CO Ltd
Current assignee: NANJING FEIYAN PISTON RING CO Ltd
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2011-01-05

Abstract

本发明公开了一种低合金灰铸铁活塞环铸造工艺，它包括如下工艺流程：造型、熔炼-浇注-落砂清理-毛坯外观分选；其中所述的熔炼步骤中，当铸造的活塞环毛坯的断面系数≤1.2时，控制炉内碳含量为炉内铁水总重量的3.75～3.80％，孕育剂加入量为包内铁水净重量的0.3～0.4％；当活塞环毛坯的断面系数＞1.2时，控制炉内碳含量为炉内铁水总重量的3.70-3.75％，孕育剂加入量为包内铁水净重量的0.2-0.3％；当活塞环毛坯的断面系数≤1.0时，控制炉内碳含量为炉内铁水总重量的3.75-3.80％，再添加炉内剩余铁水总重量0.08～0.12％的碳化硅，孕育剂加入量为包内铁水的净重量的0.3-0.4％。本发明减少炉内铁水的过冷倾向，使金相废品率控制在4％左右，提高了材料的质量及可靠性，合格率的大大提高。

Description

低合金灰铸铁活塞环铸造工艺

技术领域

本发明涉及一种活塞环毛坯的加工工艺，具体说是低合金灰铸铁活塞环的工艺。

背景技术

现有发动机用活塞环组由第一道气环、第二道气环、第三道组合式螺旋撑簧油环组成；三道环绝大部分采用铬铜系合金耐磨铸铁材料。大部分活塞环毛坯采用单体单片湿式砂型铸造工艺，因活塞环毛坯属薄壁小件，冷却速度快，存在以下缺点：石墨分布不均匀，有以D型为主心部过冷石墨存在。第一、二道环一般为平环，断面系数小，存在心部过冷的概率大，分布区域大的几率大；第三道环一般为油环，断面系数大，存在心部过冷的概率小，分布区域大的几率小。

一般国内外材料标准对心部过冷的要求未作严格控制，而我公司供给马勒公司的NHC-10的材料标准明确规定心部过冷的大小及分布形态：100倍放大时，过冷石墨区域长度≤1.0mm，一个评定视场内过冷石墨区域不允许超过3块，以最大的过冷评定区域进行评定。常用的材料在炉前取样时每包取1片，在最后一叠取样；而马勒公司NHC-10材料要求在炉前取样时每包取2片，在每包的第一叠及最后一叠取样。我公司常规材料的炉前金相报废率在0.5％左右，而针对马勒NHC-10的心部过冷的特殊要求，增加炉前取双样，出铸造车间检验及时效后再抽样检验的控制，金相报废率在15～20％左右。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种低合金灰铸铁活塞环的铸造工艺，目的减少或消除活塞环心部过冷的现象，提高产品的合格率。

技术方案：

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种低合金灰铸铁活塞环铸造工艺，它包括如下工艺流程：造型、熔炼-浇注-落砂清理-毛坯外观分选；其中所述的熔炼步骤中，

当铸造的活塞环毛坯的断面系数≤1.2时，控制炉内碳含量为炉内铁水总重量的3.75～3.80％，每包铁水中，孕育剂加入量为包内铁水净重量的0.3～0.4％；

当活塞环毛坯的断面系数＞1.2时，控制炉内碳含量为炉内铁水总重量的3.70-3.75％，每包铁水中，孕育剂加入量为包内铁水净重量的0.2-0.3％；

当活塞环毛坯的断面系数≤1.0时，控制炉内碳含量为炉内铁水总重量的3.75-3.80％，再添加炉内剩余铁水总重量0.08～0.12％的碳化硅，每包铁水中，孕育剂加入量为包内铁水的净重量的0.3-0.4％。

本发明中，使用每炉浇注第二轮次及以后包次的铁水浇注灰铸铁活塞环毛坯，出铁水前炉内温度控制在1490～1520℃，灰铸铁毛坯的浇注温度控制在1425～1440℃。

本发明中，若炉内温度高于目标温度控制值1490～1520℃时，采用如下的方法来使温度达到所需的温度：每包加入50～100kg的同牌号材料的回炉料，并满功率升温30～60秒使出炉温度达到1490～1520℃，然后将保温功率控制在20～40kw，即可使浇注温度达到目标温度的1425～1440℃。

有益效果：1、本发明适当提高炉内碳的百分含量，从而减少炉内铁水的过冷倾向；现有工艺未明确必须按断面系数大小设定C含量的最佳值，使得心部过冷的几率大大增加；现有工艺炉内C含量偏低，炉内铁水的过冷倾向较大。

2、本发明适度减少包内孕育剂加入量，可以减少每包铁水的过冷倾向；现有工艺未明确必须按断面系数大小、碳含量的高低设定孕育剂的最佳加入比例，本发明的孕育量适度降低后也可以减少每包铁水的过冷倾向。

3、本发明采用较低的浇注温度，可以减少每包铁水的过冷倾向；现有工艺的出炉温度1540～1570℃，浇注温度(以第一叠计)1420～1490℃，现工艺有效地降低最高浇注温度约50℃，大大减少了心部过冷的几率。

4、采用热包的工艺，在浇包全部预热后炉内二次加料，严格控制出炉温度及电炉保温功率参数，确保包次间的浇注温度的极差在15℃以内。原工艺包次间最大温差近70℃，现工艺通过严格控制出炉温度及电炉保温功率，确保包次之间的浇注温度的极差在15℃以内。

5、本发明使NHC-10材料的金相废品率控制在4％左右，因材料不合格的投诉率≤0.1％；提高了材料的质量及可靠性，确保满足客户的特殊要求，提高公司市场竞争力。由于合格率的大大提高，订单由原20万片/月增加到50万片/月以上。

