球墨鑄鐵的三種熔煉澆注方案

我國生產的大型球鐵鑄件一般採用呋喃樹脂砂作為造型材料。 它是單件生產的，澆注量大，結構複雜。 它對鑄件的質量和性能有很高的要求。 一些鑄造缺陷，特別是縮孔缺陷，經常出現在冶煉過程中。 會造成鑄件報廢，造成重大經濟損失，尤其是QT400-18AR材料，對強度、伸長率、衝擊值要求較高。

在保證這種厚大零件的力學性能的同時，也不容易避免石墨浮起和收縮缺陷。 通過樣品實驗的設計，利用埃肯的分析設備，研究了化學成分和澆注溫度對壁厚180mm的固體樣品的石墨漂浮、收縮等缺陷的影響。 然後應用於生產球墨鑄鐵厚壁零件，以獲得優質鑄件。

自用高純生鐵、純低錳廢鋼、高鎂球化劑、75#矽鐵孕育劑準備設備材料； 埃肯低鎂球化劑、孕育劑； 1.5噸中頻熔煉爐，500kg球化袋，500kg中間包。 埃肯 EPIC 熱分析儀、碳硫分析儀、光譜儀。 實樣木模型尺寸為600mm×400mm×180mm，工藝試制。 180mm壁厚用於覆蓋本公司生產的厚大球墨鑄鐵產品。 很有代表性。 配有冒口和澆道系統，採用底部澆注，澆注重量500kg。

 冶煉澆注方案設計為使用1.5t冶煉中頻爐熔煉1.5t鐵水，每次球化孕育500kg，澆注1箱小樣試件。 將總共3箱試件倒入1個爐中。 不同的熔煉和澆注方案設計如下：

第一種方案收費比例：

85%生鐵，15%低錳廢鋼； 化學成分控制：採用球化孕育處理方案：首先將500kg鐵送入中間包，1.3-1.5%高鎂球化劑、0.3-0.4%孕育劑和孕育劑嵌入球化袋中，0.8%覆蓋劑，倒置球化袋。 球化過程完成後，將袋子的內表面倒入流動孕育劑中並完全粉碎，然後用EPIC儀器對樣品進行分析和測試。 球化袋內包埋1.2%埃肯球化劑、0.8-1.0%覆蓋劑、0.4%碎玻璃，鐵直接排入球化袋，同時加入0.5%埃肯孕育劑。 球化完成後，撒在表面的埃肯後續孕育劑將使用 EPIC 儀器進行採樣和分析。

球化袋內包埋1.2%埃肯球化劑、0.8-1.0%覆蓋劑、0.4%碎玻璃，鐵直接排入球化袋，同時加入0.5%埃肯孕育劑。 球化完成後，撒在表面的埃肯後續孕育劑將使用 EPIC 儀器進行採樣和分析。

方案二爐料配比：65%生鐵，35%低錳屑； 化學成分控制：

採用球化孕育處理方案：將500kg鐵直接通向中間包，球化袋中嵌入1.2%埃肯球化劑、0.8-1.0%覆蓋劑和0.4%玻璃碎片，將鐵通向球化袋。 加入 0.5% 埃肯孕育劑。 球化過程完成後，將埃肯公司的流通式孕育劑放在袋子的內表面，完全粉碎，用EPIC儀器取樣分析檢測。

500kg鐵可直接出鋼到中間包，0.95%埃肯低鎂球化劑、0.65%埃肯覆蓋劑、0.2%廢鋼和0.1%除渣劑嵌入球化袋中，可直接出鐵球化包。 球化完成後，將埃肯後續孕育劑灑在表面，完全粉碎，用EPIC儀器對樣品進行分析測試。 將500kg鐵直接敲入中間包，球化袋內嵌1.2%埃肯球化劑、0.3%覆蓋劑、0.2%埃肯孕育劑、0.5%廢鋼和0.1%除渣劑，直接出鐵進入球化袋，同時放0.35%埃肯孕育劑。

