摘要：針對中頻爐熔煉灰鐵的特點和電爐鐵水的特性，分析了原材料選用、爐料配比、化學(xué) 成分、增碳率、熔煉溫度、孕育處理等對灰鐵的強度和性能的影響，闡述了中頻爐熔煉灰鐵的 工藝、質(zhì)量控制及改進(jìn)，指出高純凈度鐵水對于確?；诣F鑄件高質(zhì)量和高性能的重要性，希望 藉此達(dá)到提高灰鐵鑄件的質(zhì)量和性能、減少或消除鑄造缺陷、降低廢品率的目的。   關(guān)鍵詞：灰鑄鐵；中頻爐熔煉；工藝、質(zhì)量控制 

       在現(xiàn)代鑄鐵生產(chǎn)中，沖天爐因環(huán)保問題正被逐步關(guān)停，大多數(shù)鑄造企業(yè)改用中頻爐熔煉鑄鐵。 與沖天爐相比，中頻爐熔煉工藝相對簡單；鐵水的化學(xué)成分和溫度容易控制，不增碳不增硫有利于 低硫鐵水的獲得；環(huán)境污染小，爐前冶煉的工作環(huán)境和勞動強度也大為改善；利用夜間電價低谷熔 煉，生產(chǎn)成本可大致與沖天爐相當(dāng)；同樣化學(xué)成分的鐵水、同樣的鑄型澆注的鑄件，中頻爐比沖天 爐熔煉的灰鐵強度和硬度高；中頻爐鐵水比沖天爐鐵水過熱溫度高、流動性差，并具有以下不良特 性：鐵水的晶核數(shù)量少，過冷度、白口和收縮傾向大，鑄件厚壁處易產(chǎn)生縮孔和縮松，薄壁處易產(chǎn) 生白口和硬邊等鑄造缺陷。在亞共晶灰鑄鐵中,A 型石墨數(shù)量極易減少,D、E 型石墨及其伴生的鐵素 體數(shù)量增加,珠光體數(shù)量少。所有這些再加上日常生產(chǎn)中的一些不當(dāng)因素，都在生產(chǎn)中表現(xiàn)為鑄件 質(zhì)量的波動,影響了鑄鐵的正常生產(chǎn)。 

       針對中頻爐熔煉灰鐵出現(xiàn)的新問題,筆者克服了電爐熔煉工藝、技術(shù)資料少,實踐、探索難度大 等諸多困難，逐步摸索和總結(jié)積累了一些生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗和體會,期望能對正處于艱難經(jīng)營和轉(zhuǎn)型升 級陣痛中的中小鑄造企業(yè)提供微薄幫助。

破碎機襯板

1．原材料的選用及爐料配比 

        爐料優(yōu)劣直接影響鐵水的質(zhì)量,中頻爐熔煉灰鐵對于爐料的清潔程度和干燥要求較高,爐料不 干凈、含有有害元素或熔煉控制不好，會導(dǎo)致鐵水氧化和純凈度低,嚴(yán)重惡化鐵水的冶金質(zhì)量,影響鑄鐵的基體組織和石墨形態(tài),引起孕育不良、白口和縮松傾向大、氣孔多等問題。因此應(yīng)強化對原 輔材料的管理,嚴(yán)禁使用銹蝕嚴(yán)重、有油污的爐料。同時，為提高鐵水的純凈度和穩(wěn)定鐵水的化學(xué) 成分,應(yīng)選用碳素鋼廢鋼做爐料,并使其在爐料配比中占 50%以上；對于回爐料應(yīng)選用同材質(zhì)鑄件澆 冒口,并清理掉粘附的型砂和涂料后再使用,使用量以 40%左右為宜；廢鐵屑也應(yīng)是同材質(zhì)鑄件機加 工鐵屑；對于生鐵,因其中的雜質(zhì)和微量元素以及組織缺陷都具有遺傳性,應(yīng)選用來源穩(wěn)定、干凈少 繡、有害元素低、最好是 Z18 以上牌號的鑄造生鐵，這樣的生鐵生產(chǎn)的鑄件內(nèi)在質(zhì)量好且穩(wěn)定,不 要輕易變換生鐵的來源,否則對于使用存在不合格因素的爐料而可能引起的質(zhì)量問題將防不勝防, 并且生鐵的加入應(yīng)在熔煉初期加入為好,配比可占 15%，以利于改善鑄鐵的石墨形態(tài)；增碳劑應(yīng)選用 商品石墨增碳劑或經(jīng)高溫石墨化處理過的增碳劑,并在熔煉中盡量早加,使增碳劑與鐵水直接接觸, 且有充足的時間熔化吸收；鐵合金和孕育劑應(yīng)化學(xué)成分合格、粒度適宜。配料時應(yīng)預(yù)先根據(jù)爐料配 比及材料成分計算出 C、Si、Mn 等元素的含量,不足的部分用增碳劑和鐵合金調(diào)整。在熔煉后期成 分微調(diào)時，如果 C 含量偏低可加生鐵增碳；若 C 含量偏高可加入廢鋼降碳。 

