1、冲天炉和电炉生产的铁水质量差异

1．在冲天炉中熔炼铁水

冲天炉以焦炭为燃料，对固体铁块和其他物料进行预热、熔化、过热和还原。最后，铁水通​​过炉底流入前炉膛。在冲天炉里停留的时间很短球墨铸铁用废钢的作用，大约10分钟。液体往往需要在前炉内停留一段时间。在此停留时间内，有利于熔融金属的形核。虽然冲天炉的出料温度一般在1450℃左右，但铁水通过过热区的瞬间，炉温在1700℃左右。铁水通过过热区的时间虽短，但以小熔滴形式通过，可以获得高温。过热有助于石墨溶解在铁水中，并消除新铁中继承的粗石墨片。碳是铸铁的主要元素，在冶炼过程中经历了减少烧损和吸收的过程。由于铁水滴在热焦炭上，铁水吸收了焦炭中的碳原子球墨铸铁用废钢的作用，所以在整个熔化过程中，碳的吸收大于烧损，最终的碳含量增加。同样，铁水也会吸收焦炭中的部分硫。

在压球化剂进行球化之前，必须先将袋子熨平。由于冲天炉熔化速度快，当浇注第一袋球墨铸铁并加工下一袋时，袋内温度仍然很高，铁水倒入浇注袋冷却较少，所以当再次进行球化处理时，冲天炉内的温度很高。与电炉相比，温度可稍低，对球化工艺质量（球化剂的熔化和吸收、浇注温度）影响很小或没有影响。使用电炉熔化铁水。每炉熔化间隔约为50至60分钟。有时间隔可能会更长。钢包内热量散发时间长，钢包内温度低。球化后，钢包内铁水温度下降约80%。 ℃，冬季气温可能下降较多，所以用电炉熔化铁水加工球墨铸铁时，炉温应高于冲天炉的温度。

2、电炉熔化铁水对材料性能的影响

我们知道，电炉是用来熔炼炉料的。感应线圈通过传​​导产生磁场，从而在电荷中产生涡流。涡流产生热量来熔化炉料。

(1)对“自发晶核”的影响

废钢的熔点比铸铁高，增碳剂的熔点也更高。废钢在熔化时和熔化后，增碳剂受热，缓慢溶解和扩散，使增碳剂中的碳被钢水侵蚀和吸收。钢水逐渐变成铁水，通常称为“合成铸铁”。由于废钢的熔化温度较高，钢水变成铁水后的过热温度往往较高。在高温下，铁水中的碳很容易氧化成CO，因此有人认为铁水中的碳也是一种“发气元素”。 CO在铁水中的溶解度很小，形成后释放到液面附近的大气中。在生产实践中，我们会发现，当高温钢水倒入钢包时，钢包内会飞出放射状火花（俗称贼花），这可能是高温氧化引起的脱碳现象。

电炉在冶炼铁水的过程中，具有电磁搅拌摩擦的特点。当铁水过热温度高、过热时间长、以及感应电流引起的搅拌摩擦时，铁水中的细晶石墨，即自发晶核和外来晶核，会逐渐溶入铁水中。并消失；或浮于液面。与集渣剂捆扎后从炉内挑出。这样，铁水中在共晶结晶时可作为石墨异晶核的物质大大减少。

硫是铸铁尤其是球墨铸铁中的有害元素。但有资料显示，当硫含量低于0.06%时，硫的一些有益作用就无法发挥出来。铸铁中存在细小、分散的硫化物夹杂物，对石墨的形核和长大能起到积极有益的作用。用废钢和增碳剂经感应炉熔炼而成的合成铸铁的最终硫含量一般不超过0.03%。如果原铁水的硫含量太低，球化剂中的镁将无法与硫结合。过量的残留镁不仅会阻碍石墨化，还会造成铸件产生缩孔、气孔等铸造缺陷。如果减少球化剂的用量，综合考虑可能会影响球化率。

