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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑铸态球墨铸铁生产技术 铸态球墨铸铁生产技术 陈永成 (中天创展球铁有限公司 佛山顺德 528313 ) 球墨铸铁是一种广泛应用于各工业部门的重要布局材料，它的展现使铸铁材料的性能发生了质的飞跃，因此在国内外进展都很快，大量方面已取代了锻钢、铸钢及可锻铸铁的应用，成为产量仅次于灰铸铁的铸造合金材料。以往球铁均需通过各种不同的热处理手段方能达成相应的牌号要求，从而花费能源、污染环境、增加本金、延长生产周期、加重工人劳动强度，因此生产铸态球铁便成为近年来国内外球铁生产方面的一个重要进展方向。据数据统计，我国用于灰铸铁件热时效的能耗每吨铸件为40100kg标准煤，而
2、用于球墨铸铁件退火、正火的能耗每吨铸件为100180kg标准煤。我国球墨铸铁件中高韧性铁素体球铁和高强度珠光体球铁占有很大的比重，通常是采用退火、正火处理。采用铸态球墨铸铁生产技术省去了退火、正火处理工序，俭约能源，制止了因高温处理而带来的铸件变形、氧化等缺陷。所以，推广应用铸态球墨铸铁生产技术，对于铸造行业的节能降耗裁减排放，以及提高经济效益都具有分外重要的意义。 图1.燃煤退火炉 图2.正火球铁件出炉空冷 一、铸态球铁生产的根本条件 广义上的铸态球铁应包括GB/T 1348-2022球墨铸铁件中的全体材质牌号，但是由于QT800-2和QT900-2在铸态条件下极难稳定地生产，所以一般不 1
3、 考虑在内。近年来随着对优质球铁件的需求量越来越大，对其质量要求也越来越高，甚至达成了苛刻的程度。除了抗拉强度和伸长率之外，室温或低温冲击功、屈服强度、硬度、球化率、石墨大小、基体组织一向到化学成分对重要球铁件或某些客户来说，也成为了质量验收指标。除了浇注单铸试块，附铸试块外，还有要求铸件指定位置的本体试块，最近进展到在铸件里取样的掏料试样。球铁铸造厂要生产铸态球墨铸铁，务必经得起客户指定的力学性能、金相组织等综合性能检验的考验，务必能够稳定地生产，铸态合格率要达成90%以上，否那么不能认为是告成。 1.熔炼设备 铸态球铁对原铁水的质量要求: 化学成分稳定，符合设计要求；好的冶金质量、清白、无
4、氧化现象；高的出铁温度。目前我省大片面铸铁厂是采用冲天炉熔炼，也有片面采用冲天炉电炉双联熔炼和中频感应炉。用冲天炉熔炼时，要保证低硫铁水和切实的重要元素含量，出炉温度稳定在14201480。使用双联熔炼和中频炉独立熔炼更有利于操纵铁水化学成分和温度，更加是使用中频炉使铁水清洁少杂质，操作更简便。 2.检测仪器 加强对铁水质量的实时检测是操纵熔化过程的关键，炉前快速分析法是分外有效的操纵方法。浸入式快速热电偶测温，是获得适合出铁温度、浇注温度的保证；根椐热分析法结合计算机技术而研制告成的铁水质量管理仪、快速微分热分析仪等，快速测定C、Si量、铁水凝固冷却曲线、球化率等，实践证明是极有推广价值的先
5、进即时检测仪器, 对生产高性能高品质铸态球墨铸铁件必不成少。 3. 球化判断（炉前检验） 炉前球化处境判断可采用火苗查看法，炉前三角试片法，炉前快速金相法和炉前快速光谱分析法。 （1）火苗查看法。当球化回响终止或补加铁水时，铁水外观逸出镁光及白黄色火焰，那么表示球化良好。 （2）三角试片法。较常采用的一种方法，球化、孕育处理后，待试样外观呈暗红色时取出；底部向下淬水，打断查看断口。如断口底部及两侧有缩凹，中心有缩松，断口不平齐呈锯齿状，银灰色（银白色），致密，晶粒细小，敲击有 2 钢声，嗅有电石味，表示球化孕育良好。如断口有小黑点，球化不太好。如断口乌黑，晶粒粗大或有大量黑点，呈麻脸状，敲击闷
6、声，那么为不球化。 （3）炉前快速金相法。试样直径为2030mm（视铸件大小，壁厚大小定）。金相查看球化级别要求不低于4级，说明球化良好。低于4级，说明球化不良或球化衰退。 （4） 炉前快速光谱法。快速测定球铁的化学成分，铸件的五大元素及残留镁、稀土量、微量元素等15种元素同时测出。以含镁量来判定球化处境。 4. 原材料的选择 原材料的选择对生产铸态球铁是很重要的，原材料的质量对铸件的质量起抉择性作用，务必要选择质量稳定的供给商，加强原材料的进厂检验。 4.1 铸造生铁 生铁应高碳低硅，低锰、低磷硫。由于这种铁素体球铁的化学成分要求较高。选用地方生铁应慎重，因常规五元素（C、Si、Mn、P、S
