球墨铸铁球化处理方法.docx
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球墨铸铁球化处理方法
球墨铸铁球化处理方法
发表日期：
2006年4月13日 已经有5162位读者读过此文
●●●
1．表面添加法 2．冲入法 3．柱塞法
4．压力添加法 5．其它特殊处理方法
●冲入法所用的铁水包必须在铁水包内制作凹部,将球化剂装入其凹部。
●然后添加覆盖材料0.8-1.1％，；将球化剂盖严。
●当使用同一的铁水包连续处理时，要确认铁水包凹部无残留熔融金属及夹杂物后，方可投入球化剂。
●出炉方法：
在往铁水包中冲入铁水时，要从凹部装有球化剂相反一侧冲入铁水，以免熔融金属直接冲
入凹部。
出铁速度要快。
球 化 剂
规格牌号
主要化学成份 %
使用条件
规格
牌号
Re
Mg
Si
Al
Ca
Ba
适用铁水种类
处理温度℃
原铁水含S%
适用于球铁牌号
普通型
ReSiFeMg5-10
4-6
9-11
38-44
≤1.5
适量
－
冲天炉
1420－1460
≤
0.08
QT500-7
QT600-3
ReSiFeMg7-8
6-8
7-9
38-44
≤1.5
适量
－
冲天炉
1420－1460
≤
0.08
QT500-7
QT600-3
复球铁素体型
ReSiFeMg3-8
2.5-3.5
7-9
38-44
≤1.5
适量
适量
冲天炉与电炉
1440－1520
≤
0.08
QT400－18
QT450－10
ReSiFeMg2-7
1.5-2.5
6-8
38-44
≤1.5
适量
适量
电炉
1440－1520
≤
0.04
QT400－18
QT450－10
ReSiFeMg1-6
0.5-1.5
5-7
38-44
≤1.5
适量
适量
深度脱硫铁水
1440－1520
≤0.015
厚大断面球铁专用
复球珠光体型
ReSiFeMg3-8
2.5-3.5
7-9
38-44
≤1.5
适量
适量
冲天炉与电炉
1420－1470
≤
0.08
QT600－3
QT700－2
ReSiFeMg2-7
1.5-2.5
6-8
38-44
≤1.5
适量
适量
电炉
1440－1520
≤
0.04
QT600－3
QT700－2
ReSiFeMg1-7
0.5-1.5
6-8
38-44
≤1.5
适量
适量
电炉
1440－1520
≤0.015
厚大断面球铁专用
钇基重稀土型
YReSiFeMg4-8
Y3-5
7-9
38-44
≤1.5
适量
适量
冲天炉
1420－1470
≤
0.08
适用于对本体组织性能要求较高的铸件及厚大断面铸件
YReSiFeMg2-8
Y1-3
7-9
38-44
≤1.5
适量
适量
电炉
1440－1520
≤
0.02
钇铈复合稀土型
YCeSiFeMg5-8
4-6
7-9
38-44
≤1.5
适量
适量
冲天炉
1420－1470
≤
0.08
YCeSiFeMg3-8
2-4
7-9
38-44
≤1.5
适量
适量
☆
1420－1500
≤
0.04
YCeSiFeMg1-8
0.5-1.5
7-9
38-44
≤1.5
适量
适量
电炉
1440－1520
≤
0.015
注：
☆YCeSiFeMg3-8主要用于球铁件生产流水线上，球化处理后在保温浇注炉中存放30－60分钟场合；Ca、Ba与Re、Mg含量可按用户要求特殊加工。
产品料度与包装：
通常粒度5－25mm, 也可按用户要求特殊加工，包装25Kg。
球墨铸铁生产工艺控制
发表日期：
2005年12月26日 出处：
《山东冶金》 作者：
支金章，周鸿鹏 已经有7373位读者读过此文