球化完成後，將埃肯後續孕育劑灑在表面，完全粉碎，用EPIC儀器對樣品進行分析測試。 第三個方案是爐料配比：生鐵65%，廢鋼35%； 化學成分控制：

採用球化孕育處理方案：500kg鐵直接敲入中間包，1.2%埃肯低鎂球化劑、0.8%覆蓋劑和0.1%除渣劑嵌入球化袋，鐵直接敲入中間包球化袋。 同時加入0.55%的埃肯孕育劑。 球化過程完成後，將埃肯公司的流通式孕育劑放在袋子的內表面，完全粉碎，用EPIC儀器對樣品進行分析和測試。 將500kg鐵直接敲入中間包，球化袋內嵌入1.2%埃肯低鎂球化劑、0.8%埃肯覆蓋劑、0.1%除渣劑，直接將鐵敲入球化袋，同時投資0.55 %埃肯孕育劑。 球化完成後，將撒在表面的埃肯後續孕育劑完全粉碎，用EPIC儀器對樣品進行分析測試。 將500kg鐵直接敲入中間包，在球化袋中預埋1.2%埃肯低鎂球化劑、0.3%覆蓋劑、0.2%埃肯孕育劑和0.1%除渣劑，直接敲鐵至球化包，同時放入在 0.35% 埃肯孕育劑中。 球化完成後，將撒在表面的埃肯孕育劑完全粉碎，用EPIC儀器對樣品進行分析測試。 實驗檢測方法及分析方法鐵水的碳硫含量用碳硫檢測儀檢測，P、Mn、Cu等合金的含量用光譜分析儀檢測； 爐前不同化學成分的冷卻曲線由埃肯EPIC設備檢測。 例如，LET（液相轉變溫度）、CE（實際碳當量）、G1、G2、G3 有不同的區間值。 測試結果與討論 第一種方案的結果與討論：

根據不同的處理方式，檢測到的EPIC圖像如下：

曲線1：第一爐原鐵水灰口樣品曲線
曲線2：第一爐程序A的結果曲線

曲線3：第一爐方案B的結果曲線 曲線4：第一爐方案C的結果曲線

• ①從曲線1和曲線2可以看出，第一爐方案A的LET值在球化過程後增加，說明其液相線溫度升高，但G1區間仍然比較大，為34%，LET -ST石墨沉澱時間為115秒。 結合其化學成分可知，其碳當量是第一爐三種溶液中碳當量最高的。
• ②從曲線1和曲線3可以看出，LET值從1132℃增加到1146℃，G1區間為36%，LET-ST石墨的析出時間為129秒。 結合它的化學成分，我們知道它的碳當量是第一個爐子三個選項中最低的。
• ③從曲線1和曲線4可以看出，當LET值從1132增加到1140時，G1區間為32%。 LET-ST石墨的析出時間為139秒，其化學成分碳當量是一爐三個方案中的中間值。
• ④ LET值越高，鐵水形核勢越高，同等條件下鑄件的白口傾向越小，石墨球越多； LET-ST 值是石墨沉澱時間。 在生產厚大零件的過程中，一般要求這個值要高一些。 越大越好，說明在整個凝固過程中有石墨析出，有利於利用石墨的自膨脹作用抵消局部收縮； G1區間為鐵水奧氏體析出區間。 G1越大，鐵縮孔傾向越大。 有兩個方面影響 G1 值。 一方面是鐵水的孕育效果和成核能力，另一方面是鐵水的碳當量。 碳當量相同時，孕育效果越好，G1值越低，收縮傾向越小。
• ⑤因此，在鐵水處理後的第一個爐子中，選項C最好，選項B次之，選項A最差。

第二種選擇的結果和討論

根據不同的處理方式，檢測到的EPIC圖像如下：

曲線5：二爐原鐵水灰口試樣曲線
曲線6：第二爐程序A的結果曲線

曲線7：第二爐程序B的結果曲線
曲線8：第二爐程序C的結果曲線

• ①從曲線5和曲線6可以看出，LET值從1149℃降低到1141℃，G1區間為20%，LET-ST石墨的析出時間為146秒。 結合其化學成分可知，其碳當量是二爐。 三個程序中最高的。 經分析，原鐵水灰孔曲線LET值偏低是由於加入了矽鐵和石墨化增碳劑，導致鐵水瞬時成核能力強。
• ②從曲線5和曲線7可以看出，LET值從1149℃降低到1139℃，G1區間為24%，LET-ST石墨的析出時間為146秒。 結合其化學成分可知，其碳當量是二爐。 三個程序的中間。 LET減少的原因同上。
• ③從曲線5和曲線8可以看出，LET值從1149℃降低到1138℃，G1區間為33%，LET-ST石墨的析出時間為144秒。 結合其化學成分可知，其碳當量是二爐。 三個選項中最低的。
•  ④一般情況下，成核能力最強的二爐方案A的LET值較高，收縮趨勢最小的也是二爐方案A，G1值最小。 表明CE值的增加可以降低收縮趨勢，增強成核能力。

