铸态球铁QT450-10熔炼过程控制 有要点
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
铁型覆砂工艺，生产铸态QT450-10高韧性球墨铸铁
铁型覆砂工艺，生产铸态QT450-10高韧性球墨铸铁摘要：论述了铁型覆砂工艺条件下铸态QT450-10高韧性球墨铸铁的生产，分析了铸造材料、球化处理、冷却时间等主要工艺因素对铸件延伸率的影响，工艺优化后可以使铸件延伸率达到12-23%。
关键词：铁型覆砂工艺；高韧性球墨铸铁；原材料；球化处理；延伸率 1 前言铁型覆砂工艺生产的铸件因外观光洁、内部致密、尺寸精确逐步受到欢迎，逐渐成为众多轮毂厂家的选择，主要材质为QT450-10，全部采用这种工艺，但在生产过程中经常出现强度高、延伸率低、稳定性差的问题，本文与实际生产现场结合，通过对工艺的优化和调整使铸件本体延伸率稳定达到12%以上、综合成品率由94.53%提升至97%，成功解决了生产过程中的难题。
2 化学成分与原材料公司汽配产品已批量生产多年，熔炼设备采用1吨中频电炉，外购生铁和废钢，原材料配比基本固定，原铁水化学成分如表1：表1 原铁水化学成分炉次 C Si Mn P S1 3.82 1.26 0.34 0.029 0.0262 3.84 1.37 0.31 0.035 0.0313 3.84 1.27 0.33 0.032 0.0254 3.83 1.33 0.31 0.033 0.025 3.83 1.4 0.41 0.040 0.036 3.85 1.35 0.35 0.035 0.0247 3.79 1.4 0.3 0.033 0.0248 3.85 1.37 0.33 0.037 0.0279 3.84 1.37 0.40 0.036 0.02610 3.80 1.22 0.37 0.042 0.032从表1可以看出：生产过程中原铁水Mn、S含量波动较大，部分炉次Mn、S含量较高，在铸态高韧性QT450-10中，锰能阻碍共析转变的石墨化，增加、稳定和细化珠光体，部分锰也可以固溶入铁素体中，提高强度并降低韧性，增加结晶过程的过冷倾，对韧性影响很大，因此锰含量应越低越好。
铸态球墨铸铁QT450-10的生产控制
铸态球墨铸铁QT450-10的生产控制
彭显平;杨金凤;张光明
【期刊名称】《铸造技术》
【年(卷),期】2008(29)5
【总页数】3页(P691-693)
【关键词】铸态球墨铸铁;生产控制;QT450-10;铸态高韧性球墨铸铁;高强度球墨铸铁;合金化处理;基体组织;断后伸长率
【作者】彭显平;杨金凤;张光明
【作者单位】四川工程职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG143.5;TQ063
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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。
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。
铸态球铁QT450-10熔炼过程控制 有要点
铸态球铁QT450-10熔炼过程控制有要点铸态球墨铸铁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。
球墨铸铁感应炉熔炼炉前处理作业指导书-
球墨铸铁感应炉熔炼炉前处理作业指导书本标准适用于感应炉熔炼球墨铸铁件的生产。
1原材料准备1.1球化剂1.1.1球化剂的牌号选择如下表：1.1.2球化剂粒度5～25mm。
1.1.3球化剂必须有质量保证书方可投入使用，严禁使用受潮或混合型号的球化剂。
1.2孕育剂1.2.1孕育剂采用FeSi75和18号长效孕育剂。
1.2.2 FeSi75粒度10～20mm，18号长效孕育剂粒度5～10mm。
1.2.3FeSi75必须进厂检验合格后方可投入使用，严禁使用受潮的孕育剂。
2炉前处理2.1原铁水化学成分要求如下表（％）2.2球化处理前对调整好成分的铁水取样快速分析C、Si含量，出铁水温度1540℃~1610℃。
2.3球化及孕育处理2.3.1将称量好的球化剂（根据实际情况调整）放入球化包堤坝内侧，平整紧实后再加入称量好的硅铁（粒度10～20mm），盖好铁末。
2.3.2先急后绶出定量铁水到球化包内。
2.3.3待球化反应完毕，铁水表面撒集渣剂扒渣并覆盖集渣剂或草木灰。
3炉前控制3.1球铁化学成分控制范围如下表（％，用户有特殊要求的除外）3.2铁水球化处理前利用热分析仪取样分析C、Si个含量，为炉前处理提供依据。
每包球化后取样分析Si含量，抽样检测Mn、P、S、Mg、Re含量，在前、中、后期取样分析，每炉次不少于3次，并由化验室做好记录。
3.3球化后的铁水浇注到最后一箱铸件时铁水进行快速金相分析。
每包铁水浇注的铸件应作出标记，最后一箱球化级别达不到4级的，该包次铸件出砂后应单独存放，逐件检测球化级别，将球化级别达不到4级的挑出报废。
3.4球化处理完毕至浇注完毕不得超出10分钟。
3.5抽样检测球铁的机械性能，每班次不得少于3次，应在本班次的前、中、后期分别浇注Y型试块，每次浇注应在本包铁水的中、后期。
3.6生产过程中应做好各项原始记录，并存档备查。
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铸态球铁QT450-10熔炼过程控制有要点
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。
充分搅拌后，加入l kg除渣脱硫剂——食盐，扒净渣，在铁液表面覆盖孕育剂计算量的10％、粒度为20～25mm(或稻草灰)。
铁液处理时应使用电子吊钩秤，确保当铁液达到出铁预定值时停止加入。
(9)铁液炉前检测
球化和孕育处理完成后，用铁勺在离铁液面深100mm左右处，取铁液浇三角试样，试样冷至暗红色后浸入水中激冷，用铁锤击打出断口，进行断口分析。
①断口呈银灰色，尖端有1～3mm的白口，组织较细，中心有缩松，顶部和两侧有缩凹，试样有大圆角，敲击时有钢声，淬水后砸开有电石气味，则表示球化良好；②若银灰色断口中央有分散状小黑点，则表示球化不良；③断口呈暗灰色或成黑麻断面，则表示不球化；④若断口是麻口或白色断口，晶粒呈放射状，则表示有球化而孕育不足。
铁液浇注时要随时浇注三角试样进行检测，至少两次(浇注进行到一半时和浇注结束时)。
为了避免球化和孕育处理后铁液停留时间过长，引起“返硫”现象，而造成球化衰退，铁液应在处理完后20 min内完成浇注。
对球化和孕育处理后不合格或已经球化衰退的铁水应立即采取挽救措施。
3 、理化检测结果阀体产品要求其力学性能符合GBl348-2009标准。
金相组织要求球化分级1～4级，球化率≥85％，石墨大小5～8级，渗碳体+磷共晶4 、结论
(1)选择合适的化学成分是生产铸态铁素体球墨铸铁所必须的。
(2)控制好原铁液化学成分和球化温度是保证球化、孕育处理成功的关键。
(3)采用包坑孕育、出铁槽孕育、浮硅孕育的复合孕育工艺，能进一步提高孕育处理效果，细化墨球，增加石墨的数量，球化率和球化分级得到提高。
(4)尽量缩短球化、孕育处理到浇注结束的时间，以防止“返硫”，避免球化衰退。
转自：本溪球铁。