（山东张店钢铁总厂,山东淄博２５５００７）
摘 要：
用中频感应电炉熔化Ｚ１４生铁，获得化学成分和温度比较稳定的原铁液，按适当比例加入球化剂和孕育剂，进行球化处理和孕育处理，可稳定地生产出φ530mm轧机用球墨铸铁梅花套管。
关键词：
球墨铸铁；球化处理；球化剂；孕育剂
P
山东张店钢铁总厂（简称张钢）530mm轧机原采用铸钢梅花套管，容易损坏轧辊和梅花轴头而使其报废，甚至在过冷钢等超负荷情况下使轧辊扭断。
根据球墨铸铁本身特性，决定用球墨铸铁代替铸钢生产梅花套管。
影响铸态球铁生产稳定性的因素很多，要稳定地生产球墨铸铁，必须在生产中把握好以下几点：
稳定的化学成分和铁液温度，准确的铁液量，合适的球化和孕育处理方法，以及可靠的炉前控制。
1设备选择
1.1熔炼设备选择
熔炼设备的选用首先是在满足生产需要的前提下，遵循高效、低耗的原则。
感应电炉的优点是：
加热速度快，炉子的热效率较高，氧化烧损较轻，吸收气体较少。
因此，用中频电炉熔炼，可避免增硫、磷问题，使铁水中P不大于0.07％、S不大于0.05％。
1.2球化包的确定
为了提高球化剂的吸收率，增加球化效果，球化处理包应比一般铁液包深。
球化包的高度与直径之比确定为2:
1。
2原材料选择
2.1炉料选择
球铁球化剂的加入效果条件是：
高碳、低硅、大孕育量。
为了稳定化学成分和有效地控制促进白口化元素和反球化元素，保证熔炼铁水的质量，选用张钢Z14生铁，其化学成分：
C＞3.3％，Si1.25％～1.60％,P≤0.06％，S≤0.04％。
2.2球化剂的选择
球化剂的选用应根据熔炼设备的不同，即出铁温度及铁液的纯净度（如含硫量、氧化程度等）而定。
我国最常用的是稀土镁硅铁球化剂，采用这种球化剂处理时，由于合金中含硅量较高，可显著降低镁处理时反应的剧烈程度。
同时也能因增硅而有些孕育作用。
电炉生产时，因温度相对较高，所用球化剂的化学成分见表１。
表1球化剂FeSiMg8Re7化学成分
项目
出铁温度
/℃
S%
球化剂成分/%
Mg
Re
Si
电炉
1420~1480
≤0.04
7.0~9.0
6.0~8.0
≤44.0
3炉前控制
3.1化学成分选择
球铁原铁液应高碳、低硅、低硫、低磷。
控制好硫的含量，是生产球铁的一个重要条件。
几种牌号的球铁的化学成分见表2。
3.2球化和孕育处理
球化剂加入量应根据铁液成分、铸件壁厚、球化剂成分和球化处理过程的吸收率等因素分析比较确定。
一般为1.6％～2.0％，若球化剂放置时间较长，则应适量多加。
球化反应控制的关键是镁的吸收率，温度高，反应激烈，时间短，镁烧损多，球化效果差；温度低，反应平稳，时间长，镁吸收率
表2球铁化学成分％
牌号
C
Si
Mn
S
P
QT400~18 球化前
球化后
3.6~4.1
0.9~1.2
≤0.4
≤0.05
≤0.07
3.5~4.0
2.6~3.2
≤0.02
QT450~10 球化前
球化后
3.6~4.1
0.9~1.2
≤0.4
≤0.05
≤0.07
3.5~3.9
2.5~3.0
≤0.02
QT600~3 球化前
球化后
3.6~3.9
0.9~1.2
0.6~0.8
≤0.05
≤0.07
3.5~3.8
2.2~2.6
≤0.02
QT700~2 球化前
球化后
3.6~3.9
0.9~1.2
0.6~0.8
≤0.05
≤0.07
3.5~3.8
2.1~2.5
≤0.02
高，球化效果好。
因此，一般在保证足够浇注温度的前提下，宜尽可能降低球化处理温度，控制在1420～1450℃。
球化剂要砸成小块，粒度一般在5～25mm，加在包底，再在上面加硅铁和铁屑。
孕育处理是球墨铸铁生产过程中的一个重要环节，它不仅促进石墨化，防止自由渗碳体和白口出现，而且有助于球化，并使石墨变得更细小，更圆整，分布均匀，从而提高球墨铸铁的力学性能。
