中频感应电炉熔炼铸态铁素体球墨铸铁工艺[1]
球墨铸铁熔炼工艺讲解
球墨铸铁熔炼工艺讲解未经球化和孕育的球墨铸铁原铁水质量对铸件组织、性能和铸造缺陷的形成都有重要影响。
优良的原铁水应该符合以下质量要求：1.常存元素和合金元素的质量分数符合要求。
2.铁水经过适当过热后，在合适温度出炉。
一般原铁水出炉温度不低于1420℃。
有些合金球墨铸铁熔点较高，需在更高温度出炉。
3.含有所需要的微量元素。
干扰石墨球化元素的质量分数在允许范围内。
4.炉料在熔炼过程中氧化轻微。
氧、氮、氢等气体含量适当。
5感应炉、冲天炉、电弧炉都能用来熔炼球墨铸铁原铁水。
本章介绍目前国内最常用的两种熔炉：感应炉和冲天炉。
一、感应炉熔炼上图（4—1）是感应炉炉体基本结构简图。
这种熔炉是使用耐火材料捣制的坩埚盛装炉料和铁水。
坩埚外围装有异形铜管或矩形铜管制成的螺旋形线圈。
当交流电通过感应线圈，由于交变磁场的作用，装入坩埚的炉料内产生很大的感应电流，使炉料加热、熔化并使铁水过热。
按照输入炉子的电流频率，感应熔炉分为工频炉（50HZ）、中频炉（150---8000HZ）和高频炉（大于10000HZ）。
按坩埚的耐火材料性质，炉子分为酸性炉、碱性炉和中性炉。
按炉子结构，有无芯感应炉和有芯感应炉。
我国自20世纪70年代以来广泛使用感应炉熔炼铸铁。
大型铸造厂（如汽车铸件铸造厂）多使用以大型感应炉为主体的双联熔炼。
感应炉炉料包括生铁、废钢、铸件回炉料、铁合金、切屑和增碳剂等。
铁水中非金属夹杂物含量少。
元素烧损率较低，铁水温度和成分易于调整和控制而达到均匀稳定。
有些铸造厂还采用废钢和增碳剂熔炼合成铸铁。
由于铁水温度、成分容易控制，合金元素损耗少，感应炉可以用来熔炼高合金铁水，如高铬铸铁、高镍奥氏体铸铁原铁水等。
铁水比较纯净，过热温度能达到1700℃以上，元素的熔损少于冲天炉，对环境污染较轻，劳动条件相对较好，而且可使用大量废钢作为炉料，因此感应炉用于熔炼各种球墨铸铁原铁水。
但是感应炉生产的原铁水与冲天炉铁水相比，石墨晶核和石墨球数较少，铁水的共晶过冷度较大，产生白口倾向较强。
铸态QT450_10球墨铸铁生产工艺研究[1]
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Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｍｅｄｉｕｍ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｆｕｒｎａｃｅ ｍｅｌｔｉｎｇ ａｎｄ ｃｕｐｏｌａ － ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｆｕｒｎａｃｅ ｄｕｐｌｅｘ ｍｅｌｔｉｎｇ， ｐｉｇ ｉｒｏｎｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ａｓ－ ｃａｓｔ ｆｅｒｒｉｔｅ ｎｏｄｕｌａｒ ｉｒｏｎ， ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｍｅｌｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ， ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ａｄｄｉｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｎｏｄｕｌａｒｉｚｉｎｇ ａｌｌｏｙ， ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ， ｐｏｕｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｏｕｒｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｎｏｄｕｌａｒ ｉｒｏｎ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｓｔ ｎｏｄｕｌａｒ ｉｒｏｎ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ： ｗ（Ｃ）３．