2．化學(xué)成分的影響 

       碳和硅是強烈促進(jìn)石墨化元素，C、Si 偏高，會導(dǎo)致石墨粗化、鐵素體量增多、珠光體量減少， 鑄鐵的強度和硬度下降。鑄鐵基體的強度是隨珠光體量的增加而提高的,因此，在高強度灰鐵中，C、 Si 含量應(yīng)在一定范圍內(nèi)適當(dāng)降低，在保證獲得灰口的同時，有利于細(xì)化石墨、促進(jìn)形成珠光體、提 高力學(xué)性能。碳當(dāng)量 CE 和 Si／C 比顯著地影響灰鐵的組織和性能，選定適當(dāng)?shù)?CE 和 Si／C 比，對 改善鑄鐵的組織、提高鑄鐵的性能是有利的。CE 是影響灰鐵鑄件內(nèi)在質(zhì)量的最主要的因素，CE 提 高可大大改善鑄鐵的鑄造性能，減少白口、縮孔、縮松和滲漏缺陷，降低廢品率，這一點對于薄壁 鑄鐵件尤為重要。但 CE 過高，石墨析出數(shù)量增加，鐵素體化傾向明顯，會降低鑄件的抗拉強度和 硬度，鑄件厚壁處因冷卻速度慢，易產(chǎn)生晶粒粗大、組織疏松缺陷；如果 CE 過低，鑄件薄壁處易 形成局部硬區(qū)，導(dǎo)致加工性能變差。因低 CE，灰鐵組織中易出現(xiàn)共晶萊氏體及 D、E 型過冷石墨， 致使鑄造性能降低、鑄件斷面敏感性增大和內(nèi)應(yīng)力增加、硬度上升。適當(dāng)?shù)奶岣?Si／C 比，可提高 鑄鐵的強度，改善鑄鐵的切削加工性能。在相同的條件下，不同的 Si／C 比能使鑄鐵的力學(xué)性能和 組織產(chǎn)生較大的差異。當(dāng) CE 一定時，Si／C 值從 0.6 提高到 0.8，灰鐵的強度和硬度出現(xiàn)峰值；當(dāng) Si／C 值一定時，灰鐵的強度和硬度隨 CE 的增大而降低。在生產(chǎn)現(xiàn)場嚴(yán)格控制 CE 的同時，應(yīng)選擇 和控制適宜的 Si／C比。中頻爐熔煉灰鐵的 CE應(yīng)高于沖天爐 0.3%左右， C含量應(yīng)高于沖天爐約 0.1%， 并控制 Si／C 比在 0.6~0.7 附近，使鑄鐵保持合適的硬度和較高的抗拉強度。 

       錳和硫是穩(wěn)定珠光體、阻礙石墨化的元素，錳能促進(jìn)和細(xì)化珠光體，錳量增加可提高鑄鐵的強 度和硬度以及組織中的珠光體含量，錳能促進(jìn)生成和穩(wěn)定碳化物，并能抑制 FeS 的產(chǎn)生。錳還和硫 形成高熔點的化合物作為異質(zhì)形核，細(xì)化晶粒，所以錳在高牌號灰鐵中使用量加大。但錳量過高， 又影響鐵水結(jié)晶時形核，減少共晶團(tuán)數(shù)量，導(dǎo)致石墨粗大，并產(chǎn)生過冷石墨，又會降低鑄鐵的強度。 硫在灰鐵中屬于限制元素，適量的硫在石墨的生核和成長中起積極而有益的作用，可以改善灰鐵的 孕育效果和機加工性能。中頻爐熔煉灰鐵，為了確保孕育效果，一般要求 w(S)≥0.06%，S 含量適 當(dāng)提高，能改善石墨形態(tài)、細(xì)化共晶團(tuán)，使片狀石墨長度變短、形狀變彎曲、端部變鈍，減弱石墨 對基體的割裂破壞作用，從而提高鑄鐵的性能。所以，硫在灰鐵中不是越低越好。而磷在灰鐵中一 般是有害元素，易在晶界形成低熔點的磷共晶，造成鑄鐵冷裂。因此，在灰鐵中通常磷越低越好， 對于有致密性要求的鑄鐵件，磷量應(yīng)低于 0.06%。 

