杨群收用废钢加增碳剂生产球墨铸1for百铸网Word文档格式.docx
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我们知道用电炉熔炼炉料，是由感应圈经导电产生磁场，在炉料中产生电涡流，由电涡流发热藉以熔化炉料。
（1）对“自发晶核”的影响
废钢的熔点比铸铁高，增碳剂的熔点更高，当废钢在熔化过程中以及熔化之后，增碳剂被加热缓慢的溶解和扩散，增碳剂中的碳才能被钢液侵蚀吸收。
钢液逐渐的变成铁液，即常称之为“合成铸铁”。
由于废钢熔化温度高，钢液变成铁液之后的过热温度往往就高。
在高温下，铁液中的碳易于被氧化成CO，因此有人认为铁液中的碳也是一种“气体形成元素”。
CO在铁液中的溶解度很少，形成后即释放于邻近液面的大气中。
在生产实践中我们会发现，当高温钢液倒入抬包后，抬包中有放射状火花飞出（俗称贼花），即可能是高温氧化的释碳现象。
电炉在熔炼铁液过程中，具有电磁搅拌摩擦的特性。
铁液过热温度高、过热时间长、且又有感应电流的搅拌摩擦，铁液中微细的晶态石墨即自发晶核和外来结晶核心，都会逐渐溶于铁液而消失；
或浮经液面与集渣剂粘裹在一起被挑出炉外。
这样，使铁液中可在共晶结晶时作为石墨外来晶核的物质大幅度减少。
硫在铸铁中，尤其是在球墨铸铁中是有害元素。
但有资料介绍说①：
当含硫量小于0.06﹪时，硫的一些有益作用就无法得到发挥。
在铸铁中存在有细小而分散的硫化物夹杂，能在石墨的生核和成长中起积极而有益的作用。
用感应电炉熔炼废钢加增碳剂的合成铸铁，其最终含硫量一般不会超过0.03％的。
如果原铁水的含硫量过低，球化剂中的镁就无从与硫化合，过多的残余镁量不但阻碍石墨化，而且还会使铸件产生缩孔、气孔等铸造缺陷。
如果减少球化剂的加入量，综合考虑又恐会影响到球化率。
合成铸铁在感应电炉中，因含硫量过低、过热温度高、电流的搅拌摩擦等因素影响，铁液中石墨化的核心大幅度减少。
②这种缺乏石墨化结晶核心的铁液，过冷度很大，对孕育处理的回应能力极差，很难通过常规孕育处理措施，使铸铁具有符合要求的微观组织。
因而即使化学成分含量完全符合要求，往往浇注出的铸件硬度高，不便于机械加工。
有资料介绍：
硫从0.02％增加到0.06％，抗拉强度增加50MPa以上，即可提高一个牌号以上，硬度值即可增加HB20。
进一步增加硫到0.1％，强度值和硬度值变化不大，有此可见在灰铸铁中，硫控制在0.06-0.1％为宜（我厂生产的汽车制动鼓，材质是HT250，硫控制在0.07-0.09％）.
