摘　要：用中頻感應(yīng)電爐熔化Z14生鐵，獲得化學(xué)成分和溫度比較穩(wěn)定的原鐵液，按適當(dāng)比例加入球化劑和孕育劑，進(jìn)行球化處理和孕育處理，可穩(wěn)定地生產(chǎn)出φ530mm軋機(jī)用球墨鑄鐵梅花套管。

關(guān)鍵詞：球墨鑄鐵;球化處理;球化劑;孕育劑

Production Technology Control of DuctileIron Wobbly Privepipe in Use for φ530mm Rolling Mills

ZHI Jin-zhang,ZHOU Hong-peng

(Shondong Zhangdian Iron and Steel General Works,Zibo 255007,China)

Abstract：Using medium frequency induction furnace on remelting Z14 iron achieves the liquid iron with comparatively stable composition and temperature,adding nodularizer and inoculant according to proper ratio makes spheroidizing and inoculation,thus the wobbly dirvepipe in use for φ530mm rolling mills can be produced stably.

Key words：ductile iron;spheroidizing;nodnlarizer;inoculant

無錫鑄造廠530mm軋機(jī)原采用鑄鋼梅花套管，容易損壞軋輥和梅花軸頭而使其報(bào)廢，甚至在過冷鋼等超負(fù)荷情況下使軋輥扭斷。根據(jù)球墨鑄鐵本身特性，決定用球墨鑄鐵代替鑄鋼生產(chǎn)梅花套管。

影響鑄態(tài)球鐵生產(chǎn)穩(wěn)定性的因素很多，要穩(wěn)定地生產(chǎn)球墨鑄鐵，必須在生產(chǎn)中把握好以下幾點(diǎn)：穩(wěn)定的化學(xué)成分和鐵液溫度，準(zhǔn)確的鐵液量，合適的球化和孕育處理方法，以及可靠的爐前控制。

1 設(shè)備選擇

1.1 熔煉設(shè)備選擇

熔煉設(shè)備的選用首先是在滿足生產(chǎn)需要的前提下，遵循高效、低耗的原則。感應(yīng)電爐的優(yōu)點(diǎn)是：加熱速度快，爐子的熱效率較高，氧化燒損較輕，吸收氣體較少。因此，用中頻電爐熔煉，可避免增硫、磷問題，使鐵水中P不大于0.07%、S不大于0.05%。

1.2 球化包的確定

為了提高球化劑的吸收率，增加球化效果，球化處理包應(yīng)比一般鐵液包深。球化包的高度與直徑之比確定為2:1。

2 原材料選擇

2.1 爐料選擇

球鐵球化劑的加入效果條件是：高碳、低硅、大孕育量。為了穩(wěn)定化學(xué)成分和有效地控制促進(jìn)白口化元素和反球化元素，保證熔煉鐵水的質(zhì)量，選用張鋼Z14生鐵，其化學(xué)成分：C>3.3%，Si 1.25%～1.60%,P≤0.06%，S≤0.04%。

2.2 球化劑的選擇

球化劑的選用應(yīng)根據(jù)熔煉設(shè)備的不同，即出鐵溫度及鐵液的純凈度(如含硫量、氧化程度等)而定。我國最常用的是稀土鎂硅鐵球化劑，采用這種球化劑處理時(shí)，由于合金中含硅量較高，可顯著降低鎂處理時(shí)反應(yīng)的劇烈程度。同時(shí)也能因增硅而有些孕育作用。電爐生產(chǎn)時(shí)，因溫度相對較高，所用球化劑的化學(xué)成分見表1。