     在實際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)灰鐵鑄件的牌號、壁厚、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度等因素優(yōu)化化學(xué)成分設(shè)計，嚴(yán)格 控制各元素的波動范圍，這對于保證灰鐵鑄件的質(zhì)量和性能非常關(guān)鍵。

熱處理風(fēng)管 

3．中頻爐熔煉灰鐵的工藝、質(zhì)量控制及改進(jìn) 

3.1  增碳率的控制和增碳劑的使用 

      對于中頻爐熔煉灰鐵，許多人都以為只要爐前控制住鐵水的化學(xué)成分和溫度，就能熔煉出優(yōu)質(zhì) 鐵水，但事實并非如此簡單。中頻爐熔煉灰鐵的重中之重是控制增碳劑的核心作用，核心技術(shù)是鐵 水增碳。增碳率越高，鐵水的冶金性能越好。這里所說的增碳率，是鐵水中以增碳劑形式加入的碳， 而不是爐料中帶入的碳。生產(chǎn)實踐表明，在爐料配比中生鐵比例高，白口傾向大；增碳劑比例增大， 白口傾向減小。這就要求在配料中要多用廉價的廢鋼和回爐料，少用或不用新生鐵，這種采用廢鋼 增碳工藝的鐵水中存在大量細(xì)小的彌散分布的非均質(zhì)晶核，降低了鐵水的過冷度，促使了以 A 型石 墨為主的石墨組織的形成。同時，生鐵用量的減少，也減小了生鐵粗大石墨的不良遺傳作用，而且 灰鐵的性能也隨著廢鋼用量的增加而提高。在實際生產(chǎn)中就曾發(fā)現(xiàn)，在廢鋼用量約為 30%的情況下， 同樣用廢鋼、回爐料、新生鐵做爐料，在化學(xué)成分基本相同時，中頻爐熔煉的灰鐵比沖天爐熔煉的 性能低，強化孕育效果也不明顯，這就是廢鋼用量少、增碳率低的緣故。由此足見增碳對于保證灰 鐵的熔煉質(zhì)量、改善鑄鐵的組織與性能的重要性。 

       灰鐵的性能是由基體組織和石墨的形態(tài)、大小、數(shù)量及分布決定的，改變石墨形態(tài)是改變鑄鐵 性能的重要途徑。相比而言，基體組織較容易控制，它主要取決于鐵水的化學(xué)成分和冷卻速度。但 石墨形態(tài)卻不容易控制，它要求鐵水的石墨化程度要好。而奇怪的是只有新增碳才參與石墨化，爐 料中的原始碳并不參與石墨化。如果不用增碳劑，熔煉出的鐵水雖然化學(xué)成分合格，溫度也合適， 孕育也合理，但鐵水卻表現(xiàn)不佳：看似溫度較高，流動性卻不太好，縮孔、縮松傾向大，易吸氣， 易產(chǎn)生白口，截面敏感性大，鐵水夾雜物多。這些都是鐵水增碳率和石墨化程度低造成的。 