顺便也谈谈用电炉熔炼“铸铁屑”，即便熔炼的铁屑干净无锈蚀，不需要高温，过热温度并不是很高，但是由于电磁搅拌的摩擦作用以及碳、硅的烧损，如果浇注前不进行元素调配和采取有效的孕育措施，生产出的铸件同样是硬度高。
（2）用应电炉熔炼对提高材感质质量的影响
1．感应电炉熔炼，铁水温度可升以提到1570℃以上，并可以在高温状态下长时间的保温，在该温度下，可以使原材料带入的夹杂物，以及在熔炼过程形成的夹渣及夹杂物上浮至铁液表面。
对于废钢＋增碳剂、尤其是粒子钢＋废钢＋增碳剂＋回炉料，这些炉料无论是废钢、粒子钢或者是粒子铁，大都是白口组织，白口组织具有较强的遗传性，要消除遗传性就需要适当的提高熔化温度，增加保温时间，才能够比较好的净化铁液，减少铸件缺陷。
2．合金元素烧损量低，铁水中锰、硅的烧损低于冲天炉熔炼。
便于各元素的调控，能够稳定化学成分含量。
3．生产球墨铸铁时，含硫量过高将会直接影响到球铁的质量。
如球化级别低下、材质强韧性差、铸件有夹渣等铸造缺陷。
用电炉熔炼铸铁时不存在有增硫反应。
4．用废钢＋增碳剂生产合成铸铁，由于废钢的夹杂物含量低，成分稳定，加增碳剂经高温熔炼之后，消除了炉料的遗传性，铁液的纯净度得到提高，同时增碳剂具有孕育作用，促使石墨化的效果更加稳定突出，铸件的基体组织晶粒会更加均匀、细化，所以生产出铸件材质的韧性和强度均得到提高。
二．扬长补短、优化操作程序
用废钢生产球墨铸铁的优点前面已谈，就不再赘述。
用电炉熔炼废钢（铁屑）＋增碳剂生产球墨铸铁，欲想稳定产品质量，需要补的“短”，主要是解决金属液在凝固结晶时，自发晶核少、铁液过冷度大、石墨化能力差、铸件硬度高而不便于机械加工的问题。
具体的“补短”操作方法是：
①在冶炼后期要注意“自发晶核”的培养。
加入适量的废钢使铁液激冷，同时适量的加入硅铁以及细颗粒的增碳剂，上面覆盖保温剂，降低功率或停电保温一段时间，以促使析出微细的晶态石墨。
②在出炉或浇注过程中，进行充分的多次孕育处理，以补充“外来晶核”，可以添加小颗粒的增碳剂、碎硅铁粉粒以及复合孕育剂，虽然加入量很少，但是促进生核的效果很好。
③如果含硫量过低（特别是生产HT时）可适量加入些硫铁，但必须控制在要求的范围内。
总之优化操作程序指的就是：
炉料入炉的先后顺序、熔炼中的温度和出炉温度的控制、化学成分的选控、以及强化孕育和复合孕育。
我们的产品是汽车轮毂，造型采用的是铁模覆砂工艺，材质是QT450－10，其硬度是HB160－210，属于铁素体基体球铁。
但是用户为了便于机械加工提高生产速度，除要求材质的抗拉强度及延长率合格之外，还要求铸件的硬度≦HB200。
化学成分的选择﹙％﹚:
CE:
4.6－4.8C:
3.6－3.9Si:
1.2－1.3（原）2.65－2.9（终）Mn:
0.2－0.4P:
≦0.05S:
≦O.035（原）≦0.022（终）
Re:
0.02－0.04（残）Mg:
0.03－0.06（残）
配料单
材料名称
新生铁
废钢
回炉料
QT铁屑
粒子钢
增碳剂
加入量（％）
20
10
40
2.8
球化剂及孕育剂的主要成分含量﹙％﹚:
成分
名称
Mg
Re
Si
Ca
Ba
Al
加入量
﹙％﹚
球化剂
XX文库-让每个人平等地提升自我7.5~8.5
2.8~3.2
40~45
2.0~2.5
1.5~2.0
≦1.0
1.3~1.35
孕育剂
70~75
＞0.5
1.0~1.5
1.2~1.25
随流孕育
60~70