６％～４．０％， ｗ（Ｓｉ） ２．４％～２．８％， ｗ （Ｍｎ） ０．３％～０．４％， ｗ （Ｓ）＜０．０２％， ｗ （Ｐ）＜０．０６％． Ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ － ｍａｇｎｅｓｉｕｍ － ｆｅｒｒｏｓｉｌｉｃｏｎ ａｌｌｏｙ ｕｓｅｄ ａｓ ｎｏｄｕｌａｒｉｚｅｒ ｗａｓ ｏｆ １．０％￣１．８％． Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｂｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌｏｗ ｔｈｅ ｓｕｌｐｈｕｒ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｔｈｅ ｌｅｓｓ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｄｕｌａｒｉｚｅｒ ｗａｓ ｎｅｅｄｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｗａｓ： σｂ＞４５０ ＭＰａ， δ＞１０％，； ｃｏｎｔｒａｒｉｌｙ， ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｈｅ ｓｕｌｐｈｕｒ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｔｈｅ ｍｏｒｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｄｕｌａｒｉｚｅｒ ｗａｓ ｎｅｅｄｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｗａｓ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｖａｌｕｅ： σｂ＞４５０ ＭＰａ， δ＜１０％． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： Ａｓ－ ｃａｓｔ ｆｅｒｒｉｔｅ ｎｏｄｕｌａｒ ｉｒｏｎ； ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ； ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
铸态高强度球墨铸铁的生产工艺分析
≥ 500Mpa，屈服强度≥ 320Mpa，伸长率≥ 7%，布氏硬度 石墨化，增加石墨球数量，抑制渗碳体和磷共晶的生成，同
170-230HB。
时有脱氧脱氮，巩固球化剂的作用，故考虑选用硅贝孕育剂。
二、化学成分的选择
四、球化孕育处理
从性能要求来看，既要保证有较高的抗拉强度，同时还
采用堤坝式球铁包进行球化处理。球化剂加入球铁包堤
加铁素体，使强度下降。所以在保证有足够数量的石墨球的
浇注是为了防止孕育衰退，采用随流孕育，孕育比例质
情况下，含碳量不宜过高，可以选择在 3.6% ～ 3.8% 之间。 2、硅。硅是促进石墨化和稳定铁素体元素 [2] 。增加硅
量分数为 0.2%。这样石墨球个数才会越多 , 球径越小、越圆 整 , 分布越均匀 , 低温冲击韧性才会有保障。为防止衰退，
N 新观察 ew Observation 铸态高强度球墨铸铁的生产工艺分析
□孟祥锋 辽宁工程职业学院 机械工程系
【摘要】 分析了采用中频炉熔炼生产 QT500-7 球墨铸铁件的工艺过程。讨论了如何合理控制铁水成分、选择合适的球化孕育剂和 球化处理方法，生产出符合标准要求的合格铸件。 【关键词】 高强度球墨铸铁 成分 球化 孕育
响石墨形态和产生白口，一般会将镁控制在 0.45% ～ 0.55% 完全符合 QT500-7 的性能要求即合格。 参考文献
[1] 于建平 . 铸态高强度、高伸长率球墨铸铁的生产 [J]. 热加工工艺 ,2010（11）:1401-1403.
