解決大型球墨鑄鐵件特殊問題的方法
大型球墨鑄鐵件的種類很多，如：大型柴油機機體、大型輪轂、大型球磨機端蓋、高爐冷卻壁、大型軋機機架、大型注塑機模板、大型汽輪機軸承座、風電設備中的輪轂和核電設備中的底座和廢渣罐等。這些部件除具有標準規定的機械性能外，還具有一些特殊的性能要求，如風電所需的低溫衝擊韌性鑄件，以及許多附加的核渣罐特殊驗收標準。 因此，這些鑄件的生產必須事先仔細考慮。
1）首先要考慮的是如何獲得一個完好、緻密、尺寸合格的鑄件
大型球墨鑄鐵件的生產工藝流程與灰鑄鐵件基本相同，只要根據球墨鑄鐵件的特點，在比例尺的選擇和砂箱的設計上稍作修改即可。鐵。
2）其次，針對大型球鐵鑄件的共同特點，做相應的工作
大型球墨鑄鐵件的共同特點是非常重。 它們大多需要鐵氧體基體，機械性能必須符合標準數據，有時還會增加低溫衝擊性能要求。
大型球墨鑄鐵件生產中的特殊問題
由於大型球墨鑄鐵件冷卻速度慢，共晶凝固期長達數小時。 在此期間，將形成球墨鑄鐵的主體結構。 因此，出現了大斷面球墨鑄鐵或大型球墨鑄鐵件所特有的一系列問題。 ：球墨數量少、球墨直徑大、球墨變形、石墨上浮、化學成分偏析、晶間碳化物、塊狀石墨（Chunky Graphite）等問題，長期以來一直備受關注。 雖然形成機制不統一，但已採取初步措施解決具體問題。
另一個重要的問題是如何滿足和解決低溫衝擊韌性的要求？ 問題的巧合在於，解決這兩個問題的方向和措施大致相同。
解決大型球鐵鑄件特有問題的方法
1) 強化冷卻加速凝固
關於石墨碎片的成因，普遍接受的理論有兩種：一種是球狀石墨破碎引起的； 另一種是由於某些合金元素，特別是Ce和La的熱流或偏析，使奧氏體殼的穩定性降低。導致球墨的生長模式發生變化而形成。 不管理論還是理論，可以肯定的是，共晶階段過長的凝固時間（即緩慢冷卻）是形成碎片石墨的直接客觀因素。 因此，無論採用何種方法，只要能夠縮短凝固階段的時間，就可以有效防止石墨碎片的出現。
文獻中還指出，對於球形油墨的變形存在一個臨界冷卻速率（0.8 ℃/min）。 石墨的變形有時是一個突然的過程，因此加速冷卻，縮短凝固時間，特別是縮短共晶階段的凝固時間，想方設法將共晶凝固階段縮短到2h以下，效果顯著。 圍繞這個原理有很多措施：強製冷卻； 金屬型掛砂； 使用冷鐵等。
冷鐵的高導熱性，特別是強大的蓄熱能力，被廣泛認為是一種可以應用的有力措施。 石墨的導熱係數高於砂裝冷硬鐵（分別為45W/m•℃和17W/m•℃），但儲熱能力低於冷硬鐵。 如果有強製冷卻，則使用石墨進行比較。 合適的。 對於大型或特大型球墨鑄鐵件，強製冷卻仍然是一個強有力的措施。 一般可採用風冷、霧冷或水冷裝置，甚至可採用液氮冷卻，加快鑄件凝固速度。 資料顯示，20t級球墨鑄鐵廢容器鑄件在凝固時的傳熱效果為：金屬型吸熱佔58%，石墨和砂型（芯部）吸熱佔3.5%，砂型和砂型吸熱佔3.5%。其他設備部分吸收熱量。 熱佔3.5%，水冷導熱佔50%。 可以看出，金屬模具可以傳導鑄件XNUMX%以上的熱量，而型芯部分傳遞的熱量很少。 顯然，強製冷卻是必要的。
2) 改進工藝技術
(1) 精心挑選原材料
為了生產高質量的大型球墨鑄鐵零件，無論如何選擇爐料都是值得的。 原材料的干擾元素應盡可能低。 應特別注意生鐵的來源、廢鋼的種類、增碳劑的選擇。
（2）化學成分設計
CE不宜過高（4.2%～4.3%），如果w(C)為3.6%～3.7%，w(Si)必須低至1.8%～2.0%； 此外，w(Mn)<0.3%，w(P)和w(S)也應嚴格限制。 除特殊情況外，一般不使用合金，因此必須嚴格選用廢鋼。
必須達到低w(Si)，否則容易出現石墨碎片，低溫性能達不到要求。 問題在於低 w(Si) 或低 w(Si) 以及由此產生的弊病。 日本100噸乏燃料容器的成分為：w(C) 3.6%, w(Si) 2.01%, w(Mn) 0.27%, w(P) 0.025%, w(S) 0.004%, w( Ni) 0.78%，w(Mg) 0.065%。
(3)選擇雙相熔煉
雙相熔煉可以充分發揮沖天爐鐵水成核能力強和電爐熱效率高的特點。 鐵水必須在高溫下排出，有條件的可以脫硫，在電爐內的時間不宜過長。 球化溫度視情況而定，不能過高或過低。