孕育剂一般多采用FeSi75，其加入量根据对铸件的力学性能要求，一般为0.8％～1.0％。
孕育剂的粒度根据铁液量多少，一般砸成5～25mm的小块。
孕育剂应保持干净、干燥。
球化剂和孕育剂要在出铁前加入包中，在连续生产时，刚出完前一炉铁后，包很热，过早加入会使其粘结在包底而削弱球化和孕育效果。
为了延迟球化反应时间，增强球化和孕育效果，要在球化剂和孕育剂的上面覆盖一层铁屑。
球化处理的方法较多，一般多采用操作简便的冲入法处理球铁。
3.3球化效果炉前检验
炉前检验孕育、球化效果好坏，一般采用三角试样。
浇注三角试样，冷至暗红色，淬水冷却，砸断后观察断口。
断口银白色，尖端白口，中心有疏松，两侧凹缩,同时砸断时有电石气味,敲击声和钢相似,则球化良好,否则球化不良。
3.4浇注
由于球铁液容易出现球化衰退，因此，铁液球化处理后要尽快浇注，一般在处理后15min内浇注完毕，不会有球化衰退问题。
4结语
在生产中，用Z14号生铁作原材料，中频感应电炉熔化铁水，控制铁水化学成分为：
C3.5％～3.99％，Si1.2％～1.5％，P＜0.06％，S＜0.05％。
采用高度与直径之比为2∶1的球化包，把球化剂与孕育剂砸成10～20mm小块，球化剂按1.8％，孕育剂按0.9％比例，向包内先加球化剂，再加孕育剂，最后在上面覆盖干燥的铁屑。
铁水在炉中升温到1480℃左右出铁，待反应结束后10min内浇注完毕。
生产的φ530mm轧机用球墨铸铁梅花套管，其化学成分为：
C3.5％～3.8％，Si2.2％～2.6％，Mn0.6％～0.8％，S≤0.02％，P＜0.07％，各项力学性能指标均达到较高要求，使用效果相当理想。
使用１年后证明，球墨铸铁本身具有高强度、耐磨、抗热疲劳等特性，能完全起到轴联接作用；能大大减小噪音、改善工人劳动环境；当过冷钢等超负荷情况下，梅花套管能自动破裂，起到过载安全保护作用；还能显著延长轧辊和梅花轴的使用寿命。
同期相比，轧辊消耗降低8％，梅花轴消耗降低11％，连同设备维修工时减少而使同期产量的提高，共取得经济效益近7万元。
AAA*球化剂：
我国广泛采用的球化剂是稀土镁合金。
镁是重要的球化元素，但它密度小（1.73g/cm3）、沸点低（1120℃），若直接加入铁液，镁将浮于液面并立即沸腾，这不仅使镁的吸收率降低，也不够安全。
稀土元素包括铈（Ce）、镧（La）、镱（Yb）和钇（Y）等十七种元素。
稀土的沸点高于铁水温度，故加入铁水中没有沸腾现象，同时，稀土有着强烈的脱硫、去气能力，还能细化组织、改善铸造性能。
但稀土的球化作用较镁弱，单纯用稀土作球化剂时，石墨球不够圆整。
稀土镁合金（其中镁、稀土含量均小于10%，其余为硅和铁）综合了稀土和镁的优点，而且结合了我国的资源特点，用它作球化剂作用平稳、节约镁的用量，还能改善球铁的质量。
球化剂的加入量一般为铁水质量的1.0%~1.6%。
孕育剂：
促进铸铁石墨化，防止球化元素造成的白口倾向，使石墨球圆整、细化，改善球铁的力学性能。
常用的孕育剂为含硅75%的硅铁，加入量为铁水质量的0.4%~1.0%。
由于球化元素有较强的白口倾向，故球墨铸铁不适合铸造薄壁小件。
球化处理：
以冲入法最为普遍，如图1-50所示。
将球化剂放在铁液包的堤坝内，上面铺硅铁粉和稻草灰，以防球化剂上浮，并使其缓慢作用。
开始时，先将铁液包容量2/3左右的铁液冲入包内，使球化剂与铁液充分反应。
尔后，将孕育剂放在冲天炉出铁槽内，用剩余的1/3包铁液将其冲入包内，进行孕育。
BBB*由于原铁液含硫量较高,不可能达到<0018%的要求,球化剂的加入量需考虑去硫耗镁量。