在合成铸铁感应电炉中，由于硫含量低、过热度高、电流的搅拌摩擦等因素，铁水中的石墨化芯大大减少。这种缺乏石墨化结晶核的铁水过冷度高，对孕育处理的响应能力极差。采用常规孕育处理措施很难使铸铁具有符合要求的显微组织。因此，即使化学成分含量完全符合要求，铸件的硬度往往很高，导致机械加工困难。据资料显示：当硫含量从0.02%增加到0.06%时，抗拉强度增加50MPa以上，可提高一级以上，硬度值可提高HB20。进一步增加硫至0.1%，强度和硬度值变化不大。可以看出，灰铸铁中，硫控制在0.06~0.1%（我厂生产的汽车制动鼓材质为HT250，硫控制在0.06-0.1%，0.07～0.09%）。

对了，我们也说说用电炉冶炼“铸铁屑”的事。即使熔炼后的铁屑干净无锈，不需要高温，过热温度也不是很高。但由于电磁搅拌的摩擦和碳、硅的烧损，如果在浇注前将铁屑熔炼，没有进行元素掺合和有效的孕育措施，生产出来的铸件也会具有较高的硬度。

(2)采用电炉冶炼对提高材料织构质量的影响

①在感应炉熔炼中，铁水温度可提高到1570℃以上，并可在高温下长时间保温。在此温度下，可以消除原料中带入的夹杂物以及冶炼过程中形成的夹渣和炉渣。夹杂物浮到铁水表面。对于废钢+增碳剂，尤其是颗粒钢+废钢+增碳剂+回收料，这些材料无论是废钢、颗粒钢还是颗粒铁，大多都具有白色结构，而白色结构具有很强的遗传性。要消除遗传性，需要适当提高熔炼温度，增加保温时间，以便更好地净化铁水，减少铸造缺陷。

②合金元素烧损低，铁水中锰、硅的烧损比冲天炉熔炼低。有利于各元素的控制，稳定化学成分的含量。

③生产球墨铸铁时，硫含量超标会直接影响球墨铸铁的质量。球化程度低、材料强度和韧性差、铸件夹渣等铸造缺陷。用电炉冶炼铸铁时不发生增硫反应。

④用废钢+增碳剂生产合成铸铁。由于废钢夹杂物含量低，成分稳定，添加增碳剂并高温冶炼，消除了炉料的继承性，提高了铁水的纯净度。同时，增碳剂具有培育作用，使石墨化效果更加稳定和突出，铸件的基体组织晶粒会更加均匀和细化，因此生产出的铸造材料的韧性和强度会提高。改善了。

2、扬长避短，优化运营流程

利用废钢生产球墨铸铁的优点之前已经讨论过，这里不再重复。

用电炉冶炼废钢（铁屑）+增碳剂生产球墨铸铁。为了稳定产品质量，就要弥补“短板”，主要是解决金属液凝固结晶时自发晶核少、金属液过冷度高的问题。 、石墨化能力差，铸件硬度高，机械加工不方便。具体的“补短板”操作方法是：

①冶炼后期要注意“自发晶核”的培养。加入适量废钢对铁水进行冷却。同时添加适量的硅铁和细粒增碳剂，覆盖保温剂，降低功率或停电时保温一段时间，以促进细晶石墨的析出。

②出炉或浇注过程中，进行多次孕育处理，补充“异物晶核”。可以添加小颗粒增碳剂、粉碎硅铁粉和复合孕育剂。虽然添加量很小，但促进成核的效果很好。

③如果硫含量太低（特别是生产HT时），可适量添加一些铁硫，但必须控制在要求的范围内。简而言之，优化的操作程序是指：炉料入炉顺序、熔炼时温度和炉外温度的控制、化学成分的选择和控制、强化孕育和处理等。复合接种。

