鑄態鐵素體球墨鑄鐵配料研究

韓廷意

（嘉祥縣興元農業機械廠，山東嘉祥 272400）

我廠主要生產工程機械QT450-10 球墨鑄鐵零件，鑄件質量在0.5～50 kg 之間，形狀、壁厚差別較大，球化率3 級以上，質量要求較高。鑄造車間現有半自動造型線、1 t 中頻感應電爐、爐前鐵液成分快速測定儀、金相顯微鏡、臺式硬度計、材料拉伸試驗機等設備。

1 問題的提出

1.1 生產現狀

我廠鑄造QT450-10 球墨鑄鐵爐料配比用原生鐵較多，廢鋼（100 kg/爐）較少，我廠結構件車間下腳料（廢鋼）、鑄件加工車間的球鐵屑剩余過多。為充分利用現有原料、降低鑄件成本，必須研究新的爐料配比，實際生產時，根據現有回爐料、廢鋼的多少來適時更換配方。

1.2 理論依據

對鑄態鐵素體球墨鑄鐵來說,其化學成分是根本。生產時應當遵循高碳當量，高碳、低硅、低錳、低硫、低磷的原則；一般碳的質量分數為：3.6%～3.9%,終硅量控制在2.4%～2.9%之間,原鐵液中硅含量1.6%～1.9%，則鐵液球化前碳當量控制在4.1%～4.4%，鐵液球化后澆注前碳當量控制在4.4%～4.8%；錳控制在0.2%以下,磷控制在0.1%以下,硫控制在0.02%以下。

1.3 原料成分

原料成分見表1～表3。為此，我們做了使用大量廢鋼、大量回爐料（包括球鐵屑）兩類爐料配比進行研究。

表1 回爐料、球鐵屑成分（均值） %

表2 球化劑成分 %

表3 廢鋼成分（均值） %

2 使用大量廢鋼和回爐料的爐料配比

2.1 實驗內容

我們采取了不用原生鐵的爐料配比，廢鋼450 kg，比例39.1%；回爐料600 kg，球鐵屑100 kg，比例60.9%，5-8 稀土鎂球化劑14 kg，1.22%。首先要進行增碳劑估算，待爐前鐵液成分快速測定后再確定是否增碳，硅鐵加入量：

C：39.1%×0.20%＋60.9%×3.8%=2.39%

增碳劑加入量（取經驗系數為1.4）：

（3.8%－2.39%）×1 150×1.4=22.7（kg）

爐料充分熔化后，做爐前鐵液成分快速測定，結果如下：

C：3.64%，Si：1.73%;碳當量CE：4.21;不需增碳。

硅鐵（含硅量75%）添加量：（2.1－1.73）×20=7.4（kg），式中1.73 為爐前鐵液成分快速測定儀Si 顯示數；該公式為經驗公式。

廢鋼和回爐料爐料配比表見表4。

表4 廢鋼和回爐料爐料配比表 kg

用測溫槍測定鐵液溫度為1 520℃時，鐵液倒入球化包球化。球化后分5 小包進行澆注，分包時每小包加入0.5 kg 硅鐵進行二次孕育。

2.2 檢測結果

每小包最后澆注的工件做金相檢驗，每小包做一拉力試棒。檢查結果：球化率2～3 級，抗拉強度≥460 MPa，延伸率≥12%，符合要求。

3 使用大量回爐料的爐料配比

3.1 實驗內容

我們依然采取了不用原生鐵的爐料配比，廢鋼250 kg，比例21.7%；回爐料500 kg，球鐵屑400 kg，比例78.3%，5-8 稀土鎂球化劑14 kg，1.22%。首先要進行增碳劑估算，待爐前鐵液成分快速測定后再確定是否增碳，硅鐵加入量：

C：21.7%×0.20%＋78.3%×3.8%=2.98%

增碳劑加入量（取經驗系數為1.4）：（3.8%－2.98%）×1 150×1.4=13.2（kg）

爐料充分熔化后，做爐前鐵液成分快速測定，結果如下：

C：3.62%，Si：2.09%;碳當量CE：4.31;不需增碳。

硅鐵（含硅量75%）添加量：（2.1－2.09）×20=0.2（kg），式中2.09 為爐前鐵液成分快速測定儀Si 顯示數；該公式為經驗公式。硅鐵添加量低于2 kg 時按2 kg 添加。

廢鋼和回爐料爐料配比見表5。

表5 廢鋼和回爐料爐料配比表 kg

用測溫槍測定鐵液溫度為1 520℃時，鐵液倒入球化包球化。球化后分5 小包進行澆注，分包時每小包加入0.5 kg 硅鐵進行二次孕育。

3.2 檢測結果

每小包最后澆注的工件做金相檢驗，每小包做一拉力試棒。檢查結果：球化率2～3 級，抗拉強度≥460 MPa，延伸率≥12%，符合要求。

4 結論

在原料化學成分穩定的情況下，只要控制好含碳量、碳當量、硅含量，就可以使用大量廢鋼和回爐料、球鐵屑做鑄態鐵素體球墨鑄鐵，產品質量合格。尤其是調整配比后就可以及時地消化企業現有的廢鋼和回爐料、球鐵屑，不用新生鐵，在保證產品質量的前提下能大幅度降低生產成本，具有較好的經濟效益和社會效益。

[1]張伯明等：鑄造手冊第1 卷鑄鐵[M].北京：機械工業出版社，2002.1:338-345.

[2]吳德海,錢立,胡家驄.灰鑄鐵球墨鑄鐵及其熔煉[M].北京：中國水利水電出版社，2006:122-129.