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球墨鑄鐵生產工藝控制藝控制

影響鑄態球鐵生產穩定性的因素很多，要穩定地生產球墨鑄鐵，必須在生產中把握好以下幾點：穩定的化學成分和鐵液溫度，準確的鐵液量，合適的球化和孕育處理方法，以及可靠的爐前控制。

1 設備選擇

1.1 熔煉設備選擇

  熔煉設備的選用首先是在滿足生產需要的前提下，遵循、低耗的原則。感應電爐的優點是：加熱速度快，爐子的熱效率較高，氧化燒損較輕，吸收氣體較少。因此，用中頻電爐熔煉，可避免增硫、磷問題，使鐵水中P不大于0.07％、S不大于0.05％。

1.2 球化包的確定

  為了提高球化劑的吸收率，增加球化效果，球化處理包應比一般鐵液包深。球化包的高度與直徑之比確定為2:1。

1.3爐前檢測設備選擇

   選用爐前熱分析儀，控制原鐵水成分，孕育后球化率，例如：南京博奇分析儀器有限公司的BQ-3S型智能碳硅質量分析儀

2 原材料選擇

2.1 爐料選擇

  球鐵球化劑的加入效果條件是：高碳、低硅、大孕育量。為了穩定化學成分和有效地控制促進白口化元素和反球化元素，保證熔煉鐵水的質量，選用張鋼Z14生鐵，其化學成分：C＞3.3％，Si 1.25％～1.60％,P≤0.06％，S≤0.04％。

2.2 球化劑的選擇

  球化劑的選用應根據熔煉設備的不同，即出鐵溫度及鐵液的純凈度（如含硫量、氧化程度等）而定。我國zui常用的是稀土鎂硅鐵球化劑，采用這種球化劑處理時，由于合金中含硅量較高，可顯著降低鎂處理時反應的劇烈程度。同時也能因增硅而有些孕育作用。電爐生產時，因溫度相對較高，所用球化劑的化學成分見表１。

  表1 球化劑FeSiMg8Re7化學成分

3 爐前控制

3.1 化學成分選擇

  球鐵原鐵液應高碳、低硅、低硫、低磷。控制好硫的含量，是生產球鐵的一個重要條件。幾種牌號的球鐵的化學成分見表2。

3.2 球化和孕育處理

  球化劑加入量應根據鐵液成分、鑄件壁厚、球化劑成分和球化處理過程的吸收率等因素分析比較確定。一般為1.6％～2.0％，若球化劑放置時間較長，則應適量多加。球化反應控制的關鍵是鎂的吸收率，溫度高，反應激烈，時間短，鎂燒損多，球化效果差；溫度低，反應平穩，時間長，鎂吸收率

 表2 球鐵化學成分％

高，球化效果好。因此，一般在保證足夠澆注溫度的前提下，宜盡可能降低球化處理溫度，控制在1420～1450℃。球化劑要砸成小塊，粒度一般在5～25mm，加在包底，再在上面加硅鐵和鐵屑。

  孕育處理是球墨鑄鐵生產過程中的一個重要環節，它不僅促進石墨化，防止自由滲碳體和白口出現，而且有助于球化，并使石墨變得更細小，更圓整，分布均勻，從而提高球墨鑄鐵的力學性能。孕育劑一般多采用FeSi75，其加入量根據對鑄件的力學性能要求，一般為0.8％～1.0％。孕育劑的粒度根據鐵液量多少，一般砸成5～25mm的小塊。孕育劑應保持干凈、干燥。

  球化劑和孕育劑要在出鐵前加入包中，在連續生產時，剛出完前一爐鐵后，包很熱，過早加入會使其粘結在包底而削弱球化和孕育效果。為了延遲球化反應時間，增強球化和孕育效果，要在球化劑和孕育劑的上面覆蓋一層鐵屑。球化處理的方法較多，一般多采用操作簡便的沖入法處理球鐵。

3.3 球化效果爐前檢驗

  爐前檢驗孕育、球化效果好壞，可采用爐前熱分析儀(BQ-3S型智能碳硅質量分析儀)或者三角試樣。澆注三角試樣，冷至暗紅色，淬水冷卻，砸斷后觀察斷口。斷口銀白色，白口，中心有疏松，兩側凹縮,同時砸斷時有電石氣味,敲擊聲和鋼相似,則球化良好,否則球化不良。

