今日全国球墨铁屑价格 球墨铸铁和灰铸铁区别 – 环球…(球墨铸铁与灰铸铁的区别)

用电炉冶炼废钢，加入增碳剂生产铸铁件，虽然电炉调整化学元素含量方便，主元素可以调整到材料要求的范围内，但如果不采取有效的处理措施，生产出来的铸件质量确实与冲天炉生产出来的相差很大。主要区别是电炉熔炼的铁水，无论是加增碳剂的废钢还是作为炉料的废铁，生产出的铸件白口倾向大，硬度高，难以精整。本文谈一谈自己的实践经验和体会。

1.冲天炉和电炉铁水质量的差异

1.由冲天炉熔化的铁水

冲天炉以焦炭为燃料，对固体铁块和其他炉料进行预热、熔化、过热和还原。最后铁水通过炉底流入前炉膛，时间很短，10分钟左右。铁水往往在前炉膛停留一段时间，有利于熔融金属的形核。虽然冲天炉的炉温一般在1450℃左右，但铁水通过过热区时的炉温在1700℃左右。铁水通过过热区的时间虽短，但以微小的液滴通过，可获得高温过热，有助于石墨在铁水中溶解，消除初生铁中粗大石墨薄片的遗传性。铸铁中的主要元素碳，在熔化过程中有一个烧损和吸收减少和增加的过程。由于铁水滴落在热焦炭上，铁水吸收了焦炭中的碳原子，所以在整个熔化过程中，碳的吸收大于燃烧损失，最终碳含量在增加。同样，铁水也会从焦炭中吸收一些硫。

在球化剂球化之前，必须先对包进行熨烫。由于冲天炉熔炼速度快，在浇注第一包球墨铸铁和加工下一包时，包内温度仍然很高，冲天炉浇入包内的铁水温度下降较少。因此，进行球化处理时，出钢温度可以略低于电炉温度，对球化质量(球化剂的熔化和吸收、浇注温度)影响很小或没有影响。电炉熔化铁水每次大约需要50-60分钟，有时间隔时间可能更长，钢包散热时间长，钢包内温度低。球化处理后，钢包铁水温度下降80℃左右，冬季可能下降更多。因此，用电炉熔化铁水处理球墨铸铁时，出铁温度要高于冲天炉。

2.电炉熔炼铁水对材料性能的影响

众所周知，电炉是用来熔化炉料的。感应线圈通过导电产生磁场，在炉料中产生涡电流，涡电流升温熔化炉料。

(1)对“自发核”的影响

废钢的熔点比铸铁高，增碳剂的熔点更高。废钢熔化熔化时，增碳剂受热缓慢溶解扩散，增碳剂中的碳可被钢水侵蚀吸收。钢水逐渐变成铁水，也就是通常所说的“合成铸铁”。由于废钢熔化温度高，钢水从增碳剂中吸收碳原子后，在变成铁水的过程中，往往短时间内过热温度很高。在高温下，铁水中的碳很容易被氧化成CO，所以有人认为铁水中的碳也是一种“成气元素”。CO在铁水中溶解度很小，形成后被释放到液面附近的大气中。在生产实践中，我们会发现高温钢水倒入钢包时，有放射状火花飞出钢包(俗称贼花)，这可能是高温氧化的放碳现象。这些现象会影响材料的质量。

在电炉熔化铁水的过程中，具有电磁搅拌摩擦的特点。由于铁水过热温度高、过热时间长以及感应电流的搅拌摩擦，铁水中的细小结晶石墨即自发晶核和外晶核会逐渐溶解在铁水中而消失。或者漂浮在液面上，与集渣器粘在一起被带出炉外。这样，铁水中能在共晶结晶时作为石墨外核的物质就大大减少了。

硫是铸铁中的有害元素，尤其是球墨铸铁。但有资料说①:灰铸铁中硫含量小于0.06%时，硫的一些有益作用不能发挥。铸铁中存在细小弥散的硫化物夹杂，对石墨的形核和生长起着积极有益的作用。用感应炉熔炼的废钢和增碳剂合成铸铁的最终硫含量一般不会超过0.03%。如果原铁水的硫含量太低，球化剂中的镁不能与硫化物结合。过量的残留镁不仅阻碍石墨化，还会造成缩孔、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。因此，在原铁水硫含量很低的情况下，应从球化剂的选择、球化剂的用量、球化剂的操作工艺等方面采取措施，保证球铁的球化质量。