[2] 李蒙 ,. 铸态 QT550-7 球铁的生产 [J]. 中国铸造设备与技术 ,2006（2）:26-28.
过对石墨形态和基体组织的控制，通过试验结果分析高强度 QT500-7 球墨铸铁的生产工艺。
铸态QT450_10球墨铸铁生产工艺研究
收稿日期： ２００７－ ０１－ １９
修定日期： ２００７－ ０３－ １０
作者简介： 王建民（ １９６６－ ） ， 男， 安徽岳西人， 在职博 士 ， 副 教 授 ，
主 要 研 究 方 向 ： 铸 造 合 金 和 表 面 技 术 ， 电 话 ： ０５５１－ ２９０１３７２， Ｅ－
ｍａｉｌ：ｗａｎｇｊｍ１１２８＠１２６．ｃｏｍ。
球墨铸铁是通过对铁液进行一定的变质处 理来改变一次结晶时石墨的形核和生长条件。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， 必须把握好原铁液熔炼、球化处理、 孕育处理、炉前处理、浇注、清理及热处理和铸件 质量检验等几个环节［１～３］。
为使球墨铸铁组织达到性能和基体组织的 要求， 一般要进行低温退火、高温退火、正火加回 火、调质、等温淬火等热处理， 延长了球墨铸铁的 生产周期， 增加了生产成本［４～６］。针对这种情况， 本
Ｃ 图 １ 铸态金相照片 Ｆｉｇ．１ Ａｓ－ ｃａｓｔ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ
以及残留稀土元素和镁元素基本上没有多大差 别 ， 差 别 较 大 的 是 ｗ（Ｓ）量 。Ａ１ 试 样 的 ｗ（Ｓ）量 为 ０．０１４％， Ａ２ 为 ０．０２５％， Ａ３ 为 ０．０２０％； Ｂ１ 为 ０．０１７％， Ｂ２ 为 ０．０２１％， Ｂ３ 为 ０．０１３％； Ｃ 为 ０．０１５％。由此 看来， ｗ（Ｓ）量低， 综合力学性能较好。采用中频电 炉熔炼， 熔炼后球铁中的硫和磷的含量变化较
研究的目的是： 通过调整和控制工艺参数， 生产 铸态性能合格的 ＱＴ４５０－ １０ 铸件。
１ 试验方法
选用两种不同的生铁， 熔炼设备是中频感应 电炉。熔炼采用 ８５％的生铁和 １５％的球铁回炉 料 ， 球 化 剂 为 稀 土 镁 合 金 ， 其 成 分 主 要 是 ｗ（ＲＥ） ３％， ｗ（Ｃａ） ３％～５％， ｗ（Ｍｇ） ７％～８％， 加入量占铁液 重量的 １．８％。孕育剂为钡硅铁， 其主要成分是 ｗ （Ｓｉ） ６８％， ｗ（Ｃａ） ３％～５％， ｗ（Ｂａ） ２％，加入量占铁液 重量的 １．１％， 加入方法为包底覆盖。选用的两种 球铁原生铁主要成分如表 １ 所示。
铸态球墨铸铁QT450的熔炼过程控制
铸态球墨铸铁QT450-10的熔炼过程控制铸态球墨铸铁QT450-10的熔炼过程控制1、生产条件及化学成分设计铁液采用冲天炉—感应电炉双联熔炼，其中冲天炉为3 t／h多排小风口热风酸性炉，感应电炉为2 t中频感应电炉。
球化、孕育处理前，铁液在感应电炉中进行进一步的脱硫处理，以获得高温、低氧化、低硫的原铁液。
生产中对铸态QT450-10的化学成分提出的要求为：3.4％～3.9％ C，2.5％～3.0％ Si，≤0.4％ Mn，＜0.050％ P，＜0.025％ S，0.04％～0.10％ Mg残，0.015％～0.04％ RE残。
2 、熔炼过程控制要点(1)准备和检查工作时要使用的相关物品，如：FeSi75A115—B孕育剂、FeSiMg8RE5球化剂、增碳剂、铁液搅拌工具等。
(2)新包或4 h未使用的铁液包(0.5 t)使用前必须烫包，使用地上衡称量空包和装满铁液的包，计算一包铁液的重量(用以计算合金加入量)。
(3)孕育剂、球化剂合金预热温度应大于150℃，上限越高越好，但最高不超过400℃，并且预热时不能接触明火；孕育剂粒度3～20 mm，球化剂粒度10～25 mm。
(4)计算孕育剂、球化剂的加入量，孕育剂含硅按75％计算，加入量按1.0％～1.4％计算，球化剂含硅按44％计算，加入量按1.5％～1.8％计算。
(5)放置合金，合金放在凹坑式包底的凹坑内，由下至上的放置顺序为：球化剂一孕育剂一珍珠岩砂，并尽量塞实，如必要还应加压一块小于5 kg的生铁或钢板。