3.4 澆注

  由于球鐵液容易出現球化衰退，因此，鐵液球化處理后要盡快澆注，一般在處理后15min內澆注完畢，不會有球化衰退問題。

4 結 語

  在生產中，用Z14號生鐵作原材料，中頻感應電爐熔化鐵水，控制鐵水化學成分為：C3.5％～3.99％，Si1.2％～1.5％，P＜0.06％，S＜0.05％。采用高度與直徑之比為2∶1的球化包，把球化劑與孕育劑砸成10～20mm小塊，球化劑按1.8％，孕育劑按0.9％比例，向包內先加球化劑，再加孕育劑，zui后在上面覆蓋干燥的鐵屑。鐵水在爐中升溫到1480℃左右出鐵，待反應結束后10min內澆注完畢。生產的φ530mm軋機用球墨鑄鐵梅花套管，其化學成分為：C3.5％～3.8％，Si2.2％～2.6％，Mn0.6％～0.8％，S≤0.02％，P＜0.07％，各項力學性能指標均達到較高要求，使用效果相當理想。使用１年后證明，球墨鑄鐵本身具有高強度、耐磨、抗熱疲勞等特性，能*起到軸聯接作用；能大大減小噪音、改善工人勞動環境；當過冷鋼等超負荷情況下，梅花套管能自動破裂，起到過載安全保護作用；還能顯著延長軋輥和梅花軸的使用壽命。同期相比，軋輥消耗降低8％，梅花軸消耗降低11％，連同設備維修工時減少而使同期產量的提高，共取得經濟效益近7萬元。

AAA*球化劑：我國廣泛采用的球化劑是稀土鎂合金。鎂是重要的球化元素，但它密度小（1.73g/cm³）、沸點低（1120℃），若直接加入鐵液，鎂將浮于液面并立即沸騰，這不僅使鎂的吸收率降低，也不夠安全。稀土元素包括鈰（Ce）、鑭（La）、鐿（Yb）和釔（Y）等十七種元素。稀土的沸點高于鐵水溫度，故加入鐵水中沒有沸騰現象，同時，稀土有著強烈的脫硫、去氣能力，還能細化組織、改善鑄造性能。但稀土的球化作用較鎂弱，單純用稀土作球化劑時，石墨球不夠圓整。稀土鎂合金（其中鎂、稀土含量均小于10%，其余為硅和鐵）綜合了稀土和鎂的優點，而且結合了我國的資源特點，用它作球化劑作用平穩、節約鎂的用量，還能改善球鐵的質量。球化劑的加入量一般為鐵水質量的1.0%~1.6%。

BBB*由于原鐵液含硫量較高,不可能達到<0 018%的要求,球化劑的加入量需考慮去硫耗鎂量。碳硫分析儀的快速測定,能及時提供原鐵液的含硫量,試驗中原鐵液的含硫量在0 02%～0 03%,去硫耗鎂量在0 0076%上下波動,這在工藝上是可以接受的。

球化劑的用量直接影響殘余鎂量的多少。如果球化劑加入量過多,就會引起殘余鎂量過多,雖然不致于影響球化合格率(球徑大小仍屬正常),但是它會增加收縮,引起脆性。同時由于原鐵液含錳量偏高,球化劑加入量過多,較易出現碳化物,白口傾向嚴重,導致球數合格率的下降;如果球化劑加入量過少,就會導致殘余鎂量不足,影響球化的合格率,球數合格率也會降低。表1是在正常試驗情況下的結果,并說明如下:①球化劑加入量1 4%時,由于殘余鎂量不足,出現蠕蟲狀石墨;②加入量1 8%時,由于殘余鎂量過多,出現碳化物,導致球數下降,不過二者球徑大小仍合乎要求;③球化合格率非球化率。

孕育劑：促進鑄鐵石墨化，防止球化元素造成的白口傾向，使石墨球圓整、細化，改善球鐵的力學性能。常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵，加入量為鐵水質量的0.4%~1.0%。由于球化元素有較強的白口傾向，故球墨鑄鐵不適合鑄造薄壁小件。

球化處理：以沖入法zui為普遍，如圖1-50所示。將球化劑放在鐵液包的堤壩內，上面鋪硅鐵粉和稻草灰，以防球化劑上浮，并使其緩慢作用。開始時，先將鐵液包容量2/3左右的鐵液沖入包內，使球化劑與鐵液充分反應。爾后，將孕育劑放在沖天爐出鐵槽內，用剩余的1/3包鐵液將其沖入包內，進行孕育。