球化處理及孕育處理-嚴(yán)格控制
日期：2022-08-16 瀏覽次數(shù)：
嚴(yán)格控制鐵液純凈度和成分精確度嚴(yán)格控制優(yōu)質(zhì)原輔材料的質(zhì)量，提高鐵液鐵液純凈度和成分精確度是穩(wěn)定生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)球墨鑄鐵件的基礎(chǔ)。鐵液質(zhì)量是影響鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵因素，必須高度重視鐵液常規(guī)成分（C、Si、Mn、P、S）的控制，同時(shí)要嚴(yán)格精確控制微量元素和非金屬夾雜。爐料中帶來的這些干擾元素和夾雜元素將對球墨鑄鐵產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)在：
（1）形成碳化物 Ti、Cr、V、B 等都是強(qiáng)碳化物形成元素，易于傾向在晶界上偏析形成碳化物，嚴(yán)重減低鑄鐵韌性。
（2）影響石墨球化 O、S、N 易消耗球化元素，與材料反應(yīng)形成氧化物、硫化物或氮化物；Ti、Pb、As、Te、Sn、B 各元素的干擾作用能夠疊加，影響石墨形狀，嚴(yán)重導(dǎo)致石墨畸變。因此，球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝中必須嚴(yán)格規(guī)定鐵液中的成分構(gòu)成、合金元素及干擾元素的含量。
為了保證鑄件的低溫沖擊韌度。大型鑄鐵件鑄造規(guī)范規(guī)定： w （Mn）＜0.25%、 w （Cr）＜0.06%、 w （Mo）＜0.05%、 w （Ti）＜0.06%、 w （V）＜0.06%。
ADI 微量干擾元素最大控制值和范圍見表 1。
（1）采用高純度生鐵 鑄鐵的主要原料來自鑄造生鐵，生鐵是由鐵礦石經(jīng)高爐冶煉而來，鐵礦石中出微量元素 Ti、Te、As、Pb、V、Sn、Al 等作為伴生元素遺留到生鐵中。我國的優(yōu)質(zhì)鑄造生鐵中除 Ti 含量偏高外，其他微量元素含量一般均較低。獲得高純生鐵的途徑有兩條：一是采用優(yōu)質(zhì)鐵礦石資源，優(yōu)化高爐冶煉工藝生產(chǎn)高純度鑄造生鐵；二是采用氧化法冶煉工藝生產(chǎn)高純度鑄造生鐵（南非高純鑄造生鐵就是采用氧化法冶煉工藝）。
（2）感應(yīng)爐熔煉優(yōu)質(zhì)廢鋼 + 增碳工藝 采用中頻感應(yīng)電爐熔煉優(yōu)質(zhì)廢鋼，然后進(jìn)行增碳，生產(chǎn)高品質(zhì)球墨鑄鐵，需要注意的是廢鋼來源復(fù)雜，質(zhì)量不穩(wěn)定，必須密切控制來料渠道，嚴(yán)格進(jìn)行廢鋼檢驗(yàn)分類，使用低碳、低合金含量的高純度廢鋼，增加廢鋼的使用比例，稀釋生鐵的干擾元素影響，確保鐵液的穩(wěn)定質(zhì)量。也有資料介紹在資源優(yōu)勢的條件下，利用高純度生鐵來稀釋廢鋼，降低廢鋼中的微量元素的含量。
（3）預(yù)處理及惰性氣體凈化工藝 對鐵液進(jìn)行吹氣處理，可有效去除其中 O、H 的氣體和氧化物夾雜，有效提高鐵液質(zhì)量。通常是通過設(shè)置在包底、爐底透氣塞或透氣磚進(jìn)行吹氬或吹氮精煉。隨著感應(yīng)電爐的普遍應(yīng)用，對鑄件的內(nèi)外質(zhì)量要求越來越高，對鑄鐵的冶金質(zhì)量、夾雜物含量要求也更高，球化處理前對鐵液進(jìn)行預(yù)處理來提高冶金質(zhì)量的工藝已廣泛引起重視，相應(yīng)技術(shù)正處于研究應(yīng)用之中。
（4）采用優(yōu)質(zhì)鑄造材料 嚴(yán)格控制生鐵、變質(zhì)（預(yù)處理、球化處理、孕育等）合金質(zhì)量，避免帶入非金屬夾雜造成的鐵液不純和不均勻。例如：使用低氧化鎂（＜1%）球化劑，減少夾雜、提高球化率；采用中間合金，避免使用高純的高熔點(diǎn)或低熔點(diǎn)金屬元素，解決合金的溶解和均勻性問題。