合成铸铁用于感应炉时，由于硫含量低、过热温度高、电流搅拌摩擦等因素，铁水中的石墨化芯大大减少。②这种缺乏石墨化结晶核心的铁水过冷度较高，对孕育处理的响应能力极差。用常规的孕育处理方法很难使铸铁具有所需的显微组织。所以即使化学成分含量完全符合要求，铸出的铸件往往硬度很高，不便于加工。据资料显示，当硫从0.02%提高到0.06%，抗拉强度提高50MPa以上时，可提高一个等级以上，硬度值可提高HB20。进一步增加硫到0.1%，强度值和硬度值变化不大。所以灰铸铁中，硫控制在0.06-0.1%为宜(我厂生产的汽车制动鼓材质为HT250，硫控制在0.07-0.09%)。顺便说一下电炉熔化“铸铁屑”，即使熔化的铁屑干净无锈，没有高温过热。

(2)感应炉熔炼对提高材料感官质量的影响。

在感应炉熔炼中，铁水温度可升至1570℃以上，并能长时间保持高温。在这个温度下，原料带来的夹杂物，以及熔渣夹杂物和熔化过程中形成的夹杂物，都能浮到铁水表面。对于废钢+增碳剂，尤其是粒钢+废钢+增碳剂+回收炉料，这些炉料无论是废钢、粒钢还是粒铁，大多是白色的显微组织，具有很强的遗传性。消除遗传，需要适当提高熔化温度，增加保温时间，以净化铁水，减少铸造缺陷。

元素损失少，铁液中锰和硅的损失低于冲天炉熔炼。便于控制各元素，可以稳定化学成分的含量。

生产球墨铸铁时，硫含量高将直接影响球墨铸铁的质量。如球化等级低、材料强韧性差、夹渣等铸造缺陷。电炉熔炼铸铁没有增硫反应。

用废钢和增碳剂生产合成铸铁，由于废钢夹杂物含量低，成分稳定，加入增碳剂后高温熔炼，消除了炉料的遗传性，提高了铁水的纯净度。同时增碳剂具有孕育作用，使石墨化效果更加稳定和突出，铸件的基体晶粒会更加均匀和细化，因此生产出的铸件韧性和强度得到提高。

第二，扬长避短，优化操作流程。

利用废钢生产球墨铸铁的优点前面已经讨论过了，这里不再赘述。

电炉熔炼废钢(铁屑)和增碳剂生产球墨铸铁，要想稳定产品质量，就需要弥补不足，主要解决自发晶核少、铁水过冷度大、凝固结晶时铸件石墨化能力差、硬度高，给加工带来不便等问题。“相辅相成”的具体操作方法是:①注重冶炼后期“自发晶核”的培育。加入适量废钢淬火铁水，加入适量硅铁和细粒增碳剂，用保温剂覆盖，降低功率或断电一段时间，促进细晶石墨析出。②在出钢或浇注过程中，多次进行充分的孕育处理，补充“外晶核”。可加入小颗粒增碳剂、破碎硅铁粉和复合孕育剂。虽然添加量少，但是促进成核的效果很好。③如果硫含量过低(特别是生产HT时)，可以加入一些硫铁，但必须控制在要求的范围内。总之，优化的操作程序是指加料顺序、熔炼温度和出料温度的控制、化学成分的选择和控制、强化孕育和复合孕育。

三。化学成分的选择

我们的产品是汽车轮毂，采用铁型覆砂工艺成型。材料为Qt 450-10，硬度为HB 160-210。属于铁素体基体球墨铸铁。但用户为了便于加工和提高生产速度，除了要求材料的抗拉强度和延伸率合格外，还要求铸件的硬度≦HB200。所以在化学成分含量的选择上做了大量的实验和研究:碳(C)之所以能促进石墨化，是因为碳本身就是构成石墨的元素(石墨化膨胀的内在因素)。因此，碳含量越高，石墨化膨胀越大，可以减少缩孔体积，使铸件组织致密。但如果碳含量过高，石墨在铸件中容易上浮，还可能产生花状石墨，降低力学性能。根据铸件的大小和厚度，应控制在3.6-3.9% Si(sρ)，Si是促进石墨化的元素(石墨化膨胀的外部因素)。如果作为孕育剂加入，其石墨化能力会更强。硅之所以能促进石墨化，是因为硅能减少碳在液相和固相中的溶解(排碳现象)，阻碍铁原子和C原子的结合，从而增加碳的活性，使碳以游离形式充分结晶，即以石墨的形式析出；硅可以提高共晶和共析转变温度，有利于石墨核心的生长，延长生长时间。硅具有降低液相线的特性。当碳当量不变时，硅的含量增加。在相同的浇注温度下，铁水的过热度相对增加，铁水的流动性增加，便于浇注。所有这些都是硅促进石墨化的许多功能。