其中孕育剂只能加入计算量的70％，剩余的在处理时加入。
(6)铁液出炉前应制白口化试样，送做光谱成分分析。
确定C：3.7％～3.9％，Si：1.6％～1.8％。
成分分析达不到要求，应再对铁液进行调整，并观察原铁液浇注的三角试样的断面是否正常。
(7)调整铁液的处理温度为1480～1500℃。
使用测温仪测温并记录。
(8)球化和孕育处理①铁液倒人的落点应在包内无合金的一侧，以避免球化剂过早反应：②铁液倒人1／3～1／2时再从出铁槽加入孕育剂计算量的20％；③铁液加入预定值的约2／3时进行反应，反应基本完毕进行初次搅拌，然后加足铁液进行搅拌，搅拌深度必须超过铁液深度的一半。
中频炉熔炼工序工艺操作规程
中频炉熔炼工序工艺操作规程1目的加强现场技术管理，规范中频炉熔炼操作2范围适用于中频炉熔炼抗磨白口铁、灰铁、球铁的操作3. 熔炼设备检查3.1中频炉操作工每天在开炉前，应检查炉衬、炉口情况，当发现有炉口钻铁时应及时拆开炉口，重新修出炉口。
3.2操作工送电前应检查电器冷却水管接头、炉体冷却水管接头有无漏水、起包现象，当存在此现象时应及时通知维修人员修理或更换。
3.3、操作工每天送电前检查炉体、电器内冷却水水压及油泵油压情况。
各水路水压、油泵油压应符合设备要求。
3.4、操作工应该同时应检查炉体有无渗水、漏炉衬材料、吸咐杂质等现象，存在问题时应及时处理后再开炉。
4 熔炼材料准备4.1 原生铁、回炉料、增碳剂、废钢、硅铁、锰铁、铬铁、镍、球化剂、孕育剂的质量标准应符合标准。
4.2每批外购的生铁、废钢、硅铁、锰铁、铬铁应该分类堆放，不可混杂（生铁、硅铁、锰铁、铬铁、球化剂、孕育剂应附有对方或本公司的检测报告）4.3 炉料尺寸大小要合适，不能大于炉口直径。
4.4用于球铁和白口铁的废钢应为低碳钢边角料，清洁无油、去锈。
不得混有表面有油漆或镀层的材料，不得混有合金钢废料。
4.5新生铁回炉料、浇冒口表面粘附的泥砂应清除。
4.6 铁屑应按材质种类分类堆放，不得混有油污泥砂和抹布等杂物。
4.7根据浇注铁水总量和配料比例，开炉前要备足各种炉料，并且分好类。
5 熔炼操作5.1熔炼抗磨白口铸铁时，先装入废钢、再加入高碳铬铁和镍板；再加入回收料；熔炼灰铸铁时，先装入生铁和回收料，再加入废钢。
5.2加料过程中要注意保护炉口、炉衬，不可用大块直接砸炉口、炉衬。
装料应紧实。
5.3 第一炉冷料启动时，装料时往炉内加料时要注意不要砸到炉衬。
5.4第一炉熔化先用300～500KW左右的小功率送电半小时，使生料逐渐变红，观察炉衬，当生料和炉衬从底部到顶部都变得明亮时，保温半小时，然后进入正常熔化。
5.5 加入到电炉内的各种原材料严格按工艺员出具的配料单要求，分批吊入，计量要求准确，并做好记录。
球墨铸铁熔炼、浇注工艺操作规程
球墨铸铁熔炼工艺规程本规程适用于中频电炉熔炼球墨铸铁件一、原材料要求1、新生铁Q10和Q12符合GB/T1412—2005要求其中Mn≤0.20、P≤0.020、Ti≤0.050。
2、废钢符合GB/T4223—1984要求块度不得大于240×240mm。
3、回炉料仅限球墨铸铁回炉料回炉料必须抛丸清理去除泥沙。
不得使用其他材质的回炉料。
4、硅铁牌号FeSi75—C符合GB/T2272—1987要求。
5、锰铁牌号FeMn68C7.0符合GB/T3795—2006.6、稀土镁硅铁合金球化剂牌号FeSiMg8Re3符合GB/Y4138—2004要求。
二、熔炼操作1、炉前操作工人必须是经过专业培训且具有一定的理论水平和实际中频炉操作经验。
2、炉前操作工人应按要求穿戴安全劳动保护用品。
3、检查所需要的原材料、辅料是否齐备是否符合工艺要求各检验、测量和实验设备是否合格各设备使用状况是否良好正常。
4、炉料配比QT450—10牌号新生铁5570、废钢57、回炉料2340。
配料比以满足炉前成分为准在特殊情况下可作适当变化。
5、按配料通知单上注明的各种炉料重量准确计量加入炉。
6、投料顺序为新生铁后废钢在回炉料。
7、熔炼过程中要经常捣料防止炉料“搭桥”或结壳。
8、炉料全部投入后温度达到1300℃时加入稻草灰或覆盖剂对铁水进行保护熔炼防止铁水氧化。