碳硫分析仪的快速测定,能及时提供原铁液的含硫量,试验中原铁液的含硫量在002%～003%,去硫耗镁量在00076%上下波动,这在工艺上是可以接受的。
球化剂的用量直接影响残余镁量的多少。
如果球化剂加入量过多,就会引起残余镁量过多,虽然不致于影响球化合格率（球径大小仍属正常）,但是它会增加收缩,引起脆性。
同时由于原铁液含锰量偏高,球化剂加入量过多,较易出现碳化物,白口倾向严重,导致球数合格率的下降;如果球化剂加入量过少,就会导致残余镁量不足,影响球化的合格率,球数合格率也会降低。
表1是在正常试验情况下的结果,并说明如下:
①球化剂加入量14%时,由于残余镁量不足,出现蠕虫状石墨;②加入量18%时,由于残余镁量过多,出现碳化物,导致球数下降,不过二者球径大小仍合乎要求;③球化合格率非球化率。
电弧炉炼钢的节电管理
发表日期：
2008年8月5日 已经有3039位读者读过此文
ManagementofElectricitySavingsinSteel-makingElectricArcFurnace
（本文发表于《今日铸造》２００６／２月号）
张启深
三明双轮化工机械有限公司三明市365001
摘要：
本文通过对影响电炉炼钢单耗的主要因素进行分析后，重点从人的影响因素出发，加强对操作人员的管理与考核，同时融合工艺技术方面的改进和加强对设备的维护管理，以确保电弧炉熔炼过程的顺利进行，降低电能消耗，有效提高企业经济效益。
关键词：
电炉炼钢，管理与考核，经济效益
1前言
电弧炉炼钢是以电能为热源的炼钢方法，它是名副其实的“电老虎”。
就一般机械行业而言，电弧炉耗电占企业用电的比例非常大。
因此，如何在企业中降低电弧炉炼钢单耗，是企业降低生产成本、提高经济效益的重要环节。
2 影响电弧炉单耗的主要因素：
生产实践中影响电弧炉单耗的因素很多，但归纳起来主要有几个方面的因素：
人的因素，设备因素，炉料因素和工艺技术因素等。
其中人的因素包括操作工人和技术与管理人员。
管理人员重视是重要因素，只有领导环节给予相当重视，才能保证电炉节电需用的财力、物力、人力的需求。
设备因素方面包含电弧炉设备的改造与维护管理，设备条件的改善为操作人员减轻劳动条件，更有精力投入到冶炼操作的过程控制，及早完成各步骤操作，节省冶炼时间，降低电耗，设备运行稳定为电弧炉节能工作打下良好基础。
炉料因素影响电弧炉冶炼的各步操作时间，炉料能按比例搭配，成分符合技术工艺配料要求，可大大减少炉前冶炼时间，降低能源消耗，同时对钢水质量控制也有利。
当然，工艺技术方面的改进可以提高冶炼技术，单渣法、NR快速炼钢法等技术的应用，大幅度减少冶炼操作时间，有效地节约能源。
3．公司在节约电能方面的实践
我们公司针对影响电炉单耗的几个影响因素，展开认真研究讨论，结合企业生产实际，相应地采取了几个方面措施，有效地降低了电能消耗。
3． 1电炉升降机构进行改造，加强设备维护管理
我公司从1998年起，先后对电弧炉升降机构的升降机、横臂和夹头等重要部位进行改造，微机控制自动“跳闸”次数实现每炉不超过3次。
有力地保证了电弧燃烧的稳定和电极自动升降调节的平稳。
加强设备检查和维护，每周对电炉设备关键部位进行检查和维护，炉盖吹灰、润滑点加油和场地周围环境清理是每周必做的任务。
电炉设备出现故障时及时组织人员抢修，尽量减少停炉时间，降低能源损耗。
3． 2炉料分类与管理
加强炉料检验管理，对一些渣钢、渣铁、地条钢等成份不明的炉料进行分类处理，并取样分析化学成份，部分不符合要求的炉料实行退料，进场的炉料进行切割后整理，钢料、铁料、杂料分类堆放。
以便配料人员磅料时能分清炉料，合理搭配使用，避免给冶炼操作带来困难，以节省操作时间。
3． 3工艺技术方面的改进
