铸造大讲堂今天

在球墨铸铁的传统生产工艺中，一般使用10%左右的碳素废钢进行配料。本文只涉及在感应电炉内生产球墨铸铁时，提高碳素废钢使用比例后，生产过程中特别应注意的一些问题。根据生产实践，笔者提出了自己的看法，供同行参考。

1．炉料的选择

（1）废钢生产球墨铸铁使用的废钢应为碳素废钢。其中不应含有阻碍石墨化的元素，如铬。更不应含有反球化合金元素。废钢的块度应有30%左右呈厚片状，可以平放于炉内。

（2）增碳剂 ①优质焦炭。含硫量要低，块度60～80mm，具有较高的强度，烧红后不能一捣即碎。②废电极块。最好有一定长度，便于扦入铁液中。

（3）生铁主要用来调整铁液含碳量。希望使用wC＞4%的高碳低硫生铁。生铁中的硅含量适当高一些较好，生产球墨铸铁可以少加硅铁。

（4）球化剂、孕育剂按传统工艺使用，遵从各厂实际情况而定。

2．熔炼

熔炼工艺流程：焦炭块+废钢→电极块→提温→扒出焦炭块和电极块→取样分析含碳量→生铁→回炉料→取样分析Si、Mn→提温→锰铁+硅铁→出炉→孕育+球化→浇注。

熔炼过程中的注意事项如下：

（1）焦炭块装于炉底，目的是要创造较长的焦炭块在铁液中的浸泡时间。焦炭块用量是废钢的5%左右。废钢熔化50%左右，焦炭上边应用厚片状废钢遮盖。也可以用60～80 mm的废电极块代替焦炭装于炉底作增炭剂，含硫量更低，对获得优质球墨铸铁更有利。

（2）废钢使用比例主要决定于增炭效率。开始使用此法生产球墨铸铁的厂家，以30%左右为好。提高了增炭效率之后，逐步提高废钢使用比例。过多的使用废钢，如果增炭效率不高，则影响最终产品的碳硅当量。

（3）废钢熔毕，扦入电极棒，适当提高炉内温度，提高增炭效率。但是，炉温过高，增加电耗，对炉衬也不利。

（4）预估含炭量够高后，扒出焦炭块和电极棒，取样分析含炭量。

（5）根据分析结果，计算生铁加入量和回炉球墨铸铁使用量。

（6）根据含硅量估算，决定是否可用回炉料补足铁液总量。

（7）回炉料熔毕，取样分析Si、Mn等合金元素的含量。

（8）适当提高铁液温度，按照分析结果补足合金元素，达到出炉温后出炉前加入硅铁。

（9）硅铁熔至熔融状态，立即出炉。

（10）球化、孕育、浇注照常规进行。

3．成分调整计算

众所周知，球墨铸铁的力学性能主要取决于化学成分、冷却速度（铸态球墨铸铁）和热处理工艺。化学成分是内因、是根本，又是变数，几乎每炉不一样。因此，对化学成分必须加强检测，认真调整，不宜采用“固定比例生产”。在化学成分中，碳当量尤为重要。特别是使用废钢作为主要炉料生产的球墨铸铁，因为增炭效率难以控制，碳当量波动较大，因而尤其要注意调整碳当量。

（1）计算生铁加入量

根据分析含碳量计算生铁的加入量。实际上，就是调整球墨铸铁的碳当量，使生铁和废钢二者形成的熔液碳当量达到球墨铸铁所需要的碳当量。生铁加入量＝废钢加入量×（球墨铸铁要求含碳量－分析含碳量）/（生铁含碳量－球墨铸铁要求含碳量）

（2）回炉球墨铸铁加入量计算

回炉球墨铸铁的碳当量基本上是正常的，而且加入量不大。因此，回炉铁加入后，整个炉内铁液的含碳量是合格的。回炉球墨铸铁加入量＝炉料总量－废钢加入量－生铁加入量

（3）含硅量估算

计算式如下：含硅量≈〔（废钢＋生铁＋回炉球墨铸铁加入量）×含硅量/炉料总量〕×100％≤原铁液允许含硅量估算出的含硅量过高时，少加适量回炉球墨铸铁，改用等量比例为9∶1的生铁和废钢补足炉料总量。

（4）硅铁加入量计算

计算式如下：硅铁加入量＝〔炉料总量×（球墨铸铁要求含硅量－孕育增硅量－球化增硅量－分析含硅量）〕/硅铁含硅量

（5）锰和其他合金元素加入量

计算式如下：合金铁加入量＝炉料总量×（球墨铸铁要求合金含量－分析含量）/合金铁中合金元素含量
上述计算中均不计烧损。这是因为感应炉中熔化球墨铸铁，各元素烧损不大，同时铁也有一定烧损。如遇到特殊情况，则应注意烧损。

成分调整应用举例：
使用1t感应电炉，生产珠光体球墨铸铁QT800—2，铸件重1000kg。
控制化学成分为：wC＝3.5%、wSi ＝2.5%、wMn＝0.5%、wP＜0.07%、wS＜0.02%、wMg＝0.03%～0.06%、wRE＝0.02%～0.04%。

使用炉料成分如附表所示。

增碳后炉内“废钢液”含碳量为2.5%。
生铁加入量＝300×（3.5％－2.5％）/（4％－3.5％）＝600（kg）回炉球墨铸铁使用量＝1000―300―600＝100（kg）估算含硅量＝（300×0.3％＋600×1.8％＋100×2.5％）×100％＝1.42％如果球化剂增硅量为0.6%、孕育剂增硅量为0.4%，则原铁液含硅量应为1.5%，高于估算含硅量。对此可以使用Z18铸造生铁调整碳当量，使用回炉球墨铸铁补足炉料总量。出炉前分析含硅量为1.38%，含锰量为0.15%。硅铁加入量＝〔1000（2.5％－0.6％－0.4％－1.38％）〕/75％＝1.6kg锰铁加入量＝〔1000（0.5％－0.15％）〕/65％＝5.4kg

4．结语

在感应电炉生产中，我们用废钢生产QT800—2，强度在800～1000MPa，伸长率＞4%。目前市场上废钢很多，生铁昂贵，优质生铁更是奇缺。因此我们建议，有球墨铸铁生产任务的厂家，可以参考上述设想，“以钢代铁”生产球墨铸铁。

来源：网络

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