2~4
4~6
1.2（0.2~0.8㎜）
在实际生产中，碳当量控制在中上线，硅力争控制在上线，旨在提高铁液的石墨化能力。
炉料的加入顺序、操作方法及温度控制
先在炉底加入新生铁，再加入废钢、增碳剂（根据炉料情况凭经验而加，以防增碳剂堆积形成高温层），边熔化边加废钢和增碳剂，尽可能在粒子钢没有加入之前，把增碳剂需要加入量的60－70％加完，最后加回炉料。
在这段时间里，为了提高增碳剂的吸收率，消除铁液中的遗传性，宜采用大功率高温熔化。
但上述加料方法也存在着两个问题:
①当铁水含碳量达到一定量时，再提高铁水含碳量就困难了。
②在熔炼后期加入粒子钢，炉内金属液喷溅严重，不能保证安全生产。
因此也可以采用另一种加料顺序，先熔化粒子钢，边熔化边往外舀渣，当熔化完毕需加入量（一般40―50％）并达到一定温度时，关闭电源，消除炉内液面“驼峰”，使液面平稳，熔渣就会往液面中心部聚集，这样就便于舀净熔渣。
熔渣清除干净之后，就可以适当多加些增碳剂。
启动电源高功率熔化，边加废钢边加增碳剂直至炉满，加入部分硅铁取样分析。
球铁金属液是一种铁水被饱和的Fe－C－Si－O之合金溶液，其内部存在化学反应与反应平衡问题：
③
高
2（C）＋（SiO2）（Si）＋2CO
低
铁水温度高于平衡温度时，反应向右，碳被氧化放出CO降碳，是还原反应。
低于平衡温度时反应向左，Si被氧化，形成SiO2黑渣，是氧化反应。
平衡温度在1390－1420℃之间。
故推荐球化处理温度在1450±
20℃之间。
根据上述资料分析增碳剂合适的加热温度，如果加热温度高于平衡温度时，铁液中的碳被氧化损耗增加，增碳剂的吸收率降低。
当加热温度低于平衡温度时，由于温度较低，增碳剂的溶解扩散速度下降，因而增碳剂的吸收率也较低。
另外，在实际生产操作中，很难把炉温控制在平衡温度线。
提高炉温可以加快增碳剂的溶解和扩散，有利于铁液对碳的及时吸收而缩短碳的氧化时间，尽可能的使吸收远大于损耗，同时也有利于提高熔化速度。
所以在熔化前期我们采用大功率高温熔化。
由于粒子钢的含渣量太多，在熔化粒子钢过程中，需要用特制的勺往外舀渣，所以增碳剂不宜与粒子钢混装熔化。
当炉料熔化完毕并彻底清净熔渣之后，留下10％的增碳剂作为波动可调空间，其余的全部加入，并加盖保温剂。
在炉内温度升高增碳剂溶解被铁液吸收后，清净保温剂及熔渣，加入部分硅铁，在硅铁上面覆盖保温剂，硅铁的加入量，应在代入硅1.2％左右，这是因为废钢和粒子钢的含硅量都很低，加入部分硅铁，一是为了起到脱氧作用；
二是为了缩小后期调整范围，使成分含量更加准确；
三是为了铁液成分含量不超过热分析仪的测量范围，避免测量失败。
还需要说明的是，无论在任何阶段需要同时添加增碳剂和硅铁时，都要先加增碳剂，待增碳剂熔解扩散被吸收之后，再加增碳剂。
这是因为硅具有排碳特性，即硅量的增加，降低了碳在铁水中的溶解度。
其目的还是为了提高增碳剂的吸收率。
综上所述，影响增碳剂吸收的因素有：
①增碳剂的质量；
②铁水的含碳量；
③铁水含硅量：
④炉料和铁水质量（是否严重氧化）；
⑤炉工操作；
⑥加入时间及加入方法；
⑦炉温控制；
当炉温达到1320℃左右时，清净液面熔渣，取样倒入上海产的“贺利氏”牌热分析仪样杯中。
在取样分析的前后时间里，先清理干净液面熔渣，适量加入一些回炉料；
当热分析仪结果出来后，调整原铁水的碳、硅含量；
球化处理采用冲入法，装料方法如图所示。
采取有效措施强化孕育：