我们的产品是汽车轮毂。造型采用铁型涂砂工艺。材质为QT450-10。其硬度为HB160-210，属于铁素体基体球墨铸铁。但为了便于机械加工，提高生产速度，用户不仅要求材料的抗拉强度和延伸率合格，还要求铸件的硬度≤。

化学成分的选择﹙%﹚：

CE4.6-4.8、C3.6-3.9、Si1.2-1.3（原始）、2.65-2.9（最终）、Mn0.2-0.4、P≤0.05、S≤O.035（原始）、≤0.022（最终），RE（残留）0.02-0.04，Mg（残留）0.03-0.06。

配料表

实际生产中，碳当量控制在中上线，硅力争控制在上线，目的是提高铁水的石墨化能力。

添加充电顺序、操作方法及温度控制

先在炉底加入新铁，然后加入废钢和渗碳剂（根据炉料情况凭经验添加，防止渗碳剂堆积形成高温层）。熔化时加入废钢和增碳剂，尽量在颗粒钢中加入尽可能多的钢。添加前先添加所需增碳剂量的60-70%，最后添加回炉料中。在此期间，为提高增碳剂的吸收率，消除铁水中的遗传性，宜采用大功率高温熔炼。

但上述喂养方式存在两个问题：

①当铁水含碳量达到一定量时，很难再提高铁水含碳量。

②如果在冶炼后期添加颗粒钢，炉内金属液飞溅严重，无法保证安全生产。因此，也可以采用其他的进料顺序。首先将颗粒钢熔化，熔化时将渣舀出。当所需熔化量完成（一般为40-50%）并达到一定温度时，关闭电源，消除炉内“液面”。 “驼峰”使液面稳定，渣会向液面中心聚集，更容易舀出渣。清除炉渣后，可适当添加增碳剂。启动电源大功率熔化，加入废钢和增碳剂直至满炉，加入部分硅铁进行取样分析。

球墨铸铁熔融金属是铁水饱和的Fe-C-Si-O合金溶液。里面有化学反应和反应平衡问题：

2C＋SiO2→Si+2CO

当铁水温度高于平衡温度时，反应向右进行，碳被氧化放出CO来还原碳，这是还原反应。当温度低于平衡温度时，反应向左进行，Si被氧化，形成SiO2黑色渣，这是氧化反应。平衡温度在1390-1420℃之间。因此，推荐球化处理温度在1450±20℃之间。根据以上数据，分析了增碳剂的适宜加热温度。若加热温度高于平衡温度，铁水中碳的氧化损失增大，增碳剂的吸收率降低。当加热温度低于平衡温度时，由于温度较低，增碳剂的溶解和扩散速率降低，因此增碳剂的吸收率也较低。另外，在实际生产操作中，很难将炉温控制在平衡温度线。提高炉温可以加快增碳剂的溶解和扩散，有利于铁水及时吸收碳，缩短碳的氧化时间。尽可能的吸收远远大于损失，也有利于提高熔化速度。因此我们在熔炼前期采用大功率高温熔炼。

由于颗粒钢中含有过多的炉渣，因此在颗粒钢熔化过程中需要使用专用的勺子将炉渣舀出。因此，增碳剂不宜与颗粒钢混合熔炼。待炉料熔化并彻底清理炉渣后，留10%增碳剂作为波动可调空间，其余加入并覆盖保温剂。

待炉内温度升高，增碳剂溶解并被铁水吸收后，清理绝缘剂和炉渣，加入部分硅铁，用绝缘剂覆盖硅铁。硅铁的添加量应为硅的1.2%左右。这是因为废钢和颗粒钢的硅含量很低。添加部分硅铁，首先实现脱氧；其次，缩小后期调整的范围，使作文内容更加准确；第三，保证铁水的成分含量不超过热分析仪的测量范围，避免测量失败。还应注意的是，无论任何阶段需要同时添加增碳剂和硅铁时，都必须先添加增碳剂。待增碳剂熔化、扩散、吸收后，必须添加增碳剂。这是因为硅具有碳排放特性，即硅量的增加降低了碳在铁水中的溶解度。目的仍然是提高增碳剂的吸收率。