第三個選項的結果和討論

曲線9：第三爐原鐵水灰口試樣曲線
曲線10：第三爐程序A的結果曲線

曲線11：第三爐方案B的結果曲線

曲線12：第三爐方案C的結果曲線

• ①從曲線9和曲線10可以看出，LET值從1147℃降低到1145℃，G1值為6%，LET-ST石墨的析出時間為172.8秒，結合其化學成分可知其碳當量是第三爐三個方案中最低的。
• ②從曲線9和曲線11可以看出，LET值從1147℃降低到1146℃，G1值為10%，LET-ST石墨的析出時間為182.7秒。 結合其化學成分可知，其碳當量是第三爐。 三個程序中最高的。
• ③從曲線9和曲線10可以看出，LET值從1147℃降低到1146℃，G1值為9%，LET-ST石墨的析出時間為194.4秒。 結合其化學成分可知，其碳當量是第三爐。 三個程序的中間。
• ④第三種方案的整體G1值較低，說明該方案冶煉出的鐵水收縮趨勢最低。 綜合來說，三包鐵水差別不大。 相對來說，第三爐選項A效果最好。 樣品試驗的結論是用合適的碳當量值調整通過一、二爐鐵水的裝料比。

二爐原鐵水LET值高於一爐，G1值小於一爐。 通過調整二、三爐爐料配比，用塊鋼代替純低錳廢鋼，LET值接近，增碳後G1值明顯降低。 因此，增加含碳量可以提高原鐵水的形核能力並降低。

收縮趨勢隨廢料種類變化不大。 通過第一爐A方案與B方案和C方案的比較，得到合適的球化孕育處理工藝。 本廠自有球化劑和孕育劑採用現有處理方法，鐵水的收縮傾向和形核能力較好。 貧窮的; 根據二爐方案A、方案B、方案C，當球化劑用量為1.2%，孕育劑用量為0.5時，處理效果最好，預埋和攻絲投入相差不大； 通過比較第三爐方案A、B、C，三種處理方案的效果沒有明顯差異。

變化的原因是原鐵水的CE值。 總之，具有高CE值（C3.7-3.9，Si2.1-2.4），使用埃肯球化孕育劑，球化劑用量1.2%，埃肯孕育劑0.5%和流動孕育劑可以得到高形態的具有核能力和核能力的鐵水低收縮趨勢，更容易獲得符合質量要求的球墨鑄鐵鑄件。 生產應用結論 使用樣本測試結論生產球墨鑄鐵厚壁件。 方案如下：熔煉重量20t，裝料比生鐵65%，廢鋼35%，埃肯球化劑1.2%，埃肯孕育劑0.5%+配流孕育劑，原鐵水C3.7-3.9，Si2.2- 2.5，Mn≤0.3，P≤0.05，S＜0.02，生產時，取鑄件所附的鑄件試棒進行檢測，對鑄件體進行解剖觀察。 解剖後檢查加工面，加工後無石墨浮游和縮孔缺陷，程序成功。

總結一下 

• 1、厚壁球墨鑄鐵件在球墨鑄鐵生產中較難控制。 具有壁厚大、冷卻慢、含鎂等元素、收縮傾向大等特點。 生產過程中容易出現缺陷和報廢，造成經濟損失。 特別是QT400-18AR級鑄件，其性能要求：抗拉性能Rm≥390； 屈服強度Re≥240； 伸長率A≥18； 平均衝擊值KV2≥14，最小衝擊值KV2≥11，要求更高。
• 2、通過小樣工藝試驗，對澆注小樣試件進行不同化學成分和不同球化接種處理方法的測試。 埃肯設備EPIC檢測鐵水的收縮趨勢，確定合適的化學成分和合適的球化孕育處理方法，可以獲得收縮趨勢最小的鐵水。
• 3、將小樣工藝試驗所得數據應用到實際生產中，形成清晰穩定的球墨鑄鐵厚壁件生產生產計劃。 通過對所附鑄件試棒的檢查和解剖表面的觀察，確定該方案有效，鑄件生產完畢。 質量好，符合質量要求。

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