作者提倡不要使用沖洗法進行大塊球化，因為時間太長。 至少使用覆蓋法，最好是特殊法或餵絲法。 蠶絲在固定的地方餵食，甚至可以與肥沃的蠶絲一起餵食。 不要使用常用的球化劑。 重稀土球化劑和輕稀土球化劑最好混合使用。 如果使用球化劑，w(Mg)6%和w(RE)1.0%～1.5%就足夠了； 如果生鐵比較純，w（RE）0.5%～1.0%也是可以的。 如果採用送絲方式，可以使用w(Mg)量高的球化劑，但w(RE)要低，Ca少。
澆注溫度要適宜（1300～1350℃），不宜過高，否則液體收縮過大； 中速澆注宜採用分散內流道，盡量採用高剛性模具，充分利用石墨化膨脹進行球墨鑄鐵自給料。 , 減輕冒口的負擔，保證鑄件內部的緻密性。
(4)注意懷孕問題
接種是最重要的技術措施之一。 只有解決了這個問題，才能毫無問題地確保低w（Si）含量，並確保低溫性能。 接種的問題不外乎接種劑的選擇和接種處理方法。 可以選擇孕育時間長的孕育劑，如含Ba的孕育劑（含Sr的孕育劑對灰口鑄鐵和低Ca的更有效），含石墨的孕育劑，或孕育劑中適當混合RESiFe .
目前很多公司都有自製的孕育劑，我猜他們也是遵循這個原則的。 總之，孵化“一定要延遲，但要即時”，不僅效果好，而且用量可以大大減少。 處理時覆蓋等老方法效果很差，但w(Si)降低。 現在的問題是，如果w(Si)要低，效果要好，唯一的出路就是換方法。 事實證明，2.0%的w(Si)是可以實現的，成功的標誌是石墨應該越來越小。 越小，球化率越高。 如果它較小，則不會產生滲碳體。 如果它較小，則偏析程度會較輕。 對於大型零件，如果石墨球的數量在200個/mm2以上，尺寸為5-6個，球化率和鐵素體量自然不會有問題。 總之，對抗石墨，爭取石墨更小、更多的主要方法是接種。 w(Si)低，無游離滲碳體，常溫及低溫塑性和衝擊韌性容易通過。 對於大型鑄件，容易在澆注杯中進行大孕育工序，並在流道內放置孕育塊。 問題是必須有一個正確的概念。
(5) 合金和微量元素的利用
唯一可以考慮用於特大型球墨鑄鐵鑄件的合金元素是鎳，因為它具有獨特的作用。 從技術角度看，w(Ni)<1%是有利的，但是否使用則取決於具體情況和經濟考慮。
微量元素在大項目有成熟的使用經驗是Bi和Sb。 認為加入w(Bi)0.008%～0.010%，使w(RE)/w(Bi)=1.4～1.5的比例，增加球數，有利於降低石墨碎裂的風險。 Sb 也可用於厚實和笨重的零件。 有人認為它會增加珠光體的量，但也有人在鐵素體球墨鑄鐵中使用它。 可能是用量有問題，50ppm的用量應該沒有問題。 周繼揚教授曾指出，使用w(Sb) 0.005%～0.007%也可以抑製鐵水中過量Ti和RE的有害影響。
雖然業界對Bi和Sb的添加作用和機制的看法尚不統一，但對於Ni的添加已經形成共識。
(6)預處理的作用很關鍵
球化前用石墨預處理劑對球鐵原液進行預處理，對提高和穩定鑄件質量有積極的作用[3]。 方法如下：
調整成分後【預處理會使w(C)增加0.2%】→脫硫→返回電爐→加入0.2/0.25體積時加入1%～4%的預處理劑→返回電爐並然後稍微升溫至1 470～1 480℃→球化處理→接種處理（可用Ultraseed）→澆注。
(7)防縮孔劑QKS的使用
發明人認為在球墨中心存在1μm的異物夾雜物，形成雙層核； 內層為MgS、CaS（0.5 μm），外層為MgO、SiO和矽酸鹽。 因此，發明人在孕育劑中加入一定量的O和S，與孕育劑中的金屬元素結合，生成更多的硫化物和氧化物，從而形成更多的石墨核，從而生產出Ca、Ce和S、O的矽鐵孕育劑。這種孕育劑可以顯著增加石墨球的數量，並且在結晶後期析出，石墨化後期膨脹可以有效抵消凝固後期的收縮。 尤其是對局部熱接縫的縮孔效果更佳[4]。 實驗指出：對於5-40mm的階梯試塊，當使用SrSiFe時，石墨球從300個/mm2減少到150個/mm2； 使用Ca-Ce-OS劑時，石墨球的數量不受壁厚的影響。 與 BaSiFe 和 75SiFe 相比。 十字試塊熱接縫處的收縮缺陷表明，含Ba、Sr孕育劑的橫截面熱接縫處有縮孔，而Ca-Ce-OS劑則沒有。
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