9、炉内铁水温度达到1400℃光学高温剂后取样分析化学成份。
10、炉前成份C3.754.00Si1.301.70Mn≤0.50P≤0.07S≤0.035.11、球化包采用1000kg专用球化除了包球化处理前球化包应烘烤至暗红色。
12、球化处理采用堤坑处理包冲入法。
球化剂FeSiMg8Re3按出铁量的1.301.60加入覆盖FeSi粉按出铁量的0.300.40加入。
装包顺序球化剂→覆盖硅铁→压铁。
每层适当捣实在边角处适当加入少量的冰晶石粉。
球化反应时间控制在1分30秒至5分钟之间。
球墨铸铁熔炼工艺规程
球墨铸铁熔炼工艺规程•2011-12-10 10:41:07本规程适用于中频电炉熔炼球墨铸铁件一、原材料要求：1、新生铁：Q10和Q12，符合GB/T1412—2005要求，其中Mn≤0.20%、P≤0.020%、Ti≤0.050%。
2、废钢：符合GB/T4223—1984要求，块度不得大于240×240mm。
3、回炉料：仅限球墨铸铁回炉料，回炉料必须抛丸清理，去除泥沙。
不得使用其他材质的回炉料。
4、硅铁：牌号FeSi75—C，符合GB/T2272—1987要求。
5、锰铁：牌号FeMn68C7.0,符合GB/T3795—2006.6、稀土镁硅铁合金球化剂：牌号FeSiMg8Re3符合GB/Y4138—2004要求。
二、熔炼操作：1、炉前操作工人必须是经过专业培训，且具有一定的理论水平和实际中频炉操作经验。
2、炉前操作工人应按要求穿戴安全劳动保护用品。
3、检查所需要的原材料、辅料是否齐备，是否符合工艺要求，各检验、测量和实验设备是否合格，各设备使用状况是否良好正常。
4、炉料配比：QT450—10牌号：新生铁55～70%、废钢5～7%、回炉料23～40%。
配料比以满足炉前成分为准，在特殊情况下可作适当变化。
5、按配料通知单上注明的各种炉料重量准确计量加入炉。
6、投料顺序为新生铁，后废钢，在回炉料。
7、熔炼过程中要经常捣料，防止炉料“搭桥”或结壳。
8、炉料全部投入后，温度达到1300℃时，加入稻草灰或覆盖剂对铁水进行保护熔炼，防止铁水氧化。
9、炉内铁水温度达到1400℃（光学高温剂）后取样分析化学成份。
2、炉前成份：C3.75～4.00%；Si1.30～1.70%；Mn≤0.50%,P≤0.07%;S≤0.035%.3、球化包采用2000kg专用球化除了包，球化处理前球化包应烘烤至暗红色。
4、球化处理：采用堤坑处理包冲入法。
球化剂FeSiMg8Re3按出铁量的1.30～1.60%加入，覆盖FeSi(粉)按出铁量的0.30～0.40%加入。
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磷是有害元素，极易偏析，硬而脆呈多角状分 布的磷共晶恶化球墨铸铁的力学性能，显著降低塑 性和韧性， 所以应严格控制。 磷一般不得超过 0.07%； 3.6 硫
CHEN Xiao-guang
（Qinhuangdao Metallurgical Machinery Co., Ltd, Qinhuangdao Hebei 066004，China） Abstract:This paper reviews the medium -frequency induction furnace melting production process of cast ferrite ductile iron. Through the choice of raw materials and chemical composition control，ferrite ductile iron in cast can be produced with better nodularization grade and high mechanical properties which are equal or larger than the national standard. Keywords: medium frequency induction furnace, cast, ferrite ductile iron
1 中频感应电炉的熔炼特点