        碳在原鐵水中的存在形式主要為細(xì)小的石墨和碳原子，從細(xì)化石墨的角度考慮，原鐵水中不希 望有過多的碳原子，其勢必會減少石墨的核心數(shù)，并且碳原子在冷卻過程中更易形成滲碳體，而細(xì) 小的石墨可以直接作為非均質(zhì)形核核心。細(xì)化石墨、增加核心是實現(xiàn)鑄鐵高性能的關(guān)鍵，增大增碳 劑用量可以增加形核核心數(shù)量，進(jìn)而為細(xì)化石墨打下堅實的基礎(chǔ)。因此，在實際生產(chǎn)中應(yīng)強調(diào)增碳 劑的使用和增碳效果：①增碳劑的吸收率與其 C 含量直接相關(guān)，C 含量越高，則吸收率越高。②增 碳劑的粒度是影響其溶入鐵水的主要因素，實踐證明，增碳劑的粒度應(yīng)以 1~4mm 為好，有微粉和粗 粒增碳效果都不好。③硅對增碳效果有較大影響，高硅鐵水增碳性差，增碳速度慢，故硅鐵應(yīng)在增 碳到位后加入，要遵循先增碳后增硅的原則。④硫能阻礙碳的吸收，高硫鐵水比低硫鐵水的增碳速 度遲緩很多。⑤石墨增碳劑能提高鐵水的形核能力，吸收率也比非石墨增碳劑高 10%以上，故應(yīng)選 用低氮石墨增碳劑。⑥增碳劑的使用方法推薦使用隨爐裝入法，即先在爐底加入一定量的小塊回爐 料和廢鋼，然后把增碳劑按配料量需要全部加入，上面再壓一層小塊廢鋼和生鐵，之后再邊熔化邊 加爐料。此法簡便易行，生產(chǎn)效率高，吸收率可達(dá) 90%。如果增碳劑的加入量很大，可以分兩批加 入，先加 60%~70%于爐底廢鋼墊層上，剩下的在繼續(xù)加廢鋼的過程中加入。在鐵水溫度 1400~1430 ℃時也可加增碳劑，目標(biāo)是要把鐵水 C 含量增至達(dá)到牌號要求上限。⑦增碳劑的加入時間不可過遲， 在熔煉后期加入增碳劑有兩方面不利：其一，增碳劑易燒損，碳吸收率很低。其二，后期加入的增 碳劑需要額外的熔化、吸收時間，遲緩了化學(xué)成分調(diào)整和升溫時間，降低了生產(chǎn)效率，增加了電耗， 而且有可能帶來由于過度升溫而造成的危害。⑧鐵水的攪拌可以促進(jìn)增碳，特別是附著在爐壁的石 墨團(tuán)，如果不用過度升溫和一定時間的鐵水保溫，不易溶于鐵水，中頻爐較強的電磁攪拌對增碳有 利。 

鴨嘴

3.2 溫度的控制 

  灰鐵熔化期的溫度不宜過高，一般控制在 1400℃以下。如果熔化溫度過高，合金的燒損或還原

會影響熔煉后期的成分調(diào)整。在爐料熔清爐溫達(dá) 1460℃后，取樣快速檢驗，然后扒凈渣，再加入鐵 合金等剩余的爐料。扒渣溫度對鐵水質(zhì)量的影響很大，它與穩(wěn)定的化學(xué)成分、孕育效果密切相關(guān)， 并直接影響到出爐溫度的控制。扒渣溫度過高，會加劇鐵水石墨晶核的燒損和硅的還原、偏高（酸 性爐襯中），并產(chǎn)生排碳作用，影響按穩(wěn)定系結(jié)晶；若扒渣溫度過低，鐵水長時間裸露，C、Si 燒損 嚴(yán)重，需再次調(diào)整成分，延長了冶煉時間，并使鐵水過熱，增大過冷度，易使成分失控，破壞正常 結(jié)晶。 

  出爐溫度的控制須保證孕育處理和澆注的最佳溫度，一般應(yīng)根據(jù)實際情況控制出爐溫度為 1460～1500℃，過熱溫度可控制在 1510～1530℃，并靜置 5～8min。在 1500～1550℃范圍內(nèi)，提高 鐵水的過熱溫度，延長高溫靜置時間，會細(xì)化石墨和基體組織，提高鑄鐵的強度，有利于孕育處理， 消除氣孔、夾雜缺陷和爐料遺傳性給鑄鐵的組織和性能帶來的不良影響。如果靜置溫度過低、時間 過短，增碳劑不能完全溶入鐵水中，也不利于鐵水的雜質(zhì)上浮被挑渣除去。但過熱溫度過高或高溫 靜置時間過長，反而會惡化石墨形態(tài)、粗化基體、增大過冷度、加大白口傾向，使鐵水已有的異質(zhì) 核心消失，氧化嚴(yán)重，降低鑄鐵的性能，并影響出爐溫度的控制。如果出爐溫度過高，盡管 C、Si 含量適中，澆注三角試塊的白口深度會過大或中心部位出現(xiàn)麻口。如果出現(xiàn)這種情況，需調(diào)低中頻 功率，向爐內(nèi)補加生鐵降溫增碳。 

