球铁提高球化率的工艺措施.docx

Word版本下载可任意编辑】 球铁提高球化率的工艺措施 国内普通球墨铸铁铸件的球化级别要求到达4级以上，（即球化率70%，）一般铸造厂到达的球化率为85%左右近年来，随着球墨铸铁生产的发展，尤其是在风电铸件生产和铸件质量要求较高的行业，要求球化级别到达2级，即球化率到达90%以上笔者公司通过对QT400-15原采用的球化、孕育处理工艺以及球化剂、孕育剂开展分析、改良，使球墨铸铁的球化率到达了90%以上 1、原生产工艺 原生产工艺：熔炼设备采用2.0T中频炉和1.5T工频炉；QT400-15原铁液成分为ω（C）=3.75%~3.95%、、ω（Si）=1.4%~1.7%、ω(Mn)≤0.40%、ω（P）≤0.07%、ω（S）≤0.035%；球化处理所用球化剂为1.3%~l.5%的RE3Mg8SiFe合金；孕育处理所用孕育剂为0.7%~0.9%的75SiFe-C合金球化处理采用两次出铁冲入法：先出铁55%~60%，开展球化处理，然后参加孕育剂，再补加其余铁液由于球化、孕育采用传统的方式，用25 mm厚的单铸楔形试块检测得到的球化率一般在80%左右，即球化级别3级 2、提高球化率的试验方案 为提高球化率，对原来的球化和孕育处理工艺开展了改良，主要措施是：增大球化剂和孕育剂参加量、净化铁液、脱硫处理等。

球化率仍然采用25 mm的单铸楔形试块开展检测，具体方案如下： （1）分析原工艺球化率偏低的原因，曾认为是球化剂用量较少，故将球化剂参加量由1.3%~1.4%增加到1.7%，但球化率并未到达要求 （2）另一种猜测是认为球化率偏低可能是由于孕育不良或孕育衰退引起，因而试验加大孕育剂量，由0.7%~0.9%增加到1.1%，球化率亦未到达要求 (3)继续分析认为铁液夹杂较多、球化干扰元素偏高等可能是造成球化率偏低的原因，因而对铁液开展高温净化，高温净化温度一般控制在1 500±10℃，但其球化率仍未突破90% (4) ω（S）量高严重消耗球化剂量并加速球化衰退，因此增加脱硫处理，将原铁液ω（S）量从原来的0.035%降低到0.020%以下，但球化率也只到达86% 以上4种方案的试验结果如下表1所示，楔形试块的组织和力学性能均未到达要求 3、最后采用的改良方案 3.1具体改良措施 原材料采用生铁、无锈或少锈的废钢和回炉料； 对原铁液开展炉外加纯碱（Na2CO3）脱硫；采用福士科390预处理剂在包内开展预脱氧处理；采用福士科球化剂开展球化处理；采用碳化硅和硅铁联合孕育。

新工艺原铁液成分控制：ω（C）=(3.70%~3.90%、ω（Si）=0.80%~1.20%、ω（Mn）≤0.30%、ω（P）≤0.05%、ω（S）≤0.02%当原铁液ω（S）量超过0.02%时，采用工业用纯碱开展炉前脱硫处理，因脱硫反应是吸热反应，要求脱硫温度控制在1500℃左右，纯碱参加量根据炉前熔清时的ω（S）量高低控制在1.5 % ~2.5 %同时，球化处理包采用普通的堤坝式处理包，首先把福士科NODALLOY7RE牌号球化剂1.7%参加包底堤坝一侧，扒平压实，用0.2%的粉末状碳化硅和0.3%的小块状75SiFe先后覆盖一层，捣实后用压铁盖上，在铁液包的另一侧参加0.3%的福士科390孕育剂出铁时首先冲入总铁液量的55%~60%，待球化反应完毕后，参加1.2%的75SiFe-C孕育剂后冲入剩余铁液，扒渣浇注 3.2试验结果 原铁液脱硫前后的的成分见表2、表3，25mm单铸楔形试块对应的力学性能和金相组织见表4，金相组织中球化率的评定方法采用金相图像分析系统自动检测 4、结果分析 4.1主要元素对球化率的影响 C、Si：C能促进石墨化，减少白口倾向，但ω（C）量高会使CE过高而容易产生石墨漂浮，一般控制在3.7%~3.9%。

Si能加强石墨化能力，消除渗碳体Si以孕育剂的方式参加时，可大大降低铁液的过冷能力为了提高孕育效果，原铁液的ω（Si）量从原来的1.3% ~1.5%降到0.8%~1.2%，ω（Si终）量控制在2.60%~3.00% Mn：在结晶过程中，Mn增加铸铁的过冷倾向，促进形成碳化物(FeMn)3C在共析转变过程中，Mn降低共析转变温度，稳定并细化珠光体Mn对球化率没有太大的影响因受原材料的影响，一般控制ω（Mn）2CO3=Na2O CO2↑： 生成的Na2O又与铁液中硫化合生成Na2S，（Na2O） =（Na2S） （FeO）Na2CO3分解析出CO2引起铁液剧烈搅动，促进脱硫过程开展纯碱渣极易流动、很快上浮，脱硫反应时间很短，脱硫后应及时扒渣，否则会回硫 4.3预脱氧处理、球化处理及孕育处理 福士科390预处理剂在包内起到预脱氧处理的作用，同时增加石墨形核核心、增加单位面积石墨球数，还可以提高Mg的吸收率，大幅度提高抗衰退能力，提高球化率福士科孕育剂含ω（Si）=60%~70%、ω（Ca）=0.4%~2.0%、ω（Ba）=7%~11%，其中Ba可以延长有效孕育时间。

选用福士科球化剂牌号为NODALLOY7RE，其ω（Si）=40%~50%、ω（Mg）=7.0% ~ 8.0%、ω（RE）=0.3%~1.0%、ω（Ca）=1.5%~2.5%、ω（Al）<1.0%由于铁液经过了脱硫和预脱氧处理，铁液中消耗球化剂的元素大量减少，因此选用了ω（RE）量低的球化剂，以减少RE对球状石墨形态的恶化；起球化作用的元素主要是Mg；Ca和Al可以起到加强孕育的作用 采用碳化硅和硅铁联合孕育处理，碳化硅的熔点在1600℃左右，并在凝固时增加石墨结晶晶核，采用大剂量的硅铁孕育，可以防止球化衰退 5、结论 生产铁素体球墨铸铁，要求球化率到达90%以上时，可以采用以下措施： (1)选用优质炉料，减少炉料中的反球化元素 (2)选用ω（RE）量低的球化剂，减少RE对球状石墨形态的恶化影响 (3)原铁液的ω（S）量应小于0.020%，这样可以减少球化剂的消耗量，特别是硫化渣二次回硫所消耗的球化元素 (4)对铁液开展预脱氧处理，增加单位面积石墨球数，提高球化率，大幅度提高抗衰退能力，延长有效孕育时间 (5)降低原铁液中ω（Si）量，增加球化剂、孕育剂和各种预处理剂的参加量，强化孕育处理。