使用孕育剂的种类有硅铁75﹟、增碳剂、硅钙钡复合孕育剂。
用增碳剂进行炉内、包内双重孕育；
用硅铁进行冲入孕育及浮硅孕育；
由大包倒入抬包时加入硅钙钡复合孕育剂进行随流孕育。
只要经热分析仪测报含碳量不超上限，出炉前在炉内液面（也称作预处理或预孕育）、在球化包底、以及球化反应结束扒渣后，在球铁液面，酌情适量加放一些细颗粒（0.5―1.0㎜）的增碳剂。
尽管这样作增碳剂的吸收率较低，但是确能生产大量的“外来晶核”，促进石墨化，有利于石墨的生成。
球化温度的控制。
球化温度是根据铸件的大小、铸件壁的厚薄以及材质的不同而灵活掌握的。
而且各单位又有各自的习惯作法。
如山东临沭兴华机械厂用十吨包处理球铁，当包底有一定的铁水后，为降低下部铁液温度，延缓球化剂的起爆时间，减少反映沸腾，顺包边加放“热铁块”，也便于降温浇注大型铸件，效果很好。
濮阳一家铸造厂，用废钢生产球铁，出炉温度1550℃，当包内铁液达到3／4时，停止倒铁水，让球化包内进行球化反映，在包内作球化反映时，炉内剩余1／4的铁水继续升温，包内反映结束并清理浮渣，加孕育剂后再出炉内剩余1／4的铁液，这时炉内铁液温度已是1570℃，用这种方法作球化处理，生产出的铸件内在质量好，无气孔等铸造缺陷。
我们在出炉之前的熔化过程中，要经历一个先高温后低温的过程，先高温便于消除铁液中的“遗传性”和促进增碳剂的吸收，后适当低温便于晶核的复生和球化处理。
我们在生产实践中，原来的球化处理温度控制在1560－1570℃（用光学测温仪），生产出铸件的硬度偏高，其硬度常在HB200左右徘徊，时而硬度还有超标现象而影响产品质量。
2010年下半年，逐渐降低球化处理温度，现在出炉温度控制在1520℃±
10℃左右。
三．产品质量
产品为QT450－10轮毂，造型采用铁模覆砂工艺，球铁的球化级别1－3级，石墨大小6－7级，石墨球密而分布均匀，硬度HB170－190，硬度很少有超过HB200的。
铸件实体切割取样作物理实验，抗拉强度≧500（常在500左右），延长率（％）13－16（最高可达22）。
参考文献：
（1）黄勇等五菱汽车发动机缸体铸造铁液质量控制2008中国铸造活动周论文集
（2）李传栻铸铁的增碳和常用的增碳剂机械工人2010年第9期
（3）李德臣球铁生产技术要点及厚大件无冒口铸造百篇优秀论文转集2007年
涂老师你好：
这是我向你们前辈学习技术知识的体会，以及学习后在实践中的运用情况，难谈是文章，请您帮助修改。
我也知道“药材好，药才能好”，但是我们产品的销售价格太低了，连运费带开票，采用铁模覆砂造型工艺，QT450-10每吨铸件6800元，不用废钢及粒子钢降低生产成本，根本就没有办法生产。
我们老总请来一个技术人员，当他看过我们使用的原材料后说：
“你们的原材料质量太差，我们不敢用”。
当看了我们的球铁金相和物理性能试验报告后，特别是看到精加工下来的铁屑有400㎜左右长、看到技术部存放的铁屑竟有1000㎜多长时说:
“你们的球铁质量真好”。
：
现在我们使用废钢、粒子钢生产球墨铸铁，不仅降低了生产成本，而且粒子钢已成为我们稳定球铁生产不可缺少的“宝贝”，因为它的含锰量很低。
如果大量的使用废钢，铁素体球铁的锰易超限，影响材质的延长率。
涂老师：
劳您费心，请帮助修改，否则是不能拿到会上宣读的。
敬
杨群收呈
2012年6月17日星期日
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