国内同行不少企业在单渣法冶炼方面有过尝试，无还原期NR法冶炼工艺的应用，对传统冶炼工艺提出了挑战。
国外资料指出：
长时间的扩散脱氧，不但影响生产效率，而且钢中的气体夹杂反会上升。
我国电弧炉炼钢目前采用的熔炼工艺，基本上是沿袭五十年代苏联的老三期（熔化、氧化、还原）工艺。
这种工艺采用冗长的扩散脱氧制度，使还原期约占全部冶炼时间的三分之一。
冶炼合金钢的还原期更长，不利于电能的节约，而且铺助材料、合金材料消耗也较大。
鉴于以上几个方面的考虑，我公司经过讨论研究之后，在缩短还原期方面进行了尝试，主要工艺技术思路是：
在完成熔化期、氧化期的各项操作之后，采用强制沉淀脱氧并合金化，适当补充渣料，提升温度。
熔池搅拌均匀后取样分析，调整成份，在化学成份、出钢温度符合技术要求后即可出钢。
经过几年来的生产实践表明，采用此项炼钢操作技术，铸钢件的化学成份、机械性能完全符合技术要求，而且铸件废品率还呈逐年递减。
因而，缩短还原期冶炼时间，可以节省大量电能，降低生产成本。
3．4加强电耗管理与考核
近几年来，由于国家能源供应紧张，尤其是电力能源的不足，已造成不少企业被限电停产。
对于高耗能的电弧炉用电，引起了电力部门和用电企业的高度重视，企业内部先后制定和修改了电耗考核方案。
我公司的电耗考核始于1992年，当时的考核方案过于保守，而且设备管理及工艺技术方面较薄弱，电耗考核没有取得令人满意的效果，吨钢水电单耗一直徘徊在850度左右，操作工人既拿不到节电奖励，扣罚时也很少，积极性不高。
1998年，电炉设备技改后，修改了电耗考核方案，提高奖罚系数，加大考核力度，提高了工人操作的积极性，消除了电耗失控现象，吨钢水电耗由1995年的901度下降到2004年的751度，呈逐年下降趋势.
球墨铸铁的性能及应用
发表日期：
2005年12月19日 出处：
中华铸造网 已经有3822位读者读过此文
美国尼伯科是美国最大的额定压力球墨铸铁阀门制造商。
美国尼伯科多转阀门非常适用于许多应用领域：
烃类，化学制品，船舶，消防防火，纸浆和造纸等行业中可以安装铸铁或铸钢阀门的地方。
作为钢的替代品，1949年人类开发了球墨铸铁。
铸钢含碳量少于0.3%，而铸铁和球墨铸铁含炭量量则至少为3%。
铸钢中的低含碳量使得作为游离石墨存在的碳不会形成结构薄片。
铸铁内的碳天然形式是游离石墨薄片形式。
在球墨铸铁内，这种石墨薄片通过特殊的处理方法变化成微小的球体。
这种改进后的球体使得使得球墨铸铁比铸铁和钢相比具有更加优异的物理性能。
正是这种碳的球状微观结构，使得球墨铸铁具有更加良好的展延性和抗冲击性，而铸铁内部的薄片形式导致铸铁没有展延性。
通过铁素体基体可获得最佳的展延性，因此，所有美国尼伯科球墨铸铁的压力负载部件都经过铁素体化退火周期的工艺处理。
球墨铸铁内部的球状结构也能够消除铸铁内部的薄片石墨容易产生的裂缝现象。
在球墨铸铁的微观照片中，可以看见裂缝游行到石墨球后终止。
在球墨铸铁行业内，这些石墨球称为“裂缝终结者”，因为它们具有阻止断裂的能力。
有时，球墨铸铁被称为“两个世界里最好的”金属，意思是球墨铸铁具有铸钢的强度，也有铸铁优异的抗腐蚀性。
球墨铸铁与铸铁（灰铸铁）的比较
与铸铁相比，球墨铸铁在强度方面具有绝对的优势。
球墨铸铁的抗拉强度是60k，而铸铁的抗拉强度只有31k。
球墨铸铁的屈服强度是40k，而铸铁并没有显示出屈服强度，并且最终出现断裂。
球墨铸铁的强度-成本比远远优于铸铁。
（请参阅83页有关机械性能的全面比较）。
球墨铸铁在耐腐蚀性方面与铸铁相同。
球墨铸铁与铸钢的比较
球墨铸铁的强度和铸钢的强度是可比的。
球墨铸铁具有更高的屈服强度，其屈服强度最低为40k，而铸钢的屈服强度只有36k。
（请参阅83页有关机械性能的全面比较）。