  澆注溫度也不宜高，否則會使鑄件產(chǎn)生嚴(yán)重的粘砂缺陷，有的甚至難以清理而使鑄件報廢，而 且澆注溫度高，過冷度大，不利于 A 型石墨的形成。澆注溫度如果過低，則不利于除氣，還會造成 鑄件偏硬和出現(xiàn)冷隔、輪廓不清等問題。適當(dāng)稍低的澆注溫度，鐵水液態(tài)收縮量較小，有助于減少 縮孔，獲得致密的鑄件。不同壁厚，不同重量的鑄件有著不同的理想澆注溫度，在日常生產(chǎn)中一般 控制澆注溫度在 1450～1380℃。對于厚大鑄件必須要確?！案邷爻鰻t，低溫快澆”。為了縮短等待 鐵水溫度降至澆注溫度的時間，防止孕育衰退，可以通過倒包加靜置的方法使鐵水快速降溫，以防 止發(fā)生縮松，提高生產(chǎn)效率。

耐熱耐磨料盤 

3.3 硫和氮的控制 

   中頻爐熔煉鑄鐵沒有增硫源，鐵水的 S 含量較低，這一點對于生產(chǎn)球鐵有很大的優(yōu)勢。但對于 灰鐵，低硫而較高的錳會增大鑄造應(yīng)力，使裂紋出現(xiàn)幾率大大增加，而且鐵水中適量的硫可以改善 孕育效果。過去沖天爐生產(chǎn)灰鐵，由于焦炭會對鐵水增硫，不用擔(dān)心硫低。而中頻爐生產(chǎn)灰鐵，不 但不增硫，而且還因大量使用廢鋼，使 S 含量更低了（約 0.04％左右）?；诣F中 w(S)≤0.06％，將 會導(dǎo)致石墨形態(tài)不好、難以孕育、縮松和白口傾向大。在以往的生產(chǎn)中就發(fā)現(xiàn)，凡是有裂紋和白口 缺陷的鑄件，其石墨形態(tài)大都以 D、E 型石墨為主。電爐鐵水要得到正常的石墨形態(tài)，必須要有合 適的 S 含量，硫及硫化物含量低，晶核數(shù)量會減少，石墨形核能力降低，白口增大，A 型石墨減少， D、E 型過冷石墨和鐵素體增加，晶粒粗大，強度降低。而且隨著高溫鐵水保溫時間的延長，過冷度 繼續(xù)增大，越是高牌號灰鐵，保溫溫度和時間對過冷度的影響越顯著。有資料指出，鐵水含量低， 共晶團(tuán)數(shù)少，隨著 S 含量的增加，共晶團(tuán)數(shù)急劇增加，而共晶團(tuán)數(shù)目越多，尺寸越細(xì)小，鑄鐵的力 學(xué)性能越好。因此，中頻爐熔煉灰鐵一般要把 S 含量提高到 0.06％～0.1％之間，以充分發(fā)揮硫的 有益作用，改善孕育效果，使鐵水的形核數(shù)量增加，鑄件的金相組織以 A 型石墨為主，基體組織的 珠光體含量增加，從而改善鑄鐵的強度和切削加工性能。具體做法是，在熔煉后期調(diào)整成分后加 FeS 增硫，也有采用焦炭作增碳劑，在增碳的同時，也把 S 含量增至大于 0.06％。但 S 含量也不可過高， 因硫是阻礙石墨化元素，過高會增加白口，而且在 S 含量高時，隨著 Mn 含量的增加，生成的 MnS 充分起到了異質(zhì)形核作用，為良好的孕育創(chuàng)造了條件。但當(dāng) Mn 含量大于 1％后，生成了過多的 MnS 偏聚在晶界，弱化了晶界，甚至產(chǎn)生夾渣，降低鑄鐵的強度。從減少 MnS 夾渣的角度，應(yīng)控制 S 含 量小于 0.1％，這樣允許存在的錳量高一些，對提高灰鐵的性能有利。 