表1 球化劑FeSiMg8Re7化學(xué)成分

項(xiàng)目出鐵溫度

/℃S %球化劑成分/%

Mg Re Si

電爐1420~1480 ≤0.047.0~9.06.0~8.0≤44.0

3 爐前控制

3.1 化學(xué)成分選擇

球鐵原鐵液應(yīng)高碳、低硅、低硫、低磷?？刂坪昧虻暮浚巧a(chǎn)球鐵的一個(gè)重要條件。幾種牌號的球鐵的化學(xué)成分見表2。

3.2 球化和孕育處理

球化劑加入量應(yīng)根據(jù)鐵液成分、鑄件壁厚、球化劑成分和球化處理過程的吸收率等因素分析比較確定。一般為1.6%～2.0%，若球化劑放置時(shí)間較長，則應(yīng)適量多加。球化反應(yīng)控制的關(guān)鍵是鎂的吸收率，溫度高，反應(yīng)激烈，時(shí)間短，鎂燒損多，球化效果差;溫度低，反應(yīng)平穩(wěn)，時(shí)間長，鎂吸收率

表2 球鐵化學(xué)成分 %

牌 號CSiMnSP

QT400~18 球化前

球化后3.6~4.10.9~1.2≤0.4≤0.05≤0.07

3.5~4.02.6~3.2≤0.02

QT450~10 球化前

球化后3.6~4.10.9~1.2≤0.4≤0.05≤0.07

3.5~3.92.5~3.0≤0.02

QT600~3 球化前

球化后3.6~3.90.9~1.20.6~0.8≤0.05≤0.07

3.5~3.82.2~2.6≤0.02

QT700~2 球化前

球化后3.6~3.90.9~1.20.6~0.8≤0.05≤0.07

3.5~3.82.1~2.5≤0.02

高，球化效果好。因此，一般在保證足夠澆注溫度的前提下，宜盡可能降低球化處理溫度，控制在1420～1450℃。球化劑要砸成小塊，粒度一般在5～25mm，加在包底，再在上面加硅鐵和鐵屑。

孕育處理是球墨鑄鐵生產(chǎn)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它不僅促進(jìn)石墨化，防止自由滲碳體和白口出現(xiàn)，而且有助于球化，并使石墨變得更細(xì)小，更圓整，分布均勻，從而提高球墨鑄鐵的力學(xué)性能。孕育劑一般多采用FeSi75，其加入量根據(jù)對鑄件的力學(xué)性能要求，一般為0.8%～1.0%。孕育劑的粒度根據(jù)鐵液量多少，一般砸成5～25mm的小塊。孕育劑應(yīng)保持干凈、干燥。

球化劑和孕育劑要在出鐵前加入包中，在連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，剛出完前一爐鐵后，包很熱，過早加入會使其粘結(jié)在包底而削弱球化和孕育效果。為了延遲球化反應(yīng)時(shí)間，增強(qiáng)球化和孕育效果，要在球化劑和孕育劑的上面覆蓋一層鐵屑。球化處理的方法較多，一般多采用操作簡便的沖入法處理球鐵。

3.3 球化效果爐前檢驗(yàn)

爐前檢驗(yàn)孕育、球化效果好壞，一般采用三角試樣。澆注三角試樣，冷至暗紅色，淬水冷卻，砸斷后觀察斷口。斷口銀白色，尖端白口，中心有疏松，兩側(cè)凹縮,同時(shí)砸斷時(shí)有電石氣味,敲擊聲和鋼相似,則球化良好,否則球化不良。

