鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵配料研究

韓廷意

（嘉祥縣興元農(nóng)業(yè)機(jī)械廠，山東嘉祥 272400）

我廠主要生產(chǎn)工程機(jī)械QT450-10 球墨鑄鐵零件，鑄件質(zhì)量在0.5～50 kg 之間，形狀、壁厚差別較大，球化率3 級(jí)以上，質(zhì)量要求較高。鑄造車(chē)間現(xiàn)有半自動(dòng)造型線(xiàn)、1 t 中頻感應(yīng)電爐、爐前鐵液成分快速測(cè)定儀、金相顯微鏡、臺(tái)式硬度計(jì)、材料拉伸試驗(yàn)機(jī)等設(shè)備。

1 問(wèn)題的提出

1.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

我廠鑄造QT450-10 球墨鑄鐵爐料配比用原生鐵較多，廢鋼（100 kg/爐）較少，我廠結(jié)構(gòu)件車(chē)間下腳料（廢鋼）、鑄件加工車(chē)間的球鐵屑剩余過(guò)多。為充分利用現(xiàn)有原料、降低鑄件成本，必須研究新的爐料配比，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有回爐料、廢鋼的多少來(lái)適時(shí)更換配方。

1.2 理論依據(jù)

對(duì)鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵來(lái)說(shuō),其化學(xué)成分是根本。生產(chǎn)時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循高碳當(dāng)量，高碳、低硅、低錳、低硫、低磷的原則；一般碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：3.6%～3.9%,終硅量控制在2.4%～2.9%之間,原鐵液中硅含量1.6%～1.9%，則鐵液球化前碳當(dāng)量控制在4.1%～4.4%，鐵液球化后澆注前碳當(dāng)量控制在4.4%～4.8%；錳控制在0.2%以下,磷控制在0.1%以下,硫控制在0.02%以下。

1.3 原料成分

原料成分見(jiàn)表1～表3。為此，我們做了使用大量廢鋼、大量回爐料（包括球鐵屑）兩類(lèi)爐料配比進(jìn)行研究。

表1 回爐料、球鐵屑成分（均值） %

表2 球化劑成分 %

表3 廢鋼成分（均值） %

2 使用大量廢鋼和回爐料的爐料配比

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

我們采取了不用原生鐵的爐料配比，廢鋼450 kg，比例39.1%；回爐料600 kg，球鐵屑100 kg，比例60.9%，5-8 稀土鎂球化劑14 kg，1.22%。首先要進(jìn)行增碳劑估算，待爐前鐵液成分快速測(cè)定后再確定是否增碳，硅鐵加入量：

C：39.1%×0.20%＋60.9%×3.8%=2.39%

增碳劑加入量（取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為1.4）：

（3.8%－2.39%）×1 150×1.4=22.7（kg）

爐料充分熔化后，做爐前鐵液成分快速測(cè)定，結(jié)果如下：

C：3.64%，Si：1.73%;碳當(dāng)量CE：4.21;不需增碳。

硅鐵（含硅量75%）添加量：（2.1－1.73）×20=7.4（kg），式中1.73 為爐前鐵液成分快速測(cè)定儀Si 顯示數(shù)；該公式為經(jīng)驗(yàn)公式。

廢鋼和回爐料爐料配比表見(jiàn)表4。

表4 廢鋼和回爐料爐料配比表 kg

用測(cè)溫槍測(cè)定鐵液溫度為1 520℃時(shí)，鐵液倒入球化包球化。球化后分5 小包進(jìn)行澆注，分包時(shí)每小包加入0.5 kg 硅鐵進(jìn)行二次孕育。

2.2 檢測(cè)結(jié)果

每小包最后澆注的工件做金相檢驗(yàn)，每小包做一拉力試棒。檢查結(jié)果：球化率2～3 級(jí)，抗拉強(qiáng)度≥460 MPa，延伸率≥12%，符合要求。

3 使用大量回爐料的爐料配比

3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

我們依然采取了不用原生鐵的爐料配比，廢鋼250 kg，比例21.7%；回爐料500 kg，球鐵屑400 kg，比例78.3%，5-8 稀土鎂球化劑14 kg，1.22%。首先要進(jìn)行增碳劑估算，待爐前鐵液成分快速測(cè)定后再確定是否增碳，硅鐵加入量：

C：21.7%×0.20%＋78.3%×3.8%=2.98%

增碳劑加入量（取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為1.4）：（3.8%－2.98%）×1 150×1.4=13.2（kg）

爐料充分熔化后，做爐前鐵液成分快速測(cè)定，結(jié)果如下：

C：3.62%，Si：2.09%;碳當(dāng)量CE：4.31;不需增碳。

硅鐵（含硅量75%）添加量：（2.1－2.09）×20=0.2（kg），式中2.09 為爐前鐵液成分快速測(cè)定儀Si 顯示數(shù)；該公式為經(jīng)驗(yàn)公式。硅鐵添加量低于2 kg 時(shí)按2 kg 添加。

廢鋼和回爐料爐料配比見(jiàn)表5。

表5 廢鋼和回爐料爐料配比表 kg

用測(cè)溫槍測(cè)定鐵液溫度為1 520℃時(shí)，鐵液倒入球化包球化。球化后分5 小包進(jìn)行澆注，分包時(shí)每小包加入0.5 kg 硅鐵進(jìn)行二次孕育。

3.2 檢測(cè)結(jié)果

每小包最后澆注的工件做金相檢驗(yàn)，每小包做一拉力試棒。檢查結(jié)果：球化率2～3 級(jí)，抗拉強(qiáng)度≥460 MPa，延伸率≥12%，符合要求。

4 結(jié)論

在原料化學(xué)成分穩(wěn)定的情況下，只要控制好含碳量、碳當(dāng)量、硅含量，就可以使用大量廢鋼和回爐料、球鐵屑做鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵，產(chǎn)品質(zhì)量合格。尤其是調(diào)整配比后就可以及時(shí)地消化企業(yè)現(xiàn)有的廢鋼和回爐料、球鐵屑，不用新生鐵，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下能大幅度降低生產(chǎn)成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]張伯明等：鑄造手冊(cè)第1 卷鑄鐵[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.1:338-345.

[2]吳德海,錢(qián)立,胡家驄.灰鑄鐵球墨鑄鐵及其熔煉[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2006:122-129.