近年来，国内外铸造科技工作者对硅在球墨铸铁中的作用进行了更加广泛和深入的研究，取得了很大的成就。利用硅在一定条件下对铁素体的固溶强化作用，提高硅的含量不仅可以提高球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度和硬度，还可以提高延伸率。1998年，瑞典规定QT450的硅含量为3.2%，QT500的硅含量为3.7%。2012年3月，德国和欧洲标准DIN EN1563对球墨铸铁进行了修订，增加了三个等级(见附表)，大幅提高了铁素体-珠光体混合基体球墨铸铁的屈服强度和延伸率。

DIN 1563的新品牌(附表)

材料商标

拉伸强度//MPa

屈服强度//MPa

延伸率/(%)

恩GJS 450-18

450

350(310)

18(10)

恩GJS 500-14

500

400(320)

14(7)

恩GJS 600-10

600

470(370)

10(3)

注:括号中的数字是原品牌的性能要求。

caams的张伯明、王吉祥等老师已经在很多文章中详细讲解了硅固溶强化铁素体，提高球墨铸铁综合物理性能的论述，这里不再赘述。在生产过程中，我们仍然将原铁水中的硅含量保持在1.2 ~ 1.4%(原)和2.6 ~ 2.8%(终)。

锰(Mn)球墨铸铁中锰对硅的作用是相反的，锰是阻止石墨化的元素。锰能提高碳在铁水中的溶解度，促进白口和珠光体的形成，提高铸件的强度和硬度。随着锰含量的增加，铸件的缩孔、缩松倾向增大。生产实践表明，在其他条件(成分含量、浇注温度、铸型)相同的情况下，当锰含量从0.20%增加到0.45%时，铸件的硬度可从HB180增加到HB210-220，珠光体含量可在5%-25%之间波动。锰含量控制在0.2-0.4%之间比较理想。

磷(P)磷随金属炉料进入球墨铸铁，如炼钢生铁和回收炉料。磷虽然不影响球化率，但确实是有害元素。磷在铁中有一定的溶解度，但当金属材料中磷的含量达到一定量时，容易在铸铁中形成磷共晶。磷含量越高，磷共晶的数量越多。有资料显示，铸铁中磷含量每增加1%，就会增加20%。由于磷共晶熔点较低，在球墨铸铁凝固过程中，长时间停留在液态，不断被共晶团推出，最终“驱逐”到共晶团边界，在此凝固。因此磷共晶呈多边形分布在共晶团的边界上(像剪下一块做衣服的尖布)，破坏了晶界间的结合能力。另外，磷共晶的尖角对金属基体有一定的切削作用，降低了材料的强度、柔韧性和韧性，使铸件变脆。球墨铸铁的磷含量越低越好。我们控制磷含量≤ 0.07%

硫与镁和稀土有很强的亲和力。硫含量高消耗大量的球化剂，导致铸造材料球化不良和球化衰退，而生成的硫化物是球墨铸铁中夹杂(渣)缺陷的主要原因之一，所以硫是球墨铸铁中的抗球化元素，是一种有害杂质。原铁水的硫含量应尽可能控制在0.025%以下。

镁(镁渣)

镁是主要的球化元素，其作用是:

球化石墨:铁液中残留少量镁，在结晶过程中可使石墨呈球状；同时铁水过冷度增加，强烈阻止初晶石墨化，使碳化物稳定，所以球墨铸铁白口倾向大。

脱硫:镁极易与铁水中的硫化物结合，硫化反应生成硫化镁FeS﹢Mg﹦Fe+MgS MgS，其比重小于铁水，熔点较高，可上浮到熔渣中除去；

脱氧:镁的化学性质非常活泼，很容易与氧发生反应。FeO+Me = Fe+MgO生成的氧化镁比重比铁水轻，可以上浮到渣中被除去，从而显著降低铁水中的氧含量，容易在球墨铸铁铁水表面形成氧化膜。