  由于中頻爐熔煉灰鐵大量使用廢鋼，并隨著廢鋼配比的增加，增碳劑的用量也隨之增大，加之 增碳劑含氮較高，所以中頻爐鐵水的 N 含量較高。當(dāng)鐵水中 N 含量大于 100×10-6時，鑄件易出現(xiàn)龜 裂、縮松和裂隙狀皮下氣孔缺陷?？刂畦F水中 N 含量的最有效的方法是將鐵水在高溫下保溫，在保 溫時隨時間的延長，N 含量將逐漸下降。但高溫鐵水長時間保溫會增大過冷度和白口傾向，所以日 常生產(chǎn)中應(yīng)選用 N 含量低的石墨增碳劑。在必要情況下，可在涂料中加入 10％的氧化鐵粉，以消除 高氮的影響。但灰鐵中的氮和硫一樣屬于限制元素，鐵水中微量的氮能使灰鐵的晶粒和共晶團(tuán)細(xì)化， 基體中珠光體量增加，力學(xué)性能提高，對改善灰鐵的石墨形態(tài)，促進(jìn)基體組織珠光體化能發(fā)揮積極 作用，氮化合物也能作為晶核，為石墨形核創(chuàng)造成長條件。在實際生產(chǎn)中，一般應(yīng)控制 N 含量在 0.008 ％以下。 

3.4 強化孕育處理 

      孕育處理時，加入大量人工結(jié)晶核心，迫使鑄鐵在受控的條件下進(jìn)行共晶凝固，其目的是促進(jìn) 石墨化，降低白口傾向和斷面敏感性，控制石墨形態(tài)，減少過冷石墨和共生鐵素體，適當(dāng)增加共晶 團(tuán)數(shù)，促進(jìn)形成珠光體，從而改善鑄鐵的強度和機加工性能。實際生產(chǎn)中的強化孕育處理，是選擇 合適的孕育劑和孕育方法，對 CE 在 3.9％～4.1％之間，溫度在 1480℃左右的高溫鐵水用高效孕育 劑強化孕育，以得到鑄造性能好，力學(xué)性能高的灰鐵鑄件，并非是指加大孕育量。不同的孕育劑有 不同的特點，必須根據(jù)孕育劑的特性，結(jié)合自身生產(chǎn)條件合理選擇孕育劑和孕育方法。通過試驗選 定并確立最適合本企業(yè)特點的處理方法后，應(yīng)嚴(yán)格控制工藝過程，以確保鑄件質(zhì)量的穩(wěn)定。 

      除隨流加入孕育劑，控制加入量和隨流時間外，防止孕育衰退、提高孕育效果還要注意以下方 面：①因熔煉溫度和保溫時間的限制，生鐵中粗大的石墨片不可能完全消溶，未溶盡的粗大石墨性 狀會遺傳給鑄鐵，大大抵消孕育的作用，所以在實際生產(chǎn)中應(yīng)盡量減少生鐵的用量，以消除生鐵的 遺傳性，改善孕育效果，提高灰鐵的性能。②應(yīng)選用含鈣、鋁、有較多難熔非均質(zhì)形核核心的孕育 劑，并控制孕育劑有合適的粒度，因孕育劑的粒度對孕育效果的影響非常大。粒度過細(xì)，易被氧化 進(jìn)入熔渣而失去作用；粒度太大，孕育劑熔解不盡，不但不能充分發(fā)揮孕育作用，而且還會造成偏 析、硬點、過冷石墨等缺陷。孕育劑的粒度一般控制在 3～8mm（1 噸以下的鐵水量），孕育量控制 在約為鐵水重量的 0.3％～0.5％。過大的孕育量會使鑄鐵的收縮和夾渣傾向增大。③多次孕育能有 效防止孕育衰退，改善鑄鐵內(nèi)部石墨分布均勻程度，降低鐵水過冷傾向，使 A 型石墨占有率高，長 度適中，并促使非自發(fā)晶核數(shù)量增多，細(xì)化晶粒，強化基體，提高鑄鐵的強度和性能。例如二次孕 育選用具有很強促進(jìn)石墨化能力的硅鋇長效孕育劑，可改善薄壁鑄件中石墨的形態(tài)和分布狀況，增 加共晶團(tuán)，促進(jìn)形成 A 型石墨，消除過冷石墨，抑制產(chǎn)生游離滲碳體，且可減緩孕育衰退。④鐵水 溫度對孕育的影響，是在一定范圍內(nèi)提高鐵水的過熱溫度，并保持適當(dāng)?shù)臅r間，可使鐵水中殘存的 未溶石墨完全溶入鐵水，消除遺傳因素影響，充分發(fā)揮孕育劑的作用，提高鐵水的受孕能力。過熱 溫度以提高到約 1520℃為宜，孕育處理溫度控制在 1460～1420℃較佳。 