3.4 澆注

由于球鐵液容易出現(xiàn)球化衰退，因此，鐵液球化處理后要盡快澆注，一般在處理后15min內(nèi)澆注完畢，不會有球化衰退問題。

4 結(jié) 語

在生產(chǎn)中，用Z14號生鐵作原材料，中頻感應(yīng)電爐熔化鐵水，控制鐵水化學(xué)成分為：C3.5%～3.99%，Si1.2%～1.5%，P<0.06%，S<0.05%。采用高度與直徑之比為2∶1的球化包，把球化劑與孕育劑砸成10～20mm小塊，球化劑按1.8%，孕育劑按0.9%比例，向包內(nèi)先加球化劑，再加孕育劑，最后在上面覆蓋干燥的鐵屑。鐵水在爐中升溫到1480℃左右出鐵，待反應(yīng)結(jié)束后10min內(nèi)澆注完畢。生產(chǎn)的φ530mm軋機(jī)用球墨鑄鐵梅花套管，其化學(xué)成分為：C3.5%～3.8%，Si2.2%～2.6%，Mn0.6%～0.8%，S≤0.02%，P<0.07%，各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均達(dá)到較高要求，使用效果相當(dāng)理想。使用1年后證明，球墨鑄鐵本身具有高強(qiáng)度、耐磨、抗熱疲勞等特性，能完全起到軸聯(lián)接作用;能大大減小噪音、改善工人勞動(dòng)環(huán)境;當(dāng)過冷鋼等超負(fù)荷情況下，梅花套管能自動(dòng)破裂，起到過載安全保護(hù)作用;還能顯著延長軋輥和梅花軸的使用壽命。同期相比，軋輥消耗降低8%，梅花軸消耗降低11%，連同設(shè)備維修工時(shí)減少而使同期產(chǎn)量的提高，共取得經(jīng)濟(jì)效益近7萬元。

鎂是重要的球化元素，但它密度小(1.73g/cm3)、沸點(diǎn)低(1120℃)，若直接加入鐵液，鎂將浮于液面并立即沸騰，這不僅使鎂的吸收率降低，也不夠安全。稀土元素包括鈰(Ce)、鑭(La)、鐿(Yb)和釔(Y)等十七種元素。稀土的沸點(diǎn)高于鐵水溫度，故加入鐵水中沒有沸騰現(xiàn)象，同時(shí)，稀土有著強(qiáng)烈的脫硫、去氣能力，還能細(xì)化組織、改善鑄造性能。但稀土的球化作用較鎂弱，單純用稀土作球化劑時(shí)，石墨球不夠圓整。稀土鎂合金(其中鎂、稀土含量均小于10%，其余為硅和鐵)綜合了稀土和鎂的優(yōu)點(diǎn)，而且結(jié)合了我國的資源特點(diǎn)，用它作球化劑作用平穩(wěn)、節(jié)約鎂的用量，還能改善球鐵的質(zhì)量。球化劑的加入量一般為鐵水質(zhì)量的1.0%~1.6%。

孕育劑：促進(jìn)鑄鐵石墨化，防止球化元素造成的白口傾向，使石墨球圓整、細(xì)化，改善球鐵的力學(xué)性能。常用的孕育劑為含硅75%的硅鐵，加入量為鐵水質(zhì)量的0.4%~1.0%。由于球化元素有較強(qiáng)的白口傾向，故球墨鑄鐵不適合鑄造薄壁小件。

球化處理：以沖入法最為普遍，如圖1-50所示。將球化劑放在鐵液包的堤壩內(nèi)，上面鋪硅鐵粉和稻草灰，以防球化劑上浮，并使其緩慢作用。開始時(shí)，先將鐵液包容量2/3左右的鐵液沖入包內(nèi)，使球化劑與鐵液充分反應(yīng)。爾后，將孕育劑放在沖天爐出鐵槽內(nèi)，用剩余的1/3包鐵液將其沖入包內(nèi)，進(jìn)行孕育。

球化劑的用量直接影響殘余鎂量的多少。如果球化劑加入量過多,就會引起殘余鎂量過多,雖然不致于影響球化合格率(球徑大小仍屬正常),但是它會增加收縮,引起脆性。同時(shí)由于原鐵液含錳量偏高,球化劑加入量過多,較易出現(xiàn)碳化物,白口傾向嚴(yán)重,導(dǎo)致球數(shù)合格率的下降;如果球化劑加入量過少,就會導(dǎo)致殘余鎂量不足,影響球化的合格率,球數(shù)合格率也會降低。表1是在正常試驗(yàn)情況下的結(jié)果,并說明如下:①球化劑加入量1 4%時(shí),由于殘余鎂量不足,出現(xiàn)蠕蟲狀石墨;②加入量1 8%時(shí),由于殘余鎂量過多,出現(xiàn)碳化物,導(dǎo)致球數(shù)下降,不過二者球徑大小仍合乎要求;③球化合格率非球化率。