冲天炉生产球墨铸铁件， 虽然生产成本低，但 由于铁水温度低，化学成分不稳定，铸件质量不易 控制，而且，工作环境差，能源消耗大，污染严重。 随 着工业技术的不断发展，对球墨铸铁质量提出更高 的要求， 对于环境的保护也越来越重视。 高温、低 硫、洁净，且化学成分准确，干扰元素又少的原铁水 是生产优质球墨铸铁的保障，足够高的熔炼温度和 必要的出炉温度十分重要，可以说中频感应电炉非 常适合生产优质球墨铸铁。 与冲天炉相比，中频感
别是伸长率最高达到 25%。其结果见表 4。各元素的 含量都在控 制范围以内 ，石墨级别为 1~2 级 ，石 墨 大小为 5~6 级，铁素体含量大于 60%。
表 4 铸态铁素体球墨铸铁抗拉强度 σb 及伸长率 δ
项目
数值
451~499 162
89.5
89.5
度 /MPa 500~590 19
以生产铸态铁素体球墨铸铁，可获得较好的球化级别，而且生产工艺稳定、可靠，质量高、成本低，力学性能达到
和超过国家标准。
关键词：中频感应电炉；铸态；铁素体球墨铸铁
中 图 分 类 号 ：TG255
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1674-6694（2010）04-0024-03
The Cast Ferrite Ductile Iron Produced by Medium-frequency Induction Furnace
2 原材料的选择
原材料直接影响球墨铸铁的质量和生产过程 的稳定性。 由于中频感应电炉冶金性能差，所以原 材料必须干净、少锈、无油、无杂质，而且化学成分 明确。 回炉料也必须经过抛丸处理去除表面型砂、 渣子等。 此外严把原材料、辅助材料进厂质量关，严 格控制材料各种元素的含量。 2.1 生铁
选择生铁首先要根据球铁的基体要求及回炉
表 3 球化剂的性能指标（质量分数，%）
粒 度 /mm
Mg
Re
Si
Ca
Fe
10~20
2.8~4.0 1.0~2.5 43~45 1.0~2.0 余量
5 孕育剂的选择
孕育处理是球墨铸铁生产必不可少的重要环 节，不仅能细化石墨，增加石墨数量，提高石墨圆整 度，改善球化率，还具有脱氢、脱氧、脱硫和消除白 口等作用，改善力学性能。 因此，选择了硅-钡类复 合孕育剂。 加入量为：0.5%～0.8%。
为了调整化学成分，减少铁液含氧量，选择优 质 75 硅铁。
3 化学成分的选择
金相组织决定了球墨铸铁的性能，而化学成分 的变化可以改变金相组织。 因此，选择合理的化学 成分是获得铸态铁素体球墨铸铁根本。 3.1 碳当量的选择
在球墨铸铁中起主要作用的是碳、 硅两种元
素。 而碳、硅都是强烈地促进石墨化的元素，可用碳 当量（CE）来说明 他们对球墨 铸铁金相组 织和力学 性能的影响。 提高碳当量可增加石墨球数，改善铁 水流动性，减少缩孔体积和白口倾向，提高塑性和 韧性，获得健全的铸件。 但碳当量过高，易出现石墨 漂 浮 导 致 性 能 下 降 ，因 此 ，碳 当 量 应 在 4.5%~4.8% 之间。 3.2 碳
表 1 废钢的化学成分（质量分数，%）
表面质量
C
Si
Mn
P
S
干净、无锈 0.01
0.45
0.18 0.073 0.006
2.3 增碳剂 理论上，石墨质材料（如电极石墨、天然石墨、
天然类石墨）和碳质材料（如焦炭、石油焦、煅烧焦、 煅烧石油值）均可作为增碳剂。 实际使用中，选哪种 增碳剂需视球铁牌号、熔炼方法和增碳剂的品质而 定，必须选择合适的增碳剂。 由于不同的增碳剂会 影响铁液的含氮量， 微量的氮能提高力学性能，但 过量则容易产生气孔缺陷。 因此，选用石墨电极碎 块作为增碳剂，其成分要求如表 2 所示。
参考文献:
［1］ 陆文华.铸铁及其熔炼［M］.北京：机械工业出版社，1981. ［2］ 周 建 辉.中 频 感 应 电 炉 熔 炼 合 成 铸 铁 ［J］.铸 造 设 备 研 究 ，2005
（03）：38-39. ［3］ 中国机械工程学会铸造专业委员会.铸造手册（第一卷）［M］.北
京 ：机 械 工 业 出 版 社 ，2003. ［4］ 沈定钊.铸铁冶金［M］.北京：冶金工业出版社，1995.