7、）虽然符合要求，但假设含有干扰元素或有害元素，就会导致球化不良、展现白口等。对石墨片粗大，渣气孔较多的生铁也尽量不用或少量搭配使用。 4.2 回炉铁 回炉铁应用本厂生产的球铁浇冒口和废品铸件，杜绝使用市场收购的废旧成分不明的铸铁件。对于生产中产生的球化衰退件，也要求单独堆放，并在生产中搭配使用。回炉铁在使用前应除掉外观粘砂及型腔内的砂芯等，并力求清白不混有杂物。 4.3 废钢 废钢主要是用来调整碳量，应是成清晰确的碳素钢，或是品种单一的合金元素含量低的碳钢。废钢外观不得有严重锈蚀和油污，夹带的泥砂务必清理明净。使用“废钢增碳”电炉独立熔炼工艺时，作为主要金属炉料的废钢最好是汽车、五金冲压件边角
8、料压成团块的纯真碳素废钢。 4.4 焦炭 焦炭的优劣直接影响到冲天炉熔炼时的冶金质量和铁水温度，要求固定碳高、强度高、硫量低、灰分少。假设焦炭的含硫量高，焦炭中的硫就会大量进入到铁液中，铁液含硫量就高，势必在球化处理时球化剂要多加，还轻易导致球形 3 较差，白口增大，薄件加工困难，甚至有可能展现球化不良、球化衰退现象。因此，生产中最好选用铸造焦炭，固定碳要大于80%以上，含硫量要小于0.5%。 4.5 球化剂 球化剂是保证产品质量的重要材料，要求成分稳定、平匀。其选用应根据熔炼设备、铁液的含硫量、铁水的处理温度和产品的布局而定。对于冲入法球化处理工艺，球化剂一般采用稀土硅铁镁合金。块度为102
9、5mm，粉状物不大于10%，MgO%含量小于1%。 4.6 孕育剂 孕育剂也是球铁生产环节中的重要铁合金材料。球化处理后参与孕育剂不仅能消释渗碳体，而且还可以提高球化率，细化石墨球，使其圆整，分布平匀。实践证明，孕育效果和孕育剂的成分有很大关系。目前，国内使用最多的是FeSi75，有的企业采用含钡、锶、钙、铝、铋等元素组成的长效复合孕育剂。如硅钡、硅锶、硅钙等。组合使用FeSi75和长效复合孕育剂效果较好。 4.7增碳剂 使用“废钢增碳”电炉独立熔炼工艺时，要用到增碳剂。最好选用化学纯度高及晶体形态好的结晶石墨增碳剂。好的增碳剂除了无硫、高而稳定的增碳率外，还有促进石墨化及巩固孕育的功能。 二
10、、铸态球铁的工艺操纵 1.化学成分 众所周知，球铁的组织和性能与化学成分组成有着紧密的关系。各种牌号的铸态球铁，各铸造厂可按铸件质量要求、实际工艺和设备条件在一个相对地宽的范围内变动。 1.1 碳和硅 碳、硅元素对球铁性能有较大影响，通常以碳当量来综合考虑。碳和硅都能促进石墨化，细化石墨，提高石墨球的圆整度，有利于形成铁素体，裁减白口倾向，防止产生渗碳体。但碳当量太高时，易展现石墨漂泊。一般处境下碳: 3.43.9%，硅:1.83.0%。珠光体球铁硅取低一些，铁素体球铁高一些。但硅量不宜过高，由于硅强化铁素体基体，使之变脆，降低塑性韧性。 1.2 锰 4 锰是促进珠光体生成的元素，它固溶于铁素
11、体中提高强度降低韧性，对生产铸态铁素体球铁是不利的。因此，铁素体球铁要求锰量要尽可能的低，操纵含锰 量低于0.4%，薄壁小件要低于0.2%。珠光体球铁含锰量0.30.5%。 1.3 磷、硫 磷、硫都是有害元素，磷高易在基体晶界上形成磷共晶，使材质的延迟率下降，脆性增加。硫高还会造成稀土镁残留量缺乏而导致球化不良及球化衰退。应操纵磷含量在0.05%以下。球化处理前原铁水含硫量为0.06%以下，否那么，应在球化处理前举行脱硫处理，球化处理后含硫量要小于0.03%。 1.4 镁、稀土残留量 铸铁中应有确定的镁和稀土元素的残留量才能保证球化。镁在铁液中主要起球化作用。稀土主要是除气、脱硫和中和干扰元素
12、，起到净化铁水的作用。镁和稀土又是猛烈形成碳化物的元素。假设残留量过高，会恶化石墨形态，增大铸件白口倾向和夹渣、缩孔、皮下气孔等铸造缺陷。因此，在生产铸态球铁件时，在保证球化良好的处境下，应尽可能降低镁和稀土的残留量，这一点对于薄壁小件尤为重要。通常残留镁量操纵在0.0350.06%，残留稀土量操纵在0.020.04%。 2. 球化处理 最常用的工艺是稀土硅铁镁合金作球化剂的冲入法，在铁水包底部不正对着铁水流一侧放入球化剂，并舂紧，然后笼罩好（先用硅铁粒笼罩，然后再用无锈铁屑或薄铁板，或膨胀珍宝岩砂等笼罩）。根据原铁水含流量确定球化剂参与量，在保证球化前提下参与量越低越好。现已有适用于铸态珠光体球铁、大断面球铁等专用球化剂系列供给。 一些球铁厂选用盖包法、型内球化法等处理工艺，达成裁减镁烧损、回响时无镁光烟气的环保目的。而喂丝球化法由于剩余镁量波动小，球化质量稳定，改善劳动环境，清洁生产，操作简朴，易于操纵等特点正在被推广应用。 3. 孕育处理 孕育处理的作用主要是消释球化元素造成的白口倾向，促进石墨析出，提高球化率，细化石墨球，使之分布平匀。目前国内企业采用孕育剂和孕育方法不尽一致，但都强调要采用屡屡孕育、瞬时孕育工艺，以强化孕育效果，保证铁水在较长时间直至浇注完毕均处在良好的孕育状态，有效地消释渗碳体组织。对于铸 5 9
