铸态球墨铸铁的熔炼

我公司是专门生产汽车制动器及叉车制动器的专业厂。近年来,一些厂家对我厂球墨铸铁件提出了新的技术要求:抗拉强度σb﹥400MPa,伸长率6﹥15%,渗碳体(Fe3C)﹤2%,布氏硬度140～210HBW,铁索体(F)﹥85%。在此之前我厂生产的球墨铸铁件往往不能达到客户的标准,其主要原因是进厂的球化剂、孕育剂满足不了日益提高的对球墨铸铁的质量要求;有的厂生产工艺落后,缺乏现代化的检验设备,球化剂中的MgO无法测定。MgO量高，不仅会减少有效Mg含量，而且略提高球化剂的熔点,妨碍吸收(每1%的MgO，约损失0.6%的Mg)。按国标规定，各个牌号Mg和RE的含量允许偏差为±1%,上下相差2%,残留Mg和碳(质量分数)可相差0.01%～0.015%,再加上铁液含硫量、铁液温度及出铁量的偏差,Mg、C的出入会更大。因此,我厂对球化剂、孕育剂(如Mg、RE、Ba)等主要元素含量偏差控制在±0.3%以内,对断口密实程度、粒度也提出技术要求,否则都会降低球化剂、孕育剂的收得率，影响球化、孕育的稳定性。

一、化学成分的选择

(1) C碳促进石墨化,减少白口,即减少渗碳体和三元磷共晶,增加铁素体。碳能促进镁的吸收率,提高球化效果,还能改善流动性，增加凝固时的体积膨胀。因此,我厂采取较高碳当量为前提,把原铁液的碳(质量分数)控制在3.6%～3.8%,碳当量(CE)控制在4.6%～4.8%。

(2) Si硅明显促进石墨化,使共晶温度升高,共晶含碳量降低,应将终硅量(质量分数)控制在2.8%～2.9%。

(3) Mn锰易在共晶团边界上产生偏折,从而降低韧性、强度,因此锰(质量分数)一般控制在0.3%以下。

(4) P磷对球墨铸铁的力学性能无明显不良影响,但当铷﹥0.05%时,易偏析于共晶团边界,形成二元或三元磷共晶,严重恶化力学性能，故应降低含磷量。根据我厂的生产条件,控制叫，﹤0.05%。

(5) S硫与镁、稀土亲和力很强,会消耗铁液中的球化元素Mg和RE,形成MgS和RES渣。另外,硫量过多还会引起硫化物夹渣增多,使力学性能下降,且易形成夹渣、皮下气孔等缺陷,因此应控制甜ws﹤0.03%,并根据硫量的多少,增加或减少球化剂用量。

二、熔炼设备及材料

1．熔炼设备的选择

铁液出炉温度是生产球墨铸铁的基础，我厂在满足生产工艺需要的前提下，遵循高效、低耗的原则，采用5t／h两排大间距热风冲天炉熔炼，出铁温度为1480～1520℃，基本满足了生产球墨铸铁的要求。

2．原材料的控制

(1)熔炼球墨铸铁用生铁选择定点供应商，主要成分符合GBl412-1985。回炉铁及杂钢应单独堆放，保证原材料纯净，这是生产高质量球墨铸铁件的关键环节之一。

(2)球化剂、孕育剂单独配制，成分见下表。

我厂用lt铁液包处理铁液，球化剂粒度为5~25mm，孕育剂粒度为3~5mm。Ba、ca、RE与氧、氮、硫有很强的结合力，其中一部分起促进球化的作用，形成的氧化物、氮化物和硫化物易上浮到铁液表面被排除；另一部分作为石墨核心的质点。而Bi是一种很强的表面活性元素，从而限制共晶团及石墨的生长，提高球化和孕育的抗衰退能力，也提高了石墨的形核能力。

(3)选用优质焦炭  应控制焦炭的硫分<0．06％，灰分≤12%。

三、处理工艺

我厂对球墨铸铁处理的方法采用1 t堤坝式浇包，在球化包底凹坑内无残渣、残铁的情况下，加入1．8％左右(根据铁液含硫量增加或减少)的球化剂，上面覆盖0．9％左右的FYF-1孕育剂并捣实，然后在孕育剂表面盖一层洁净的球墨铸铁铁豆。第一次冲入2／3铁液(爆发时间2~3min)，待反应平稳后冲入余下的l／3铁液，并在出铁槽内均匀地加入孕育剂，撒上集渣剂，扒净铁液表面的渣子，浇注三角试块进行球化判断。然后在铁液表面再覆盖一层集渣剂进行保温和防止回硫。三角试块判断球化合格后即可浇注。孕育方式采用包底孕育，出铁槽孕育大包转小包时，用随流孕育及大块浮硅(75FeSi)孕育。通过孕育使球墨铸铁的游离渗碳体大幅减少，球化等级大大提高，单位面积的石墨球数增多。强化孕育是生产球墨铸铁的核心，为增加铁素体含量，对球墨铸铁件应在冷却至相变温度以下开箱。

四、结语

(1)选用合适的化学成分是生产铁素体球墨铸铁所必要的。

(2)球化剂和孕育剂中加人适量的Ca，以及铁液包中加入少量的铋等合金元素，可显著提高单位面积的球墨数。

(3)上述球化处理方法适合球墨铸铁批量生产。用冲天炉熔炼铁液时，采用低Mg球化剂可使反应平稳，球化质量稳定可靠。