鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵件的質(zhì)量控制

何 勇

（安徽軍工集團(tuán)控股有限公司，安徽 合肥 230001）

公司是采用中頻感應(yīng)電爐熔煉和迪砂造型線生產(chǎn)鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵件的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，其主導(dǎo)產(chǎn)品為高鐵、消防設(shè)備上的配件，產(chǎn)品多為薄小件，材質(zhì)為QT450-10，通過多年的努力和生產(chǎn)實踐，生產(chǎn)出品質(zhì)合格穩(wěn)定的鑄態(tài)鐵素體球鐵件，滿足了客戶的需求，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 原材料的選擇

1.1 鑄造生鐵

公司生產(chǎn)鑄態(tài)鐵素體球鐵件以鑄造生鐵為主要原材料，要求高碳、低硅、低錳、低磷、低硫，且干擾元素和其他形成碳化物的元素總量均小于0.1%，通過實踐，選用山西生產(chǎn)的Q10 或Q12 球鐵生鐵滿足生產(chǎn)要求，生產(chǎn)過程中要穩(wěn)定供貨渠道，切忌亂采購和盲目使用，否則，會帶來不良效果。

1.2 回爐鐵

回爐鐵選用本單位生產(chǎn)的同材質(zhì)牌號的球鐵澆冒口和廢鑄件，杜絕使用從市場上采購的廢鑄鐵件。

1.3 廢鋼

廢鋼主要用來調(diào)整鐵液中的碳含量，選擇成分明確、來源穩(wěn)定的無銹或少銹的錳含量≤0.4%的碳素鋼，杜絕使用來歷不明的廢鋼或合金鋼。

2 化學(xué)成分的設(shè)計

球鐵的化學(xué)成分與它的組織、力學(xué)性能和鑄造性能有很大關(guān)系。鑄態(tài)球鐵化學(xué)成分的設(shè)計主要是根據(jù)鑄件特點、大小、壁厚、復(fù)雜程度來綜合考慮碳、硅含量的匹配，而錳、磷、硫含量是在選擇原材料時加以控制。

生產(chǎn)上采用“高碳、低硅、大孕育量”的方法生產(chǎn)鑄態(tài)鐵素體球鐵，碳當(dāng)量選擇上限以不使鑄件出現(xiàn)石墨飄浮，下限不出現(xiàn)白口現(xiàn)象為準(zhǔn)則，實際生產(chǎn)中，碳當(dāng)量控制在4.4%～4.6%.鐵液化學(xué)成分見表1。其中終硅量中，除球化劑帶入硅量外，剩余的硅量均以孕育硅的形式帶入，不得在爐內(nèi)增硅。

表1 鐵液化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

3 球化及孕育處理

3.1 球化處理

球化處理是球鐵生產(chǎn)中很重要的一個環(huán)節(jié)，由于采用中頻電爐熔煉和選用低硫的生鐵，因此，生產(chǎn)上選用低稀土和較高含鎂量的稀土硅鐵鎂合金（FeSiMg8Re3）球化劑，為保證球化處理成功，在操作控制上應(yīng)注意：

1）應(yīng)購置球化專用包，如果自制，球化鐵水包搪好后的內(nèi)腔高度與內(nèi)徑之比值應(yīng)為1.2～1.5，包底應(yīng)搪凹坑式或堤壩式，其大小應(yīng)占包底的2/5～1/2.

2）球化劑的粒度要合適，切忌久放或受潮，不要在紅熱的狀態(tài)下放入球化劑，以防氧化。我們選用的粒度為5 mm ～15mm.

3）鐵液計量應(yīng)準(zhǔn)確，采用電子秤，計量誤差＜5%；球化劑的加入量為1.3%～1.5%；出鐵溫度為1480 ℃～1520 ℃.

4）嚴(yán)格球化處理過程。我們采用堤壩式?jīng)_入法球化處理方法。球化劑放入靠近爐體一側(cè)的堤壩內(nèi)，上面覆蓋約總量1/3 的孕育劑，粒度為3 mm ～8 mm，用平頭鐵錘子錘平，上面再覆蓋一層無銹、無油、干燥的球鐵屑（或覆蓋約8 mm 厚度的鋼板），再撒上珍珠巖。一次出夠量的鐵水，當(dāng)包內(nèi)鐵水量達(dá)到1/3～1/2 高度時開始起爆沸騰，反應(yīng)時間大于全部鐵水沖入的時間，總反應(yīng)時間控制在1 min～2 min.沸騰結(jié)束后，應(yīng)立即攪拌扒渣，然后將約占總量不到2/3 的孕育劑放入鐵水表面作為二次浮硅孕育，緊接著加入覆蓋集渣劑。

3.2 孕育處理

孕育處理是生產(chǎn)鑄態(tài)鐵素體球鐵中的重要環(huán)節(jié)。我們選用含鋇4%～6%的鋇硅鐵孕育劑，通過孕育處理消除因球化處理造成的白口傾向，促進(jìn)石墨析出，提高球化率，細(xì)化石墨球。我們在球化處理過程中已采取兩次孕育方式，為了強化孕育效果，在轉(zhuǎn)包澆注時又在包內(nèi)加入0.2%～0.3%的粒度為0.5 mm～1 mm 的孕育劑作為第三次澆包瞬時孕育。實踐表明是可行的，孕育效果良好。

3.3 爐前檢驗

1）三角試片法

三角試片尺寸為25 mm（底面寬）×50 mm（高）×120 mm（長），濕型臥澆，待試樣表面顯暗紅色后取出底部向下淬入水中，擊斷觀察斷口，當(dāng)斷口呈鋸齒狀，銀灰色，兩側(cè)有縮凹，中心有縮松，晶粒細(xì)、致密，試片尖部無白口或?qū)挾刃∮? mm ～2 mm 白口，表明球化孕育良好。

2）爐前采用爐前檢測儀，快速測出球鐵主要化學(xué)成分、球化級別及力學(xué)性能。爐前控制球化級別1～2 級，低于2 級要查找原因，在下次球化孕育處理時要采取措施。

4 澆注過程

1）澆注溫度。為減少鑄件因澆注溫度原因而產(chǎn)生氣孔、澆不足、冷隔等鑄造缺陷所造成的廢品，將澆注溫度控制在1340 ℃～1360 ℃.

2）澆注時間。為防止球化及孕育衰退，每包鐵水必須在6 min 內(nèi)澆注完畢。

3）澆注時應(yīng)有人擋渣和引火。

5 生產(chǎn)監(jiān)控效果

1）采用上述生產(chǎn)技術(shù)和質(zhì)量控制措施后，幾年來生產(chǎn)鑄態(tài)QT450-10 高鐵及消防設(shè)備上的配件達(dá)萬噸以上，球化合格率98%以上，鑄件合格率達(dá)95%以上。

2）根據(jù)合同要求，按批次抽檢試樣力學(xué)性能和金相組織（自檢），同時按爐次自檢化學(xué)成分，檢查結(jié)果歸納如表2.符合產(chǎn)品要求。

表2 試樣力學(xué)性能、金相組織和化學(xué)成分