铸造厂提高铸件质量！炉前处理铁液的5个方法

在铸造件合金家族中，各类铸造合金的发展取决于其优势的发扬和劣势的抑制。铸铁与铸钢、有色合金相比，铸铁铸造性能较。因此，铁液的利用率高，产品的适用面广。

       在材质竞争中，提高铸铁的强度、增加强韧性、消除内在缺陷，对于减轻铸件重量，延长服役期，节约材料是非常重要的。为了保证铸铁性能的可靠性和稳定性，首先必需有良好的铁液质量。因此，铸造厂一定要做好炉前处理！

1． 脱硫

       铁液脱硫可减少球化剂用量和铸件中硫化物夹渣的数量。发达国家球铁生产几乎全部采用脱硫工艺，要求脱硫后S≤0.01%，我国条件下，目标位为S≤0.02%，锡柴和常柴可达到S≤0.015%。

       包底Na2CO3冲入法处理，方法简便但脱硫率低，效果不稳定，处理时烟尘污染环境，对咽喉有刺激性。在规模生产的球铁车间，宜将脱硫剂置于液面，采用机械搅拌法、摇包法或气动搅拌法进行脱硫。其中气动法较为简单，动力消耗少，最为流行。气动脱硫装置可设于前炉上游，进行连续脱硫，亦可在炉前单包间断脱硫。气动源多为N2。

       脱硫剂分CaC2系和CaO两大类。CaC2脱硫效果好，可将硫由0.04~0.06%降至0.01%以下，浮渣呈颗粒状易于去除，只是它的价格贵、熔点高，又碍于运输和保管，故限于近点供应。CaO系使用较为普遍。无论是那一系脱硫剂，都应具有抗潮、防爆的特性。活性CaO经表面成膜处理，并加添加剂制成的复合脱硫剂，不受潮，去硫效率高，气动法脱硫，脱硫率在60~90%。产量不大的工厂，单包冲入法脱硫应采用低熔点复合脱硫剂，脱硫率为30~50%，此时脱硫渣呈熔融状。

气动脱硫后，铁液进入感应炉提温。

2． 除渣

       除渣过程可在包中或感应炉内进行。将除渣剂（聚渣剂）撒于液面即时形成一熔融层，起覆盖和聚渣作用。除渣剂受热膨化，在熔融层中产生许多小孔，起良好的保温作用。

       除渣剂分低、中、高三档。由原矿经简单破碎、过筛的产品属于低档，各省均产。现已不被铸造厂看好。中档除渣剂对原矿有所选择，增加了水洗等工序，能满足铸件的基本要求，为多数工厂接受。进口的高档除渣剂，选优质矿源，加工工序有别于一般。该产品撒于液面即迅速散布，覆盖整个液面，除渣能力超卓，用量少，不粘炉衬与浇包，用棍即可将熔融渣层整体挑起，清渣方便彻底，近三年来已开始受国内业界的重视。

3． 球化

       球化处理仍以包内冲入法为主。选用球化剂需视熔炉、出铁温度，脱硫与否和球铁类型等而定。一般而言，冲天炉铁液选用Mg7~9%，RE3~7%的球化剂，感应炉铁液选用低Mg（5~6%），低RE（1.5~2.5%）球化剂，亦有的厂仍用Mg8RE3球化剂。JB/T9228-1999标准，对Mg 和RE的成分范围偏差规定为±1%，有些厂标已缩小为±0.5%，对Ca、Al等亦有明确规定。球化剂质量中，应重视MgO含量、成分的偏析程度以及粒度的集中度。凡是粒度不匀，粉末多，色泽发暗的球化剂不宜选用。

        原则上，只要掌握好铁液的化学成分和孕育环节，采用上述球化剂即可生产铸态球铁。但亦有工厂采用铸态球铁用球化剂。一般，在铸态铁素体球化剂中含有Ba和Bi，在铸态珠光体球化剂中含有Ba和Sb，但对于QT700-2以上的重要曲轴类铸件，不推荐使用含Sb球化剂，此时应通过调整Cu、Mo等的含量来控制基体。必须指出，不管是否采用铸态球化剂，孕育永远是不可忽视的重要环节。

