球墨鑄鐵冶煉處理工藝及注意事項
鑄鐵的合金化處理可以追溯到1930年代和1940年代。 合金化處理使鑄鐵的性能有了質的飛躍。 同時，也誕生了一些耐磨、耐腐蝕、耐熱等特殊用途的鑄鐵。 在此期間還產生了使用孕育生產鑄鐵的方法。 在 1940 年代後期，接種球狀石墨的鑄鐵取代了通常的片狀石墨鑄鐵。 我們稱這種鑄鐵為球墨鑄鐵。
球化和去球化元素的分類
球化元素一般按其球化效果分為三類。
- 第一組：Mg、Y、Ce、La、Pr、Sm、Dy、Ho、Er。
- 第二組：Ba、Li、Cs、Rb、Sr、Th、K、Na。
- 第三組：Al、Zn、Cd、Sn。
- 第一組球化能力最強，第二組次之，第三組最弱。
- 當使用鎂作為球化元素時，第三組元素往往會產生去球化作用。
去球化元素：硫和氧是鑄鐵中常見的去球化元素。 此外，Ti、Al、B、As、Pb、Sn、Sb、Bi、Te、Se等是鐵水中常見的去球化元素。 附表按其作用機制分類。
如何選擇球化劑
球化劑和孕育劑是球化過程中最重要的材料。 在選擇合適的球化機時，除了質量穩定外，還需要考慮以下因素。
- 球化溫度：如果球化溫度大於1480℃，球化反應會更加激烈，導致鎂吸收率降低。 為了使球化反應穩定，可選擇鈣含量較高的球化劑。 如果球化溫度低於1480℃，可以使用鈣含量較低的球化劑。
- 治療袋尺寸：如果治療袋的高徑比為1:1，鎂蒸氣的損失會降低鎂的吸收率。 建議使用鈣含量較高的球化劑。 如果處理包的高徑比為2:1，球化反應會比較穩定，鎂蒸氣會擴散到鐵水中，提高吸鎂率。
- 球化工藝：如果不採用覆蓋法，球化反應產生的煙霧會進入大氣，產生耀眼的白光。 為使球化反應穩定，可使用低鎂高鈣的球化劑。 如果使用蓋包工藝，鐵水不會飛濺，產生的煙霧也更少。 可以使用高鎂低鈣的球化劑，減少球化的用量，降低球化成本。
- 加工重量：如果要加工的鐵水重量小於500kg，則可使用粒徑較小的球化劑，推薦使用粒徑12mm以下的球化劑。 如果鐵水重量為500~1000kg，可使用粒徑較大的球化劑，如粒徑3-25mm的球化劑。 如果鐵水重量超過1000kg，可以使用4~32mm的球化劑。
- 矽含量：如果鑄件產品工藝成品率低或廢品率高，宜多加入爐料和廢鋼進行冶煉，最終鑄件對鐵水矽含量有嚴格要求。 在不能進一步減少孕育量的前提下，可以採用低矽球化劑進行處理，這樣可以添加8%～15%的回熱料，可以降低鑄造廠的生產成本。
原鐵液硫含量：如果原鐵液硫含量高，如果不進行脫硫處理，則需要高鎂、高稀土的球化劑，添加量會更高。 可以使用低鎂稀土的球化劑，添加量會更低，低鎂稀土的球化劑成本會更便宜。
不同的球化方法
目前常用的球化方法有：內包處理法（包括直衝法、夾心法和覆蓋法）、型內球化法、流動法、純鎂處理工藝（包括分包法和包覆法）。芯包裝法）線法）。 下面簡要介紹這些球化方法的優缺點。
- 包內處理法：這是最常見的球化工藝，應用範圍很廣。 該工藝可用於小至幾公斤的汽車零部件和大至數十噸的風電零部件。 覆蓋法的鎂吸收率最高，其次是夾心法。 缺點是目前自動化程度不高，國內一些設備廠正在開發自動上料系統。
- 型式內部球化法：採用這種工藝的代工廠並不多，因為這種工藝的缺點很明顯。 球化過程產生的熔渣有時會進入型腔，造成夾渣缺陷，產生廢品。 另外，這種球化工藝對鐵水的溫度和流量要求較高，否則球化不均勻。
- 流動法：顧名思義，流動法是使鐵水流過充滿球化劑的球化室進行球化。 目前，這種工藝用得不多。 優點是自動化程度比較高； 缺點是對鐵水的溫度和流量有嚴格的要求。
- 純鎂球化工藝：有時也稱為高鎂球化工藝，目前主要有兩種形式，分包法和包芯線法。 這種方法的優點是自動化程度較高，也有利於環保； 缺點是鎂吸收率低，產生較多的煙和渣。
附圖從煙、渣、鎂吸收率等方面比較了各種球化工藝。
球墨鑄鐵生產的注意事項
現簡單總結一下球墨鑄鐵生產中的注意事項。
- 生鐵液的硫含量和其他微量元素含量不宜過高。 如果原鐵水中硫含量和其他微量元素含量過高，則需要更多的球化劑或稀土含量較高的球化劑，從而增加球化劑的成本，過多的球化劑會產生較多的夾渣，不利於鑄件質量的穩定。 過多的稀土含量容易在大斷面鑄件上產生碎石墨。
- 球化穩定性。 球化工序是球墨鑄鐵生產中的關鍵工序。 只有球化過程穩定，鑄件的質量才能穩定。 對於不同的產品，不同的生鐵液硫含量，應添加多少球化劑、孕育劑等，必須寫在作業指導書上並嚴格執行。
- 避免長時間的等待。 球化接種處理後，應立即進行澆注。 因為時間一長，殘留的鎂就會燃燒，孕育效果就會下降。
- 避免過高的殘留鎂含量。 較高的殘餘鎂含量會增加鑄件的收縮趨勢。 對於一般球墨鑄鐵，殘餘鎂含量（質量分數）應控制在0.035%~0.045%以內，對於高鎳球墨鑄鐵，殘餘鎂含量應控制在0.06%~0.07%以內。
- 對要求較高的鑄件使用較好的孕育劑。 對於要求較高的風電部件和高鐵部件，應選擇孕育效果強的流動孕育劑（如獲得專利的Ultraseed/Ce）。 其特點是能顯著增加石墨球的數量，且石墨球呈圓形。
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