解决大型球墨铸铁件特殊问题的方法
大型球墨铸铁件的种类很多，如：大型柴油机机体、大型轮毂、大型球磨机端盖、高炉冷却壁、大型轧机机架、大型注塑机模板、大型汽轮机轴承座、风电设备中的轮毂和核电设备中的底座和废渣罐等。这些部件除了具有标准规定的机械性能外，还具有一些特殊的性能要求，如风电所需的低温冲击韧性铸件，以及许多附加的核渣罐特殊验收标准。 因此，这些铸件的生产必须事先仔细考虑。
1）首先要考虑的是如何获得一个完好、致密、尺寸合格的铸件
大型球墨铸铁件的生产工艺流程与灰铸铁件基本相同，只要根据球墨铸铁件的特点，在比例尺的选择和砂箱的设计上稍作修改即可。铁。
2）其次，针对大型球铁铸件的共同特点，做相应的工作
大型球墨铸铁件的共同特点是非常重。 它们大多需要铁氧体基体，机械性能必须符合标准数据，有时还会增加低温冲击性能要求。
大型球墨铸铁件生产中的特殊问题
由于大型球墨铸铁件冷却速度慢，共晶凝固期长达数小时。 在此期间，将形成球墨铸铁的主体结构。 因此，出现了大截面球墨铸铁或大型球墨铸铁零件所特有的一系列问题。 ：球墨数量少、球墨直径大、球墨变形、石墨上浮、化学成分偏析、晶间碳化物、块状石墨（Chunky Graphite）等问题，长期以来一直备受关注。 虽然形成机制不统一，但已采取初步措施解决具体问题。
另一个重要的问题是如何满足和解决低温冲击韧性的要求？ 问题的巧合在于，解决这两个问题的方向和措施大致相同。
解决大型球铁铸件特有问题的方法
1) 强化冷却加速凝固
关于石墨碎片的成因，普遍接受的理论有两种：一种是球状石墨破碎引起的； 另一种是由于某些合金元素，特别是Ce和La的热流或偏析，降低了奥氏体壳的稳定性。导致球墨的生长模式发生变化和形成。 不管理论还是理论，可以肯定的是，在共晶阶段过长的凝固时间（即缓慢冷却）是形成碎片石墨的直接客观因素。 因此，无论采用何种方法，只要能够缩短凝固阶段的时间，就可以有效防止石墨碎片的出现。
文献中还指出，对于球形油墨的变形存在一个临界冷却速率（0.8 ℃/min）。 石墨的变形有时是一个突然的过程，因此加速冷却，缩短凝固时间，特别是缩短共晶阶段的凝固时间，想方设法将共晶凝固阶段缩短到2h以下，效果显着。 围绕这个原理有很多措施：强制冷却； 金属型挂砂； 使用冷铁等。
冷铁的高导热性，特别是强大的蓄热能力，被广泛认为是一种可以应用的有力措施。 石墨的导热系数高于砂装冷硬铁（分别为45W/m•℃和17W/m•℃），但储热能力低于冷硬铁。 如果有强制冷却，则使用石墨进行比较。 合适的。 对于大型或特大型球墨铸铁件，强制冷却仍然是一个强有力的措施。 一般可采用风冷、雾冷或水冷装置，甚至可采用液氮冷却，加快铸件凝固速度。 资料显示，20t级球墨铸铁废容器铸件凝固时的传热效果为：金属型吸热占58%，石墨和砂型（芯部）吸热占3.5%，砂型和砂型吸热占3.5%。其他设备部分吸收热量。 热占3.5%，水冷导热占50%。 可以看出，金属模具可以传导铸件XNUMX%以上的热量，而型芯部分传递的热量很少。 显然，强制冷却是必要的。
2) 改进工艺技术
(1) 精心挑选原材料
为了生产高质量的大型球墨铸铁零件，无论如何选择炉料都是值得的。 原材料的干扰元素应尽可能低。 应特别注意生铁的来源、废钢的种类、增碳剂的选择。
（2）化学成分设计
CE不宜过高（4.2%～4.3%），如果w(C)为3.6%～3.7%，w(Si)必须低至1.8%～2.0%； 此外，w(Mn)<0.3%，w(P)和w(S)也应严格限制。 除特殊情况外，一般不使用合金，因此必须严格选用废钢。
必须达到低w(Si)，否则容易出现石墨碎片，低温性能达不到要求。 问题在于低 w(Si) 或低 w(Si) 以及由此产生的弊病。 日本100吨乏燃料容器的成分为：w(C) 3.6%, w(Si) 2.01%, w(Mn) 0.27%, w(P) 0.025%, w(S) 0.004%, w( Ni) 0.78%，w(Mg) 0.065%。
(3)选择双相熔炼
双相熔炼可以充分发挥冲天炉铁水成核能力强和电炉热效率高的特点。 铁水必须在高温下排出，有条件的可以脱硫，在电炉内的时间不宜过长。 球化温度视情况而定，不能过高或过低。
作者提倡不要使用冲洗法进行大块球化，因为时间太长。 至少使用覆盖法，最好是特殊法或喂丝法。 蚕丝在固定的地方喂食，甚至可以与肥沃的蚕丝一起喂食。 不要使用常用的球化剂。 重稀土球化剂和轻稀土球化剂最好混合使用。 如果使用球化剂，w(Mg)6%和w(RE)1.0%～1.5%就足够了； 如果生铁比较纯，w(RE)0.5%～1.0%也是可以的。 如果采用送丝方式，可以使用w(Mg)量高的球化剂，但w(RE)要低，Ca少。
浇注温度宜适当（1300～1350℃），不宜过高，否则液体收缩过大； 中速浇注宜采用分散内流道，尽量采用高刚性模具，充分利用石墨化膨胀进行球墨铸铁自给料。 , 减轻冒口的负担，保证铸件内部的致密性。
(4)注意怀孕问题
接种是最重要的技术措施之一。 只有解决了这个问题，才能毫无问题地确保低w（Si）含量，并确保低温性能。 接种的问题不外乎接种剂的选择和接种处理方法。 可以选择孕育时间长的孕育剂，如含Ba的孕育剂（含Sr的孕育剂对灰口铸铁和低Ca的更有效），含石墨的孕育剂，或孕育剂中适当混合RESiFe .
