球墨铸铁的三种熔炼浇注方案

我国生产的大型球铁铸件一般采用呋喃树脂砂作为造型材料。 它是单件生产的，浇注量大，结构复杂。 它对铸件的质量和性能有很高的要求。 一些铸造缺陷，特别是缩孔缺陷，经常出现在冶炼过程中。 会造成铸件报废，造成重大经济损失，尤其是QT400-18AR材料，对强度、伸长率、冲击值要求较高。

在保证这种厚大零件的力学性能的同时，也不容易避免石墨浮起和收缩缺陷。 通过样品实验设计，利用埃肯的分析设备，研究了化学成分和浇注温度对壁厚180mm的固体样品的石墨漂浮、收缩等缺陷的影响。 然后应用于生产球墨铸铁厚壁零件，以获得优质铸件。

自用高纯生铁、纯低锰废钢、高镁球化剂、75#硅铁孕育剂准备设备材料； 埃肯低镁球化剂、孕育剂； 1.5吨中频熔炼炉，500kg球化袋，500kg中间包。 埃肯 EPIC 热分析仪、碳硫分析仪、光谱仪。 实样木模型尺寸为600mm×400mm×180mm，工艺试制。 180mm的壁厚用于覆盖本公司生产的厚大球墨铸铁产品。 很有代表性。 配有冒口和浇道系统，采用底部浇注，浇注重量500kg。

 冶炼浇注方案设计为使用1.5t冶炼中频炉熔炼1.5t铁水，每次球化孕育500kg，浇注1箱小样试件。 将总共​​3箱试件倒入1个炉中。 不同的熔炼和浇注方案设计如下：

第一种方案收费比例：

85%生铁，15%低锰废钢； 化学成分控制：采用球化孕育处理方案：首先将500kg铁送入中间包，1.3-1.5%高镁球化剂、0.3-0.4%孕育剂和孕育剂嵌入球化袋中，0.8%覆盖剂，倒置球化袋。 球化过程完成后，将袋子的内表面倒入流动孕育剂中并完全粉碎，然后用EPIC仪器对样品进行分析和测试。 球化袋内包埋1.2%埃肯球化剂、0.8-1.0%覆盖剂、0.4%碎玻璃，铁直接排入球化袋，同时加入0.5%埃肯孕育剂。 球化完成后，撒在表面的埃肯后续孕育剂将使用 EPIC 仪器进行采样和分析。

球化袋内包埋1.2%埃肯球化剂、0.8-1.0%覆盖剂、0.4%碎玻璃，铁直接排入球化袋，同时加入0.5%埃肯孕育剂。 球化完成后，撒在表面的埃肯后续孕育剂将使用 EPIC 仪器进行采样和分析。

方案二炉料配比：65%生铁，35%低锰屑； 化学成分控制：

采用球化孕育处理方案：将500kg铁直接通向中间包，球化袋中嵌入1.2%埃肯球化剂、0.8-1.0%覆盖剂和0.4%玻璃碎片，将铁通向球化袋。 加入 0.5% 埃肯孕育剂。 球化过程完成后，将埃肯公司的流通式孕育剂放在袋子的内表面，完全粉碎，用EPIC仪器取样分析检测。

500kg铁可直接出钢到中间包，0.95%埃肯低镁球化剂、0.65%埃肯覆盖剂、0.2%废钢和0.1%除渣剂嵌入球化袋中，可直接出铁球化包。 球化完成后，将埃肯后续孕育剂洒在表面，完全粉碎，用EPIC仪器对样品进行分析测试。 将500kg铁直接敲入中间包，球化袋内嵌入1.2%埃肯球化剂、0.3%覆盖剂、0.2%埃肯孕育剂、0.5%废钢和0.1%除渣剂，直接出铁进入球化袋，同时加入0.35%的埃肯孕育剂。