回轉(zhuǎn)窯尾擋板

3.5 工藝技術(shù)的調(diào)整與改進(jìn) 

  （1）中頻爐熔煉灰鐵的工藝操作順序：小塊回爐料和廢鋼＋石墨增碳劑＋廢鋼和新生鐵＋回爐 料＋鐵合金＋合適的孕育。為了改善鐵水在高溫長時間保溫帶來的不良影響，基于中頻爐溫度易于 提高、可快速熔煉的優(yōu)勢，制定“快熔快出”的工藝操作方法，盡量縮短熔化時間，加快熔化速度， 使鐵水在爐內(nèi)經(jīng)化學(xué)成分調(diào)整、升溫后盡快出爐，并加快澆注速度，力爭 5min 左右完成澆注，最 大限度地縮短鐵水在爐內(nèi)和包內(nèi)的保溫時間。 

  （2）夾渣對鑄件質(zhì)量的影響很大，輕則細(xì)小夾渣割裂基體，降低抗拉強度，嚴(yán)重的夾渣缺陷能 直接導(dǎo)致鑄件報廢。存在較多夾渣的爐料熔化后，附著于爐壁和存在于鐵水中的夾渣受電爐電磁攪

拌和鐵水浮力作用而陸續(xù)上浮，在熔煉后期需頻繁、高效地挑渣，特別是高溫靜置時雜質(zhì)上浮，應(yīng) 及時挑渣，直至鐵水表面干凈，無新增浮渣，這對去除夾渣、消除渣孔缺陷、減少夾渣對基體的破 壞作用非常大。 

  （3）因中頻爐熔煉灰鐵使用了大量廢鋼和回爐鐵，一方面會促成鑄鐵枝晶石墨的產(chǎn)生和白口傾 向的增大、硬度升高，加工性能變差。因而應(yīng)比沖天爐鐵水更加注重孕育，以促進(jìn)石墨化，細(xì)化共 晶團(tuán)，改變石墨形態(tài)，減少白口傾向，使白口或麻口組織變?yōu)榧?xì)珠光體組織，D、E 型石墨變?yōu)榫鶆?分布的 A 型石墨，提高鑄件不同壁厚處組織的均勻性，達(dá)到提高鑄鐵性能的目的。另一方面，廢鋼 用量的增大，使鐵水 S 含量變低，在 w(S)≤0.06％時，易導(dǎo)致孕育困難，一般用 FeSi75 孕育處理 作用不明顯，應(yīng)采取增硫措施。 

  （4）薄壁鑄件的白口缺陷嚴(yán)重，機加工困難，廢品率高。解決這一突出問題首先要杜絕使用合 金鋼廢鋼，適當(dāng)提高 CE，并控制處理前鐵水的 Si 含量在 1.6％以上，S 含量大于 0.06％，加大孕 育量至 0.5％，使鐵水形核數(shù)量增加，石墨形核能力提高，促進(jìn) A 型石墨的形成，抑制 D、E 型石墨 的產(chǎn)生，基體組織中珠光體量增加，鑄鐵的過冷度和白口傾向減小，強度和切削加工性能改善。合 理地控制灰鐵的微觀組織是改善灰鐵加工性能的關(guān)鍵所在，在必要情況下，可在出鐵前向包中加入 2％的干凈無銹小塊生鐵，有效增加石墨質(zhì)點，消除白口。 

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4．關(guān)于提高灰鐵鑄件質(zhì)量和性能的一點看法 

  業(yè)內(nèi)人士都知道：化學(xué)成分基本相同、金相分析基本一致的國產(chǎn)鑄件與進(jìn)口鑄件的使用性能和 光潔度相差很大；相同碳當(dāng)量的進(jìn)口鑄件較國產(chǎn)鑄件高 1～2 個牌號；硬度高于國產(chǎn)鑄件的進(jìn)口鑄 件，切削加工性能反而優(yōu)于國產(chǎn)鑄件。造成這些現(xiàn)象的原因是進(jìn)口鑄件的材質(zhì)純凈度和碳當(dāng)量高， 夾雜物和游離碳化物少，組織均勻性好。 