        重稀土含镁球化剂用于厚壁球铁件，为了防止球化衰退和石墨畸变，还应当调低Si量，采取增加石墨球数，细化石墨球径的工艺手段。

       盖包处理法大大减少了处理时的烟光污染，是一种节省球化剂、保证球化质量的简便工艺，值得推广。在钢液喂丝技术的启发下，喂丝球化经过试验已成功用于新兴铸管公司等企业。喂丝球化是由喂丝机将合金包芯线连续不断地向浇包底部送进，进行球化处理的一种工艺。该工艺可控制残余镁量，具有一高三少即球化质量高、渣量少、温降少、污染少的特点。包芯线外皮为0.3mm厚的冷轧钢皮，芯材一般为含Mg25~30%，并有Ca、Ba、（RE）等的复合成分。喂丝法成本比冲入法低20~40%，对大批量生产的铸管厂、汽车铸造厂等很有吸引力。目前，国内已有多家单位能成套供应喂丝机和包芯线，包芯线分球化、蠕化、孕育、脱硫、增碳和合金化等多个品种。

       型内球化是在浇道内设一反应室，铁液边流过边发生球化反应。型内球化劳动条件好，氧化损失少，Mg吸收率高达80％，克服了球化衰退与孕育衰退，提高了球铁性能。型内球化对铁液硫量要求严格，铸件的工艺出品率低。七十年代国内曾有应用，现已不见于生产。

4． 孕育

       孕育是提升铸铁质量的重要环节。经过十多年的努力，我国孕育剂基本实现了系列化和商品化。时下，国内孕育剂主要是硅系和碳硅系。

        硅系孕育剂熔点低，适合于碳高碳低，硫高硫低的各种铁液，应用最广。特殊硅铁的孕育作用强，用量少，引起铁液化学成分的波动小，铸铁质量稳定。覆盖面大的首推FeSi-Ba-Ca，它明显增加共晶团数，抑制灰铁中的D、E型石墨而促进A型石墨的形成，提高球化级别，Ba，尤其是Ba、Ca共存时，抗衰退性好。FeSi-Sr是薄壁发动机零件适用的孕育剂，有很好的防白口能力，而不明显增加共晶团数，因此可根除因缩松而招致渗漏的弊病。球铁生产中，由于Ce的存在，Sr的孕育效果受到削弱。含Zr硅铁有类似于含Ba硅铁的作用，而表现得较弱。但Zr有除气功能和微合金化作用，对铸铁的力学性能起稳定作用。含Zr硅铁的熔点高，故常Zr-Mn共存，以降低其熔点。高Ca的孕育剂，如CaSi，兼有脱硫脱氧和防白口及增加石墨核的作用，在二十世纪五、六十年代多有使用，后来由于焦碳和铁液质量的改善，CaSi已很少单独使用，偶见于与FeSi或FeSiRE复合使用。碳硅孕育剂中的碳（石墨）使这种孕育剂有十分好的防止白口能力。对由高温铁液生产边角多、壁厚较薄的灰铁件时，较为适用。水压薄壁件，有防渗漏要求时，亦可作为选项。球铁生产中，碳硅孕育剂不应使用。

        出铁槽大剂量孕育由各种形式的后孕育所替代是孕育方法发展的大趋势。后孕育要讲究孕育剂的粒度大小和粒度均匀性，特别是包口随流孕育和浇注流喷射孕育时，粒度偏大，熔吸不良将在铸件中产生硬点、晶间夹杂物等缺陷。当采用高效孕育剂时，切忌孕育过量、以防缩孔、气孔和石墨偏聚现象的发生。

        型内孕育有多种方法，目前大多采用的是将块状孕育剂放在直浇道底部进行过流孕育，这种方法抓住了孕育的形核峰机，理论上可获得好的孕育效果。

5．合金化

        铸铁件常用的合金元素有Si、Mn、Cu、Cr、Mo、Ni、Sn、Sb、V、Ti、P等。其中Si、Mn、Cr、Mo、P以铁合金形式加入，Cu、Ni、Sb、Sn以金属形式加入，V、Ti以铁合金或VTi生铁形式加入。加入时机在炉后（冲天炉）、炉内（感应炉）还是炉前，需视它们的熔点、氧化性和密度等而定。为了便于高熔点铁合金的熔吸，除控制粒度外，采用发热合金剂或喂丝加入法是比较理想的措施。

        实践表明，将一部分FeMn、FeCr与硅系孕育剂一起加入，对孕育有加权作用。在可能的情况下，推迟低合金化元素的加入时机，对性能影响有利。