除气和去除夹杂物:镁的熔点较低。加入铁水中，镁会气化、沸腾、剧烈搅拌，使铁水中的氢、氮等气体还原，排出大量夹杂物。

稀土(re)的主要功能:

⑴净化铁水:稀土元素能与铁水中的氧、硫、氮形成高熔点化合物，特别是对氧的亲和力高，能起到很强的脱氧作用。同时，稀土元素与硫的亲和力大于镁，是一种强脱硫剂。生成的氧化物和硫化物不溶于溶液，它们聚集并上浮，从而净化铁水。此外，稀土元素可与铅、锌、锡、锑、铋、砷等抗球化元素形成高熔点化合物。，从而消除干扰元素的反球化作用；

⑵强化基体:细化晶粒:铸铁中残留的稀土可以微量溶解在铸铁基体中，起到合金化作用，从而强化基体。另一方面，一些稀土氧化物和硫化物在铁水中高度分散，形成外晶核，增加晶核数量，从而细化晶粒；

⑵促进碳化物形成:当稀土残留量较高时，稀土能明显促进碳化物形成，导致铸件白口倾向增加，有时出现“反白口”现象；

⑶改善铸造性能:稀土元素可以降低铁水中气体和夹杂物的含量，净化铁水，从而改善铁水的流动性，减少气孔、夹渣和缩松倾向。

总之，要保证球化，才能获得理想质量的球墨铸铁。而Mg和Re在中和s等反球化元素后，留下一定量使石墨球化。同时，镁是一种强的抗石墨化元素。当其含量过高时，铸造缺陷如白口、缩孔、夹杂等。很容易出现。在稀土的存在下，镁(镁渣)的量可控制在0.035 ~ 0.06%。

Re具有脱硫、脱氧、净化铁水和球化、抵消反球化元素的球化干扰等优点。然而，过高的稀土含量会引起球墨变形，从而影响球墨的球形度，即降低球化率。具体含量要根据干扰元素的高低来选择(干扰元素的来源是原料的产地)，Re的含量也要低于Mg。(2012年4月12日曲阜会议上，郑州大学郭振庭教授提出Mg比Re高0.015 ~ 0.02%；河北工业大学李茜教授提出:Re/mg = 0.3 ~ 0.5，两位老师的要求基本一致。)稀土含量常控制在0.02 ~ 0.04%。化学成分的选择和控制(%):

CE:4.6 ~ 4.8；c:3.6 ~ 3.9；Si: 1.2 ~ 1.4(原始)，2.6~2.8(最终)

Mn:0.2 ~ 0.4；p:≦0.05；s:≦0.035(原始)，≦0.022(最终)

Re: 0.02 ~ 0.04(残差)；毫克:0.03 ~ 0.06(剩余)

配料单

球化剂和孕育剂的主要成分(%)

四。熔炼工艺(加料顺序、操作方法和温度控制)和球化处理。

先在炉底加入新鲜铁，然后加入废钢和增碳剂(根据炉料的情况，这是凭经验，防止增碳剂堆积形成高温层)，边熔化边加入废钢和增碳剂。尽可能在加入粒状钢之前，需要加入60-70%的增碳剂，最后加回炉料中。在此期间，为了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。但上述加料方式存在两个问题:①当铁水含碳量达到一定量时，很难提高铁水含碳量。(2)冶炼后期加入粒状钢，造成炉内金属液飞溅严重，不能保证安全生产。因此，也可以采用另一种加料顺序，即先熔化粒状钢，边熔化边舀出炉渣。当熔化后需要加入的量(一般为40-50%)达到一定温度时，关闭电源，消除炉内液面的“驼峰”，使液面稳定，熔渣会聚集在液面中心，便于舀出熔渣。清渣后，可适当加入更多增碳剂。启动电源大功率熔炼，边加废钢边加增碳剂，直到满炉，加一些硅铁取样分析。

球墨铸铁铁水是铁-碳-硅-氧饱和的合金溶液，其中存在化学反应和反应平衡问题:

2(C)+(二氧化硅)(硅)+2CO

当铁水温度高于平衡温度时，反应向右移动，碳被氧化放出CO还原碳，这是一个还原反应。当温度低于平衡温度时，反应向左移动，Si被氧化生成SiO2黑渣，这是一个氧化反应。平衡温度在1390 ~ 1420℃之间。因此，推荐的球化温度在1450±20℃之间。根据上述数据，分析了增碳剂的适宜加热温度。如果加热温度高于平衡温度，铁水中碳的氧化损失会增加，增碳剂的吸收率会降低。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上。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，使吸收尽可能远大于损失，同时有利于提高熔化速度。所以在熔化前期，我们采用大功率高温熔化。

由于粒状钢含渣量太多，在熔化粒状钢的过程中需要用专用勺舀出渣，所以增碳剂不宜与粒状钢混合熔化。当炉料熔化，炉渣清理干净后，留10%增碳剂作为波动调节室空，其余加入保温剂覆盖。

当炉内温度升高，增碳剂溶解并被铁水吸收后，清理保温剂和炉渣，加入一些硅铁，将保温剂覆盖在硅铁上。硅铁的加入量应为硅的1.2%左右。这是因为废钢和粒钢的硅含量很低，还加了一些硅铁。第一，起到脱氧的作用。二是为了后期缩小调整范围，使成分含量更准确；第三，铁水含量不能超过热分析仪的测量范围，以免测量失败。还要注意的是，任何阶段需要同时加入增碳剂和硅铁时，应先加入增碳剂，待增碳剂熔化扩散吸收后再加入。这是因为硅具有排碳特性，即硅含量的增加降低了碳在铁水中的溶解度。目的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铁水含碳量；③铁水硅含量:④炉料和铁水质量(是否严重氧化)；⑤炉子操作；⑥添加时间和添加方法；⑦炉温控制。

当炉温达到1320℃左右时，清洗液面上的熔渣，取样并倒入上海产“华立”牌热分析仪的样品杯中。在取样分析前后的时间里，先清理液面上的熔渣，适量加入一些回收料；当热分析仪结果出来后，调整原铁水的碳、硅含量；造球处理采用冲洗法，装料方法如图所示。

采取有效措施强化孕育:使用的孕育剂类型为75#硅铁、增碳剂和硅钙钡复合孕育剂。用增碳剂进行炉包双重孕育；硅铁快速孕育和浮硅孕育；当浇包提起时，加入硅钙钡复合孕育剂进行随流孕育。只要热分析仪测得的碳含量不超过上限，在球墨铸铁出钢前(也叫预处理或预孕育)、球化钢包底部、球化反应后刮渣后的液面加入一些细粒(0.5~1.0mm)增碳剂。这种增碳剂虽然吸收率低，但确实能产生大量的“异质晶核”，促进石墨化，有利于石墨的生成。

球化温度的控制。球化温度可根据铸件尺寸、铸件壁厚和不同材料灵活控制。而且每个单位都有自己的习惯和做法。例如，山东临沭兴华机械厂使用十吨钢包处理球墨铸铁。当钢包底部有一定量铁水时，为了降低下部铁水温度，延缓球化剂的引发时间，减少反射沸腾，沿钢包边缘加“热铁块”，也便于冷却和浇注大型铸件。效果很好。濮阳某铸造厂用废钢生产球墨铸铁，出钢温度1550℃。当钢包中的铁水达到3/4时，停止铁水，在钢包中进行球化反应。当在钢包中进行球化反应时，炉中剩余的1/4铁水继续升温，在钢包中的反应完成后，清理浮渣，加入孕育剂，取出炉中剩余的1/4铁水。此时炉内铁水温度已经是1577。在出炉前的熔化过程中，我们要经历一个先高温后低温的过程。第一次高温便于消除铁水中的“遗传”，促进增碳剂的吸收，然后适当的低温便于晶核复活和球化。在我们的生产实践中，原始球化温度控制在1560~1570℃(使用光学温度计)，所以生产出来的铸件硬度较高，其硬度往往在HB200左右徘徊，有时硬度超标，影响产品质量。2010年下半年球化温度逐渐降低，现在出料温度控制在1520℃±10℃左右。

动词 （verb的缩写）产品质量

产品为QT450-10轮毂，采用铁型覆砂工艺成型。球墨铸铁的球化等级为1~3级，石墨的大小为6~7级。石墨球致密，分布均匀，硬度为HB170~190，很少超过HB200。物理实验采用实心切削试样，抗拉强度≧500(一般在500左右)，延伸率(%)13 ~ 16(最高22)。