球化完成后，将埃肯后续孕育剂洒在表面，完全粉碎，用EPIC仪器对样品进行分析测试。 第三个方案是炉料配比：生铁65%，废钢35%； 化学成分控制：

采用球化孕育处理方案：将500kg铁直接敲入中间包，1.2%埃肯低镁球化剂、0.8%覆盖剂和0.1%除渣剂嵌入球化袋，铁直接敲入中间包球化袋。 同时加入0.55%的埃肯孕育剂。 球化过程完成后，将埃肯公司的流通式孕育剂放在袋子的内表面，将其完全粉碎，并用EPIC仪器对样品进行分析和测试。 将500kg铁直接敲入中间包，球化袋内嵌入1.2%埃肯低镁球化剂、0.8%埃肯覆盖剂、0.1%除渣剂，直接将铁敲入球化袋，同时投资0.55 %埃肯孕育剂。 球化完成后，将撒在表面的埃肯后续孕育剂完全粉碎，用EPIC仪器对样品进行分析测试。 将500kg铁直接敲入中间包，在球化袋中预埋1.2%埃肯低镁球化剂、0.3%覆盖剂、0.2%埃肯孕育剂和0.1%除渣剂，直接敲铁至球化包，同时放入在 0.35% 埃肯孕育剂中。 球化完成后，将撒在表面的埃肯孕育剂完全粉碎，用EPIC仪器对样品进行分析测试。 实验检测方法及分析方法铁水的碳硫含量用碳硫检测仪检测，P、Mn、Cu等合金的含量用光谱分析仪检测； 炉前不同化学成分的冷却曲线由埃肯EPIC设备检测。 例如，LET（液相转变温度）、CE（实际碳当量）、G1、G2、G3 有不同的区间值。 测试结果与讨论 第一种方案的结果与讨论：

根据不同的处理方式，检测到的EPIC图像如下：

曲线1：第一炉原铁水灰口样品曲线
曲线2：第一炉程序A的结果曲线

曲线3：第一炉方案B的结果曲线 曲线4：第一炉方案C的结果曲线

• ①从曲线1和曲线2可以看出，第一炉方案A的LET值在球化过程后增加，说明其液相线温度升高，但G1区间仍然比较大，为34%，LET -ST石墨沉淀时间为115秒。 结合其化学成分可知，其碳当量是第一炉三种溶液中碳当量最高的。
• ②从曲线1和曲线3可以看出，LET值从1132℃增加到1146℃，G1区间为36%，LET-ST石墨的析出时间为129秒。 结合它的化学成分，我们知道它的碳当量是第一个炉子三个选项中最低的。
• ③从曲线1和曲线4可以看出，当LET值从1132增加到1140时，G1区间为32%。 LET-ST石墨的沉淀时间为139秒，其化学成分碳当量是一炉三个方案中的中间值。
• ④ LET值越高，铁水形核势越高，同等条件下铸件的白口倾向越小，石墨球越多； LET-ST 值是石墨沉淀时间。 在生产厚大零件的过程中，一般要求这个值要高一些。 越大越好，说明在整个凝固过程中有石墨析出，有利于利用石墨的自膨胀作用抵消局部收缩； G1区间为铁水奥氏体析出区间。 G1越大，铁缩孔倾向越大。 有两个方面影响 G1 值。 一方面是铁水的孕育效果和成核能力，另一方面是铁水的碳当量。 碳当量相同时，孕育效果越好，G1值越低，收缩倾向越小。
• ⑤因此，在铁水处理后的第一个炉子中，选项C最好，选项B次之，选项A最差。

第二种选择的结果和讨论

根据不同的处理方式，检测到的EPIC图像如下：

曲线5：二炉原铁水灰口试样曲线
曲线6：第二炉程序A的结果曲线

曲线7：第二炉程序B的结果曲线
曲线8：第二炉程序C的结果曲线

• ①从曲线5和曲线6可以看出，LET值从1149℃降低到1141℃，G1区间为20%，LET-ST石墨的析出时间为146秒。 结合其化学成分可知，其碳当量是二炉。 三个程序中最高的。 经分析，原铁水灰孔曲线LET值偏低是由于加入了硅铁和石墨化增碳剂，导致铁水瞬时成核能力强。
• ②从曲线5和曲线7可以看出，LET值从1149℃降低到1139℃，G1区间为24%，LET-ST石墨的析出时间为146秒。 结合其化学成分可知，其碳当量是二炉。 三个程序的中间。 LET减少的原因同上。
• ③从曲线5和曲线8可以看出，LET值从1149℃降低到1138℃，G1区间为33%，LET-ST石墨的析出时间为144秒。 结合其化学成分可知，其碳当量是二炉。 三个选项中最低的。
•  ④一般情况下，成核能力最强的二炉方案A的LET值较高，收缩趋势最小的也是二炉方案A，G1值最小。 表明CE值的增加可以降低收缩趋势，增强成核能力。