（5）利用稀土元素合金中和微量元素產(chǎn)生的不良影響 使用稀土元素合金對鐵液進(jìn)行復(fù)合孕育處理，可有效地消除過冷石墨，改善石墨形態(tài)和基體組織，減少鑄鐵白口傾向。
載自現(xiàn)代鑄鐵技術(shù)
（1）形成碳化物 Ti、Cr、V、B 等都是強(qiáng)碳化物形成元素，易于傾向在晶界上偏析形成碳化物，嚴(yán)重減低鑄鐵韌性。
（2）影響石墨球化 O、S、N 易消耗球化元素，與材料反應(yīng)形成氧化物、硫化物或氮化物；Ti、Pb、As、Te、Sn、B 各元素的干擾作用能夠疊加，影響石墨形狀，嚴(yán)重導(dǎo)致石墨畸變。因此，球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝中必須嚴(yán)格規(guī)定鐵液中的成分構(gòu)成、合金元素及干擾元素的含量。
為了保證鑄件的低溫沖擊韌度。大型鑄鐵件鑄造規(guī)范規(guī)定： w （Mn）＜0.25%、 w （Cr）＜0.06%、 w （Mo）＜0.05%、 w （Ti）＜0.06%、 w （V）＜0.06%。
ADI 微量干擾元素最大控制值和范圍見表 1。
表 1 ADI 微量雜質(zhì)元素最大控制值和范圍
獲得高純凈度鐵液的主要措施：
（1）采用高純度生鐵 鑄鐵的主要原料來自鑄造生鐵，生鐵是由鐵礦石經(jīng)高爐冶煉而來，鐵礦石中出微量元素 Ti、Te、As、Pb、V、Sn、Al 等作為伴生元素遺留到生鐵中。我國的優(yōu)質(zhì)鑄造生鐵中除 Ti 含量偏高外，其他微量元素含量一般均較低。獲得高純生鐵的途徑有兩條：一是采用優(yōu)質(zhì)鐵礦石資源，優(yōu)化高爐冶煉工藝生產(chǎn)高純度鑄造生鐵；二是采用氧化法冶煉工藝生產(chǎn)高純度鑄造生鐵（南非高純鑄造生鐵就是采用氧化法冶煉工藝）。
（2）感應(yīng)爐熔煉優(yōu)質(zhì)廢鋼 + 增碳工藝 采用中頻感應(yīng)電爐熔煉優(yōu)質(zhì)廢鋼，然后進(jìn)行增碳，生產(chǎn)高品質(zhì)球墨鑄鐵，需要注意的是廢鋼來源復(fù)雜，質(zhì)量不穩(wěn)定，必須密切控制來料渠道，嚴(yán)格進(jìn)行廢鋼檢驗(yàn)分類，使用低碳、低合金含量的高純度廢鋼，增加廢鋼的使用比例，稀釋生鐵的干擾元素影響，確保鐵液的穩(wěn)定質(zhì)量。也有資料介紹在資源優(yōu)勢的條件下，利用高純度生鐵來稀釋廢鋼，降低廢鋼中的微量元素的含量。
（3）預(yù)處理及惰性氣體凈化工藝 對鐵液進(jìn)行吹氣處理，可有效去除其中 O、H 的氣體和氧化物夾雜，有效提高鐵液質(zhì)量。通常是通過設(shè)置在包底、爐底透氣塞或透氣磚進(jìn)行吹氬或吹氮精煉。隨著感應(yīng)電爐的普遍應(yīng)用，對鑄件的內(nèi)外質(zhì)量要求越來越高，對鑄鐵的冶金質(zhì)量、夾雜物含量要求也更高，球化處理前對鐵液進(jìn)行預(yù)處理來提高冶金質(zhì)量的工藝已廣泛引起重視，相應(yīng)技術(shù)正處于研究應(yīng)用之中。
（4）采用優(yōu)質(zhì)鑄造材料 嚴(yán)格控制生鐵、變質(zhì)（預(yù)處理、球化處理、孕育等）合金質(zhì)量，避免帶入非金屬夾雜造成的鐵液不純和不均勻。例如：使用低氧化鎂（＜1%）球化劑，減少夾雜、提高球化率；采用中間合金，避免使用高純的高熔點(diǎn)或低熔點(diǎn)金屬元素，解決合金的溶解和均勻性問題。
（5）利用稀土元素合金中和微量元素產(chǎn)生的不良影響 使用稀土元素合金對鐵液進(jìn)行復(fù)合孕育處理，可有效地消除過冷石墨，改善石墨形態(tài)和基體組織，減少鑄鐵白口傾向。
載自現(xiàn)代鑄鐵技術(shù)
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