  鑄鐵件的內(nèi)在質(zhì)量、外觀質(zhì)量以及是否會形成鑄造缺陷與鐵水的各方面因素密切相關(guān)，高品質(zhì) 的鐵水是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的最基本最重要的先決條件。而鐵水品質(zhì)又由鐵水溫度、化學(xué)成分、純凈度 這些因素所決定。中頻爐熔煉灰鐵獲得高于 1500℃高溫和精確化學(xué)成分的鐵水非常容易，鐵水中的 每個元素對鑄鐵的凝固結(jié)晶、組織和性能都有一定的影響和作用；鐵水過熱溫度的高低直接影響到 鐵水成分和純凈度，其在一定范圍內(nèi)提高，能使石墨細(xì)化、基體組織致密、抗拉強度提高、鑄造性 能改善，鐵水中的雜質(zhì)也更易于上浮被清渣除去。只有鐵水的純凈度，至今仍停留在高溫熔煉、聚 渣劑、過濾網(wǎng)這些層面上。其實業(yè)內(nèi)專家都明白，通過這幾種措施是難以獲的高潔凈的鐵水的，只 能使情況改善，而對于鐵水的深度凈化、鑄造缺陷的發(fā)生機理分析及預(yù)防卻少有研究，鮮見對策。 存在于鐵水中的各種有害氣體和非金屬夾雜物，在鐵水凝固后留存于鑄件中，造成種種鑄造缺陷， 影響了鑄件的使用性能；由非金屬夾雜物形成的硬質(zhì)質(zhì)點，導(dǎo)致鑄件切削加工困難；而鐵水中含有 的雜質(zhì)有害元素，更是直接影響了鑄件的組織和性能。正是這些因素造成了國產(chǎn)鑄件的綜合質(zhì)量長 期低于進(jìn)口鑄件。因此，我們應(yīng)大力提高鐵水的冶金質(zhì)量，努力以獲取有害元素和氣體含量低、夾 雜物少的高潔凈鐵水為目的，在目前的灰鐵中頻爐熔煉工藝基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù) 和工藝流程，確保用于澆注的鐵水必須是高純凈度鐵水，進(jìn)而才能確保鑄件的高質(zhì)量和高性能。

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5．結(jié)語 

    （1）中頻爐熔煉灰鐵，廢鋼要有一定的配比，一般應(yīng)占爐料的 50%以上。應(yīng)選用低氮石墨增碳 劑，并保證高增碳率，以利于獲得石墨化程度好、白口和縮松傾向小的優(yōu)質(zhì)鐵水。同時，大量使用 廢鋼和回爐鐵，少用或不用新生鐵，消除粗大石墨的遺傳影響。并利用生鐵與廢鋼的價差及夜間電 價低谷熔煉，可使生產(chǎn)成本大幅降低。 

（2）中頻爐鐵水的 S 含量一般較低，應(yīng)采取增硫措施把鐵水 S 含量提高到 0.06%~0.1%之間， 增大形核能力，增加晶核數(shù)量和珠光體含量，改善石墨形態(tài)，并細(xì)化石墨，促使形成 A 型石墨，改 善孕育效果和切削加工性能，提高強度。 

（3）通過采用廢鋼增碳工藝+適當(dāng)提高 CE 和 Si／C 比+快熔快出的操作方法+強化孕育處理等 生產(chǎn)技術(shù)，控制鐵水過熱溫度在 1510~1530℃，出爐溫度在 1480~1500℃，達(dá)到減少鑄造缺陷、增 強灰鐵性能、提高鐵水品質(zhì)和鑄件質(zhì)量、降低廢品率的目的。 

（4）鐵水品質(zhì)是影響鑄鐵件質(zhì)量的重要因素，沒有高品質(zhì)的鐵水就不可能有高質(zhì)量的鑄件。 應(yīng)在目前中頻爐熔煉灰鐵的工藝基礎(chǔ)上，著力提高鐵水的純凈度，進(jìn)一步完善現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)和 工藝流程，以確保灰鐵鑄件的高品質(zhì)和高性能。