球墨鑄鐵球化不良的預(yù)防及改進(jìn)措施

屈紅宇，靳存文，徐清軍，張學(xué)魁

河南省金太陽精密鑄業(yè)股份有限公司 河南新鄉(xiāng) 453000

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

在球墨鑄鐵件的生產(chǎn)過程中，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，要求同一爐產(chǎn)品附鑄試塊的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率及球化率必須在材質(zhì)牌號(hào)要求的范圍內(nèi)，這一要求在理化檢驗(yàn)規(guī)范中必須嚴(yán)格控制，特別是試塊球化率不合格，我們都要看鑄件本體金相，如果鑄件本體金相球化率達(dá)不到90%以上，鑄件就必須報(bào)廢，這會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

2019年2月中旬，我公司理化室在常規(guī)隨爐附鑄試塊拉伸試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)球墨鑄鐵試塊抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率有不合格現(xiàn)象（見表1），從試樣上截取的金相塊球化率也只有65%～80%，不合格（見圖1），我們馬上檢測(cè)本體金相，結(jié)果一部分鑄件本體金相球化率只有70%～85%，因此性能不合格的鑄件必須報(bào)廢。

圖1 金相塊球化率

2 球化不良分析

球化不良現(xiàn)象出現(xiàn)后，我廠加強(qiáng)了原鐵液和球化處理后的鐵液中硫的檢測(cè)，以及對(duì)回爐料使用的控制，防止此類問題發(fā)生。

要想生產(chǎn)高質(zhì)量的球墨鑄鐵件，球化率必須達(dá)到90%以上。通過長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)并參考相關(guān)文獻(xiàn)資料，我們認(rèn)為影響球化率的主要因素有以下幾個(gè)方面。

表1 QT450-10球墨鑄鐵件性能檢驗(yàn)結(jié)果

（1）殘留鎂量或稀土量過低 球化劑要有足夠的加入量，在球化處理時(shí)，應(yīng)盡量降低鎂的燒損，提高球化劑吸收率，如采用蓋包球化等。

（2）孕育作用不強(qiáng)或衰退 孕育衰退產(chǎn)生的原因主要與孕育劑加入量少或孕育工藝不完善有關(guān)。由于鎂的存在是球化的必要條件，而充分的孕育處理是促進(jìn)石墨化的保證，因此只講球化處理而不重視孕育處理，是生產(chǎn)不出高質(zhì)量球墨鑄鐵的。

防止孕育衰退的措施：孕育劑的選用和加入量要適當(dāng)，使用含鋇、鈣的長(zhǎng)效孕育劑，采用二次孕育、隨流孕育的復(fù)合措施。

（3）干擾元素含量過高

1）原鐵液S含量高：S是反球化元素，在球化反應(yīng)時(shí)消耗球化劑中的Mg、Re，阻礙石墨化，降低球化率。硫化物夾渣如不能排除干凈還會(huì)造成鐵液回硫，再次消耗球化元素，加快球化衰退，進(jìn)一步影響球化率。因此，實(shí)際生產(chǎn)過程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程。

防止措施：為了達(dá)到高的球化率，應(yīng)控制原鐵液wS在0.02%以下。

2）反球化元素過量：嚴(yán)格控制反球化元素，特別是鈦和鉛的含量。

防止措施：選用高純生鐵，控制廢鋼和生鐵中的反球化元素。

（4）鐵液溫度過高或過低 球化鐵液溫度過高，覆蓋劑不能壓實(shí)，致使球化劑熔化速度過快從而造成燒損過多。但球化鐵液溫度低于1390℃時(shí)，合金不易熔化，球化反應(yīng)不完全，球化級(jí)別難以達(dá)到要求。另外，在球化劑上浮過程中，由于鐵液溫度低不能迅速地將球化劑熔化吸收，致使球化劑上浮到鐵液液面熔化燃燒。

防止措施：鐵液溫度應(yīng)控制在工藝要求范圍內(nèi)。

3 整改措施與效果

鑄件球化不良問題出現(xiàn)后，我公司技術(shù)、質(zhì)量、理化室等部門共同分析，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際定出了整改措施。

1）規(guī)范操作規(guī)程，控制澆注時(shí)間。

2）調(diào)整開爐次序，第一爐熔煉灰鑄鐵，利用球墨鑄鐵包澆注 （延長(zhǎng)澆包的烘烤時(shí)間）。

3）球化包結(jié)構(gòu)不合理，控制高徑比，重新利用原球化包。

4）控制原鐵液的硫含量和回爐料的使用量。

5）鐵液中含有過量的反球化元素，因此對(duì)微量元素鉛、鈦、錫等進(jìn)行控制。

采用上述整改措施后，試塊、本體的金相球化率為80%左右，還是不合格，同時(shí)我們檢測(cè)了原鐵液中的wS為0.025%～0.026%，超出我廠規(guī)定的≤0.020%。生產(chǎn)高品質(zhì)的球墨鑄鐵，其原始鐵液的含硫量，國(guó)外一般都控制在0.020%以內(nèi)，高于此量都必須進(jìn)行脫硫處理。由于冬天樹脂砂造型用的固化劑中總酸和游離硫酸的含量比其他季節(jié)高，也就是硫含量較高，滲透到澆道和鑄件表面會(huì)造成回爐料中的硫偏高。硫是反球化元素，它與鎂有很強(qiáng)的親和力，反應(yīng)生成MgS，從而消耗了有效鎂量，造成鐵液中游離鎂含量不足，因而導(dǎo)致球化不良，此時(shí)需要多加球化劑才能保證球化效果。因此，我們將球化劑加入量由原來的1%增加到1.1%，經(jīng)過生產(chǎn)跟蹤檢測(cè)，附鑄試塊、本體的球化率都達(dá)到了90%以上（見圖2），球化不良現(xiàn)象沒有了。

圖2 改進(jìn)后殼體的球化率

4 結(jié)束語

產(chǎn)生球化不良的影響因素很多，有技術(shù)上的問題、有操作上的問題、也有管理上的問題，因此在生產(chǎn)中要嚴(yán)格控制、消除各方面造成球化不良的原因，才能獲得高質(zhì)量的球墨鑄鐵。