综上所述，影响增碳剂吸收的因素有：①增碳剂的质量； ②铁水的碳含量； ③铁水的硅含量； ④炉料和铁水的质量（是否严重氧化）； ⑤炉子操作； ⑥ 添加时间及添加方法； ⑦炉温控制。

当炉温达到1320℃左右时，清理液面炉渣，取出样品倒入上海产“贺利氏”牌热分析仪的样品杯中。取样分析前后，首先清理液面残渣，并添加适量回收料；热分析仪结果出来后，调整原铁水的碳、硅含量。

采取有效措施，强化孕育：所用孕育剂种类有75硅铁、增碳剂、硅钙钡复合孕育剂等。采用增碳剂进行炉内、袋内双重孕育；硅铁用于冲洗孕育和浮硅孕育；从大袋浇注至提升袋时，添加硅钙钡复合孕育剂进行流动孕育。只要热分析仪测得的碳含量不超过上限，出料前（也称预处理或预保温）、球化包底部以及球化反应完成后炉内液位，在球墨铸铁液表面酌情添加一些细颗粒（0.5-1.0mm）渗碳剂。这种增碳剂虽然吸收率较低，但确实能产生大量“异质晶核”促进石墨化，有利于石墨的形成。

球化温度的控制。球化温度根据铸件尺寸、铸件壁厚和材质灵活控制。而且，每个单位都有自己的习惯做法。例如，天元二手材料使用十吨袋来加工球墨铸铁。当包底有一定量的铁水时，为了降低下层铁水的温度，延迟球化剂的爆轰时间，减少反应沸腾，沿途添加“热铁块”袋子的边缘。 ”，也方便冷却浇注大型铸件，效果非常好。天元二手料利用废钢生产球墨铸铁，炉温1550℃。当钢包内铁水达到3/4、停止浇注铁水，让球化包内发生球化反应，当球化反应完成后，炉内剩余的1/4铁水继续升温。包内反应完成并清理浮渣，加入孕育剂后排出炉内剩余的1/4铁水，此时炉内铁水温度已达1570℃。该方法是球化处理，生产出来的铸件内在质量好，无气孔等铸造缺陷，出炉前的熔炼过程要经过先高温后低温的过程。先高温容易消除铁水中的“遗传性”，促进增碳剂的吸收，再适当的低温有利于晶核的再生和球化。处理。在我们的生产实践中，原球化处理温度控制在1560-1570℃（使用光学温度计）。生产出来的铸件硬度比较高，其硬度经常徘徊在左右。有时硬度超标，影响产品。质量。 2010年下半年，球化处理温度逐渐降低，出口温度目前控制在1520℃±10℃左右。

3、产品质量

该产品为QT450-10轮毂。造型采用铁型喷砂工艺。球墨铸铁的球化等级为1-3级，石墨粒度为6-7级。石墨球致密、分布均匀。硬度为HB170-190，硬度很少超过HB170-190。 HB200。对铸件进行切割和取样以进行物理实验。抗拉强度≥（一般在左右），伸长率13%-16%（最高可达22%）。

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演讲嘉宾：鲁向春，制造微联盟创始人，是专业废钢铸造冶炼厂，每年为数十家铸造厂提供废钢铸造技术指导。

培训时间：2017年9月16-17日两天

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培训内容：

1、废钢铸造技术简介

2、渗碳剂在废钢铸造中的作用

三、硅铁在废钢铸造中的作用

4、五种常量元素和微量元素对废钢铸件的影响

5、利用废钢制造铸件的方法

六、废钢铸造中如何使用球化剂、增碳剂、孕育剂

7、废钢铸造原料

8、利用废钢制造灰铁的方法

9、如何利用废钢制造球墨铸铁

注：凡参与研究的铸造厂，均将在制造微联盟信息栏获得为期1个月的信息推广。