在大部分市政应用领域，如：
水、盐水、蒸汽等，球墨铸铁的耐腐蚀性和抗氧化性都超过铸钢。
由于球墨铸铁的球状石墨微观结构，在减弱振动能力方面，球墨铸铁优于铸钢，因此更加有利于降低应力。
选择球墨铸铁的一个重要的原因在于球墨铸铁比铸钢成本低。
球墨铸铁的低成本使得这种材料更加受欢迎，铸造效率更高，也较少了球墨铸铁的机加工成本。
铸铁的热处理
发表日期：
2005年11月30日 出处：
网络 已经有3694位读者读过此文
铸铁生产除适当地选择优学成分以得到～定的组织外，热处理也是进一步调整和改进基体组织以提高铸铁性能的一种重要途径。
铸铁的热处理和钢的热处埋有相同之处 ，也有不同之处。
铸铁的热处理一般不能改善原始组织中石墨的形态和分布状况。
对灰口铸铁来说，由于片状石墨所引起的应力集中效应是对铸铁性能起主导作用的困素，因此对灰口铸铁施以热处理的强化效果远不如钢和球铁那样显著。
故友口铸铁热处理工艺主要为退火、正火等。
对于球铁来说，由于石墨呈球状，对基体的割裂作用大大减轻，通过热处理可使基作组织充分发挥作用，从而可以显著改善球性的机械性能。
故球铁像钢一样，其热处理工艺有退火、正火、调质、多温淬火、感应加热淬火和表面化学热处理等。
铸铁的热处理工艺：
1.消除应力退火
由于铸件壁厚不均匀，在加热，冷却及相变过程中，会产生效应力和组织应力。
另外大型零件在机加工之后其内部也易残存应力，所有这些内应力都必须消除。
去应力退火通常的加热温度为500～550℃保温时间为2～8h，然后炉冷（灰口铁）或空冷（球铁）。
采用这种工艺可消除 铸件内应力的90～95％，但铸铁组织不发生变化。
若温度超过550℃或保温时间过长，反而会引起石墨化，使铸件强度和硬度降低。
2.消除铸件白口的高温石墨化退火
铸件冷却时，表层及薄截面处，往往产生白口。
白口组织硬而脆、加工性能差、易剥落。
因此必须采用退火（或正火）的方法消除白口组织。
退火工艺为：
加热到550－950℃保温2～5 h，随后炉冷到500—550℃再出炉空冷。
在高温保温期间 ，游高渗碳体和共晶渗碳体分解为石墨和A，在随后护冷过程中二次渗碳体和共析渗碳体也分解，发生石墨化过程。
由于渗碳体的分解，导致硬度下降，从而提高了切削加工性。
3.球铁的正火
球铁正火的目的是为了获得珠光体基体组织，并细化晶粒，均匀组织，以提高铸件的机械性能。
有时正火也是球铁表面淬火在组织上的准备、正 火分高温正火和低温正火。
高温正火温度一般不超过950～980℃，低温正火一般加热到共折温度区间820～860℃。
正火之后一般还需进行四人处理，以消除正火时产生的内应力。
4.球铁的淬火及回火
为了提高球铁的机械性能，一般铸件加热到Afc1以上30～50℃（Afc1代表加热时A形成终了温度） ，保温后淬入油中，得到马氏体组织。
为了适当降低淬火后的残余应力，一般淬火后应进行回火，低温回火组织为回火马氏作加残留贝氏体再加球状石墨。
这种组织耐磨性好 ，用于要求高耐磨性，高强度的零件。
中温回火温度为350—500℃回火后组织为回火屈氏体加球状石墨，适用于要求耐磨性好、具有一定效稳定性和弹性的厚件。
高温 回火温度为500—60D℃，回火后组织为回火索氏作加球状石墨，具有韧性和强度结合良好的综合性能，因此在生产中广泛应用。
5.球铁的多温淬火
球铁经等温淬火后可以获得高强度，同时兼有较好的塑性和韧性。
多温淬火加热温度的选择主要考虑使原始组织全部A化、不残留F，同时也避免A晶粒长大。
加热温度一般采用Afc1以上30～50℃，等温处理温度为0～350℃以保证获得具有综合机械性能的下贝
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