2） 由 于 电 磁 搅 拌 作 用 ， 铁 液 的 含 气 量 、 含 氧 量 较低，铁液比较纯净，非金属夹杂物容易上浮。 但是 过分强烈的电磁搅拌使铁水冲刷炉衬，影响炉衬寿 命，也很难使渣子覆盖在铁水表面，增加大气对铁 水的污染。
3）电能消耗大，增加铸件成本，不连续生产。 4）中频无芯感应电炉能够直接熔化固体炉料， 而且开炉及停炉比较简单方便，因此得到了普遍应 用。
收 稿 日 期 ：2010-06-05 作 者 简 介 ：陈 晓 光 （1965- ）， 男 ， 工 程 师 ， 主 要 从 事 企 业 管 理 及 铸 造 技
术工作。
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应电炉熔炼有以下特点： 1） 无 接 触 加 热 ， 通 过 电 磁 感 应 产 生 涡 流 ， 靠 电
阻热来实现， 熔炼过程中不会有增碳和增硫现象， 感应炉熔炼合金元素烧损少，化学成分均匀、准确， 铁水温度高且容易控制。
6 浇注温度
为了减少皮下气孔等缺陷， 根据铸件结构，浇 注温度必须大于 1 350 ℃。
7 力学性能和金相组织
每次生产时，浇注标准 Y 试块。 加工标准试样， 测量其抗拉强度 σb 和伸长率 δ，进行化学分析与金 相检查。 从几年来的检测数据中，取 181 组测量数 据进行统计， 抗拉强度 σb 在 451 MPa～590 MPa，伸 长率 δ 为 10%～25%，已经达到和超过国家标准，特
表 2 增碳剂的性能指标（质量分数，%）
粒 度 /mm 1～6
固定碳 ≥95
灰分
水分
硫分
N
≤1
≤1
≤1 ≤0.001
增碳剂的加入方法采用随原材料一起加入和 铁液熔化后 1 400 ℃以上时加入相结合的方法。 通 过长期计算与化学分析相对比可知，增碳剂的吸收 率可达 85%～90%。 铁液增碳后，存在大量弥散分布 的非均质结晶核心，石墨晶核显著增多，促进石墨 形成。 同时降低铁液的过冷度，白口倾向得到改善。 2.4 硅铁
碳是影响球铁机械性能和铸造性能很大的元 素，是促进石墨化的元素。 含碳量高，则析出的石墨 球数量多，球径尺寸小，圆整度好，减少缩孔、缩松 倾向，减少甚至消除渗碳体，降低抗拉强度和硬度， 提高塑性和韧性。 碳的质量分数为 3.5%~3.8%时获 得铸态铁素体球铁。 3.3 硅
硅也是影响球铁机械性能和铸造性能很大的 元素，也是强烈促进石墨化的元素。 随着硅量的增 加，不仅白口倾向减少，铁素体增加，而且能够细化 石墨，提高石墨球的圆整度。 但是，硅量过高，会提 高韧性—脆性转变温度，使铸件发脆，有害作用更 为明显。 因此含硅量应为 ω（Si）=2.4%~2.8%，原铁 水的硅的质量分数为：1.6%~1.8%。 3.4 锰
2010年第 4 期 A20u1g.02年010 8№月4
铸造设备与工艺 FOUNDRY铸EQ造UIP设MEN备T A与ND工TEC艺HNOLOGY
A2u0g.1200年10第 №4 期4
·铸造工艺·
中频感应电炉熔炼铸态铁素体球墨铸铁工艺
陈晓光
（秦皇岛秦冶重工有限公司，河北 秦皇岛 066004）
摘 要：阐述了中频感应电炉熔炼铸态铁素体球铁的生产工艺，通过对原材料的选择和化学成分的控制，可
硫是反石墨化元素，属于有害杂质。 硫与稀土、 镁、锰、铁的亲和力都很强，形成硫化物，消耗球化 剂，并且产生夹渣等缺陷。 对石墨的球化和韧性影 响较大，硫低球化良好且稳定。 当然硫也不宜太低， 部分 MgS、CaS 可以起到石墨晶核的作用，有助于石 墨球化。 因此，将硫控制在 0.03%以下。
4 球化剂的选择
10.5
100
合计
181
100
0~14.9 14
7.7
7.7
15~17.9 50
27.6
35.3
伸长率
18~19.9 41