第三个选项的结果和讨论

曲线9：第三炉原铁水灰口试样曲线
曲线10：第三炉程序A的结果曲线

曲线11：第三炉方案B的结果曲线

曲线12：第三炉方案C的结果曲线

• ①从曲线9和曲线10可以看出，LET值从1147℃降低到1145℃，G1值为6%，LET-ST石墨的析出时间为172.8秒，结合其化学成分可知其碳当量是第三炉三个方案中最低的。
• ②从曲线9和曲线11可以看出，LET值从1147℃降低到1146℃，G1值为10%，LET-ST石墨的析出时间为182.7秒。 结合其化学成分可知，其碳当量是第三炉。 三个程序中最高的。
• ③从曲线9和曲线10可以看出，LET值由1147℃降低到1146℃，G1值为9%，LET-ST石墨的析出时间为194.4秒。 结合其化学成分可知，其碳当量是第三炉。 三个程序的中间。
• ④第三种方案的整体G1值较低，说明该方案冶炼出的铁水收缩趋势最低。 综合来说，三包铁水差别不大。 相对来说，第三炉选项A效果最好。 样品试验的结论是用合适的碳当量值调整通过一、二炉铁水的装料比。

二炉原铁水LET值高于一炉，G1值小于一炉。 通过调整二、三炉炉料配比，用块钢代替纯低锰废钢，LET值接近，增碳后G1值明显降低。 因此，增加含碳量可以提高原铁水的形核能力并降低。

收缩趋势随废料种类变化不大。 通过第一炉A方案与B方案和C方案的比较，得到合适的球化孕育处理工艺。 本厂自有球化剂和孕育剂采用现有处理方法，铁水的收缩倾向和形核能力较好。 较差的; 根据二炉方案A、方案B、方案C，当球化剂用量为1.2%，孕育剂用量为0.5时，处理效果最好，预埋和攻丝投入相差不大； 通过比较第三炉方案A、B、C，三种处理方案的效果没有明显差异。

变化的原因是原铁水的CE值。 总之，具有高CE值（C3.7-3.9，Si2.1-2.4），使用埃肯球化孕育剂，球化剂用量1.2%，埃肯孕育剂0.5%和流动孕育剂可以得到高形状的具有核能力和核能力的铁水低收缩趋势，更容易获得符合质量要求的球墨铸铁铸件。 生产应用结论 使用样本测试结论生产球墨铸铁厚壁件。 方案如下：熔炼重量20t，装料比生铁65%，废钢35%，埃肯球化剂1.2%，埃肯孕育剂0.5%+配流孕育剂，原铁水C3.7-3.9，Si2.2- 2.5，Mn≤0.3，P≤0.05，S＜0.02，生产时，取铸件所附的铸件试棒进行检测，对铸件体进行解剖观察。 解剖后检查加工面，加工后无石墨浮游和缩孔缺陷，程序成功。

总结一下 

• 1、厚壁球墨铸铁件在球墨铸铁生产中较难控制。 具有壁厚大、冷却慢、含镁等元素、收缩倾向大等特点。 生产过程中容易出现缺陷和报废，造成经济损失。 特别是QT400-18AR级铸件，其性能要求：抗拉性能Rm≥390； 屈服强度Re≥240； 伸长率A≥18； 平均冲击值KV2≥14，最小冲击值KV2≥11，要求更高。
• 2、通过小样工艺试验，对浇注小样试件进行不同化学成分和不同球化接种处理方法的测试。 埃肯设备EPIC检测铁水的收缩趋势，确定合适的化学成分和合适的球化孕育处理方法，可以获得收缩趋势最小的铁水。
• 3、将小样工艺试验所得数据应用到实际生产中，形成清晰稳定的球墨铸铁厚壁件生产生产计划。 通过对所附铸件试棒的检查和解剖表面的观察，确定该方案有效，铸件生产完毕。 质量好，符合质量要求。

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