球墨鑄鐵熔煉處理工藝及其注意事項

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鑄鐵的合金化處理可以追溯到20世紀(jì)三四十年代

，合金化處理使得鑄鐵性能有了質(zhì)的飛躍

，同時也誕生了一些特殊用途的鑄鐵如耐磨

、耐蝕和耐熱性能

。采用孕育的方式來生產(chǎn)鑄鐵也是在這個時期內(nèi)產(chǎn)生的

。在20世紀(jì)40年代末

，孕育后具有球形石墨的的鑄鐵替代了通常的片狀石墨鑄鐵

，我們稱這類鑄鐵為球墨鑄鐵

。

　　球化元素與反球化元素的分類

　　球化元素按其球化效果

，一般分為三組。

　　第一組：Mg

、Y

、Ce、La

、Pr

、Sm

、Dy

、Ho、Er

。

　　第二組：Ba

、Li

、Cs、Rb

、Sr

、Th、K

、Na

。

　　第三組：Al、Zn

、Cd

、Sn。

　　第一組球化能力最強

，第二組次之

，第三組最弱。

　　當(dāng)用鎂作球化元素時

，第三組元素往往產(chǎn)生反球化作用

。

　　反球化元素：硫和氧是鑄鐵中常見的反球化元素，此外Ti

、Al

、B

、As、Pb

、Sn

、Sb、Bi

、Te

、Se等則屬于鐵液內(nèi)常見的反球化元素。附表是按其作用機理分類

。

　　如何選擇球化劑

　　球化劑和孕育劑是球化處理過程中最重要的材料

，除了質(zhì)量穩(wěn)定外，選擇合適的球化劑還需要考慮以下幾種因素

。

　　球化處理溫度：如果球化處理溫度>1480℃

，球化反應(yīng)會比較劇烈，進而造成較低的鎂吸收率

。為了使球化反應(yīng)平穩(wěn)

，則可選擇鈣含量相對較高的球化劑。如果球化溫度<1480℃

，則可以使用鈣含量相對低一點的球化劑

。

　　處理包尺寸：如果處理包的高徑比為1:1，則由于鎂蒸汽的散失會導(dǎo)致鎂吸收率的降低

，建議使用鈣含量較高的球化劑

。如果處理包的高徑比為2:1，則球化反應(yīng)會比較平穩(wěn)

，鎂蒸氣會擴散到鐵液中

，鎂吸收率得到提高。

　　球化處理工藝：如果不使用蓋包法

，那么球化反應(yīng)產(chǎn)生的煙霧就會進入到大氣中

，并且會產(chǎn)生刺眼的白光。為了使球化反應(yīng)平穩(wěn)