目前很多公司都有自制的孕育剂，我猜他们也是遵循这个原则的。 总之，孵化“一定要延迟，但要瞬间”，不仅效果好，而且用量可以大大减少。 处理时覆盖等老方法效果很差，但w(Si)降低。 现在的问题是，如果w(Si)要低，效果要好，唯一的出路就是换方法。 事实证明，2.0%的w(Si)是可以实现的，成功的标志是石墨应该越来越小。 越小，球化率越高。 如果它较小，则不会产生渗碳体。 如果它较小，则偏析程度会较轻。 对于大型零件，如果石墨球的数量在200个/mm2以上，尺寸为5-6个，球化率和铁素体量自然不会有问题。 总之，对抗石墨，争取石墨更小、更多的主要方法是接种。 w(Si)低，无游离渗碳体，常温及低温塑性和冲击韧性容易通过。 对于大型铸件，容易在浇注杯中进行大孕育工序，并在流道内放置孕育块。 问题是必须有一个正确的概念。
(5) 合金和微量元素的利用
唯一可以考虑用于特大型球墨铸铁铸件的合金元素是镍，因为它具有独特的作用。 从技术角度看，w(Ni)<1%是有利的，但是否使用则取决于具体情况和经济考虑。
微量元素在大项目有成熟的使用经验是Bi和Sb。 认为加入w(Bi)0.008%～0.010%，使w(RE)/w(Bi)=1.4～1.5的比例，增加球数，有利于降低石墨碎裂的风险。 Sb 也可用于厚实和笨重的零件。 有人认为它会增加珠光体的量，但也有人在铁素体球墨铸铁中使用它。 可能是用量有问题，50ppm的用量应该没有问题。 周继阳教授曾指出，使用w(Sb) 0.005%～0.007%也可以抑制铁水中过量Ti和RE的有害影响。
虽然业界对Bi和Sb的添加作用和机制的看法尚不统一，但对于Ni的添加已经形成共识。
(6)预处理的作用很关键
球化前用石墨预处理剂对球铁原液进行预处理，对提高和稳定铸件质量有积极的作用[3]。 方法如下：
调整成分后【预处理会使w(C)增加0.2%】→脱硫→返回电炉→加入0.2/0.25体积时加入1%～4%的预处理剂→返回电炉并然后稍微升温至1 470～1 480℃→球化处理→接种处理（可用Ultraseed）→浇注。
(7) 防缩孔剂QKS的使用
发明人认为，球墨中心存在1μm的异物夹杂物，形成双层核； 内层为MgS、CaS（0.5 μm），外层为MgO、SiO和硅酸盐。 因此，发明人在孕育剂中加入一定量的O和S，与孕育剂中的金属元素结合，生成更多的硫化物和氧化物，从而形成更多的石墨核，从而生产出Ca、Ce和S、O的硅铁孕育剂。这种孕育剂可以显着增加石墨球的数量，在结晶后期析出，石墨化后期膨胀可以有效抵消凝固后期的收缩。 尤其是对局部热接缝的缩孔效果更佳[4]。 实验指出：对于5-40mm的阶梯试块，当使用SrSiFe时，石墨球从300个/mm2减少到150个/mm2； 使用Ca-Ce-OS剂时，石墨球的数量不受壁厚的影响。 与 BaSiFe 和 75SiFe 相比。 十字试块热接缝处的收缩缺陷表明，含Ba、Sr孕育剂的横截面热接缝处有缩孔，而Ca-Ce-OS剂则没有。
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