附图说明

图1：100倍放大情况下，典型心部过冷石墨图，不合格。

图2：100倍放大情况下，集中分布心部过冷＞1.0mm，不合格。

图3：100倍放大情况下，正常石墨形态，无心部过冷，合格。

图4：100倍放大情况下，心部过冷2块，合格。

图5为采用本发明的工艺和采用现有工艺的金相废品率示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

石墨形态分为A型、B型、C型、D型、E型、F型。

如图1、2所示，为100倍放大情况下，心部过冷，不合格。

图1是D型+F型+A型，分布不均匀，中间区域以D型为主，不合格。

图2是D型+F型+A型，分布不均匀，中间区域以D型为主，集中分布，长度＞1.0mm，不合格。

图3是A型+F型+少量B型，均匀分布，无心部过冷，合格。

图4是A型+F型+少量B型，分布不均匀，心部过冷在2块以内(包含2块)，中间必须完全分隔开，单块最长≤1.0mm，合格。

图5中，横向坐标为月份，竖向坐标为合格率。本发明的工艺从2009年12月中下旬开始在生产运用，改善效果很明显；2010年1月废品中有约10％左右为09年12月生产的在后道工序再次检查出现的；此外当每月生产量≥1000包时，断面系数≤1.0的品种数量占到总量的比例≥30％时，金相报废率相对会高一些。断面系数≤1.0的品种在改进前金相废品率约25-30％，改进后废品率约5-8％；断面系数1.0-1.2的产品，改进前废品率为10-12％，改进后废品率在4％左右；断面系数＞1.2的产品，改进前废品率为3-5％，改进后废品率在1％以内；图5统计的为平均金相废品率。

实施例1：

以我公司供给马勒公司的NHC-10灰铸铁活塞环为例，其铸造工艺包括如下步骤：造型、熔炼-浇注-落砂清理-毛坯外观分选。

其中所述的熔炼步骤中，当铸造的活塞环毛坯品种AP0022376-00E平，毛坯断面系数为1.12时，熔炉内铁水的总质量为2300kg/炉，炉内碳含量为炉内铁水总重量的3.76％，每包铁水中，孕育剂加入量为包内铁水净重量的0.4％。

使用炉内浇注第二轮次及以后的包次铁水浇注马勒毛坯，出铁水前炉内温度控制在1490～1520℃，所有浇注马勒灰铸铁毛坯过程的浇注温度控制在1425～1440℃。制得的活塞环的石墨形态如图3或图4所示。

实施例2：

其中所述的熔炼步骤中，活塞环毛坯品种AN0021584-050平，毛坯断面系数为1.18 时，熔炉内铁水的总质量为2300kg/炉，炉内碳含量为炉内铁水总重量的3.79％，每包铁水中，孕育剂加入量为包内铁水净重量的0.3％。

应用炉内浇注第二轮次及以后的包次铁水浇注马勒毛坯，出铁水前炉内温度控制在1490～1520℃，所有浇注马勒灰铸铁毛坯过程的浇注温度控制在1425～1440℃。制得的活塞环的石墨形态如图3或图4所示。

实施例3：

以我公司供给马勒公司的NHC-10灰铸铁活塞环为例，其铸造工艺包括如下步骤：造型-熔炼-浇注-落砂清理-毛坯外观分选；

其中所述的熔炼步骤中，当铸造的活塞环毛坯品种AP0021784-00E平，毛坯断面系数为1.43时，熔炉内铁水的总重量为2300kg/炉，炉内碳含量为包内铁水总重量的3.71％，每包铁水中，孕育剂加入量为包内铁水净重量的0.25％。

实施例4：

其中所述的熔炼步骤中，铸造的活塞环毛坯品种AP0022135-05E平，毛坯断面系数为0.89时，熔炉内铁水的总重量为2300kg/炉，炉内碳含量为炉内铁水总重量的3.78％，按炉内剩余铁水量加0.1％的碳化硅。如本实施例中，2300kg的铁水可浇注8个包次，炉内大概剩余铁水1700kg，那么碳化硅的加入量为1.7kg；若炉内温度高于目标温度控制值1490～1520℃时，可以采用如下的方法来使温度达到所需的温度：加入70kg的同牌号NHC-10材料的回炉料，并满功率升温30～60秒到目标控制的温度；加入孕育剂，孕育剂加入量为包内铁水净重量的0.35％；保温功率控制在20～40kw，使浇注温度达到目标温度1425～1440℃。

应用炉内浇注第二轮次及以后的包次铁水浇注马勒毛坯。制得的活塞环的石墨形态如图3或图4所示。

Claims

1.一种低合金灰铸铁活塞环铸造工艺，其特征在于：它包括如下工艺流程：造型、熔炼-浇注-落砂清理-毛坯外观分选；

其中所述的熔炼步骤中，

2.根据权利要求1所述的一种低合金灰铸铁活塞环铸造工艺，其特征在于：使用每炉浇注第二轮次及以后包次的铁水浇注灰铸铁活塞环毛坯，出铁水前炉内温度控制在1490～1520℃，灰铸铁毛坯的浇注温度控制在1425～1440℃。

3.根据权利要求1所述的一种低合金灰铸铁活塞环铸造工艺，其特征在于：若炉内温度高于目标温度控制值1490～1520℃时，采用如下的方法来使温度达到所需的温度：

每包加入50～100kg的同牌号材料的回炉料，并满功率升温30～60秒使出炉温度达到1490～1520℃，然后将保温功率控制在20～40kw，即可使浇注温度达到目标温度的1425～1440℃。