，可以采用低鎂高鈣的球化劑

。如果使用蓋包法工藝，鐵液不會飛濺

，并且產(chǎn)生的煙霧較少，可使用高鎂低鈣的球化劑

，以減少加入量

，降低球化成本。

　　處理重量：如果處理鐵液的重量小于500kg

，那么可使用粒度較小的球化劑

，推薦使用粒度12mm以下的球化劑

。如果處理鐵液的重量在500~1000kg，可使用粒度較大的球化劑

，如粒度為3~25mm的球化劑

。如果處理鐵液的重量大于1000kg，則可以使用4~32mm的球化劑

。

　　硅含量：如果鑄造產(chǎn)品的工藝出品率較低或者廢品率較高

，想通過多加回爐料和廢鋼的方式進行熔煉，而最終鑄件對鐵水的硅含量有嚴格要求

。在孕育量沒法進一步降低的前提下

，可使用低硅球化劑進行處理，這樣可使回爐料多加8%~15%

，可降低鑄造廠的生產(chǎn)費用

。

　　原鐵液硫含量：如果原鐵液硫含量較高，如果不進行脫硫處理

，則需要高鎂高稀土的球化劑

，并且加入量會較高，如果原鐵液的硫含量較低

，則可以使用低鎂低稀土的球化劑

，且加入量會較低，低鎂低稀土的球化劑成本也會比較便宜

。

　　不同的球化方式

　　目前常用的球化方式有以下幾種：包內(nèi)處理法（包括直沖法

，三明治法和蓋包法）、型內(nèi)球化法

、流淌法

、純鎂處理工藝（包括轉(zhuǎn)包法和包芯線法）。現(xiàn)就這幾種球化方式的優(yōu)缺點簡單介紹以下

。

　　包內(nèi)處理法：這是最常見的球化工藝

，應(yīng)用范圍廣，小到幾公斤的汽車件

，大到幾十噸的風(fēng)電件都可以使用這種工藝

。以蓋包法的鎂吸收率最高，其次是三明治法

。缺點是目前自動化程度不高

，國內(nèi)已有一些設(shè)備廠在研發(fā)自動加料系統(tǒng)。

　　型內(nèi)球化法：現(xiàn)在使用這種工藝的鑄造廠不是很多

，因為這種工藝的缺點比較明顯

，球化處理產(chǎn)生的渣子有時會進入型腔，造成夾渣缺陷而產(chǎn)生廢品

。另外

，這種球化工藝對鐵液溫度及鐵液流速要求較高

，否則會球化不均勻。

　　流淌法：顧名思義

，流淌法是鐵液流過裝有球化劑的球化室而進行球化

，目前這種工藝用的并不是太多。優(yōu)點是自動化程度相對高一些

；缺點是對鐵液溫度和鐵液流速要求較嚴

。

　　純鎂球化工藝：有時也叫高鎂球化工藝，目前主要有兩種形式

，轉(zhuǎn)包法和包芯線法

。這種方法的優(yōu)點是自動化程度較高，也有利于環(huán)保

；缺點是鎂吸收率偏低

，產(chǎn)生的煙霧和渣子較多。

　　附圖從煙霧和渣子及鎂吸收率等方面對各種球化工藝進行對比

。

　　生產(chǎn)球墨鑄鐵的注意事項

　　現(xiàn)在簡要總結(jié)一下生產(chǎn)球鐵的注意事項

。

　　（1）原鐵液的硫含量及其他微量元素不要太高

。如果原鐵液硫含量和其他微量元素含量太高

，則需要較多的球化劑加入量或者稀土含量較高的球化劑，這樣球化劑的成本就會增加

，另外過多的球化劑會造成更多的渣子

，不利于鑄件質(zhì)量的穩(wěn)定。稀土含量太多

，則會在大斷面的鑄件上易產(chǎn)生碎塊狀石墨

。

　　（2）球化處理的穩(wěn)定性

。球化處理工序是球墨鑄鐵生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序

，只有球化處理工序穩(wěn)定了，鑄件的質(zhì)量才能穩(wěn)定

。針對不同的產(chǎn)品

，不同的原鐵液硫含量，該加入多少球化劑

、孕育劑等

，都要寫入作業(yè)指導(dǎo)書并且嚴格執(zhí)行。

　?div id="m50uktp" class="box-center"> 。?）避免較長的等待時間

。球化孕育處理后，應(yīng)立即進行澆注

。因為隨著時間的延長

，殘留鎂會燒損并且孕育效果會衰退。

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。?）避免過高的殘留鎂含量

。較高的殘留鎂含量會增大鑄件的縮松傾向，對于一般球墨鑄鐵

，殘留鎂含量（質(zhì)量分數(shù)）應(yīng)控制在0.035%~0.045%

，對于高鎳球墨鑄鐵，殘留鎂含量應(yīng)控制在0.06%~0.07%

。

　?div id="d48novz" class="flower left">

。?）對要求較高的鑄件使用較好的孕育劑。對要求較高的風(fēng)電件

、高鐵件等

，則應(yīng)選擇孕育效果較強的隨流孕育劑（如具有專利的Ultraseed/Ce）。其特點是能顯著增加石墨球數(shù)

，且石墨球形圓整

。

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