球墨鑄鐵球化不良的預防及改進措施

屈紅宇，靳存文，徐清軍，張學魁

河南省金太陽精密鑄業股份有限公司 河南新鄉 453000

1 生產現狀

在球墨鑄鐵件的生產過程中，為了保證產品質量，要求同一爐產品附鑄試塊的抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率及球化率必須在材質牌號要求的范圍內，這一要求在理化檢驗規范中必須嚴格控制，特別是試塊球化率不合格，我們都要看鑄件本體金相，如果鑄件本體金相球化率達不到90%以上，鑄件就必須報廢，這會造成一定的經濟損失。

2019年2月中旬，我公司理化室在常規隨爐附鑄試塊拉伸試驗時，發現球墨鑄鐵試塊抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率有不合格現象（見表1），從試樣上截取的金相塊球化率也只有65%～80%，不合格（見圖1），我們馬上檢測本體金相，結果一部分鑄件本體金相球化率只有70%～85%，因此性能不合格的鑄件必須報廢。

圖1 金相塊球化率

2 球化不良分析

球化不良現象出現后，我廠加強了原鐵液和球化處理后的鐵液中硫的檢測，以及對回爐料使用的控制，防止此類問題發生。

要想生產高質量的球墨鑄鐵件，球化率必須達到90%以上。通過長期生產實踐總結并參考相關文獻資料，我們認為影響球化率的主要因素有以下幾個方面。

表1 QT450-10球墨鑄鐵件性能檢驗結果

（1）殘留鎂量或稀土量過低 球化劑要有足夠的加入量，在球化處理時，應盡量降低鎂的燒損，提高球化劑吸收率，如采用蓋包球化等。

（2）孕育作用不強或衰退 孕育衰退產生的原因主要與孕育劑加入量少或孕育工藝不完善有關。由于鎂的存在是球化的必要條件，而充分的孕育處理是促進石墨化的保證，因此只講球化處理而不重視孕育處理，是生產不出高質量球墨鑄鐵的。

防止孕育衰退的措施：孕育劑的選用和加入量要適當，使用含鋇、鈣的長效孕育劑，采用二次孕育、隨流孕育的復合措施。

（3）干擾元素含量過高

1）原鐵液S含量高：S是反球化元素，在球化反應時消耗球化劑中的Mg、Re，阻礙石墨化，降低球化率。硫化物夾渣如不能排除干凈還會造成鐵液回硫，再次消耗球化元素，加快球化衰退，進一步影響球化率。因此，實際生產過程中，應嚴格執行操作規程。

防止措施：為了達到高的球化率，應控制原鐵液wS在0.02%以下。

2）反球化元素過量：嚴格控制反球化元素，特別是鈦和鉛的含量。

防止措施：選用高純生鐵，控制廢鋼和生鐵中的反球化元素。

（4）鐵液溫度過高或過低 球化鐵液溫度過高，覆蓋劑不能壓實，致使球化劑熔化速度過快從而造成燒損過多。但球化鐵液溫度低于1390℃時，合金不易熔化，球化反應不完全，球化級別難以達到要求。另外，在球化劑上浮過程中，由于鐵液溫度低不能迅速地將球化劑熔化吸收，致使球化劑上浮到鐵液液面熔化燃燒。

防止措施：鐵液溫度應控制在工藝要求范圍內。

3 整改措施與效果

鑄件球化不良問題出現后，我公司技術、質量、理化室等部門共同分析，根據生產實際定出了整改措施。

1）規范操作規程，控制澆注時間。

2）調整開爐次序，第一爐熔煉灰鑄鐵，利用球墨鑄鐵包澆注 （延長澆包的烘烤時間）。

3）球化包結構不合理，控制高徑比，重新利用原球化包。

4）控制原鐵液的硫含量和回爐料的使用量。

5）鐵液中含有過量的反球化元素，因此對微量元素鉛、鈦、錫等進行控制。

采用上述整改措施后，試塊、本體的金相球化率為80%左右，還是不合格，同時我們檢測了原鐵液中的wS為0.025%～0.026%，超出我廠規定的≤0.020%。生產高品質的球墨鑄鐵，其原始鐵液的含硫量，國外一般都控制在0.020%以內，高于此量都必須進行脫硫處理。由于冬天樹脂砂造型用的固化劑中總酸和游離硫酸的含量比其他季節高，也就是硫含量較高，滲透到澆道和鑄件表面會造成回爐料中的硫偏高。硫是反球化元素，它與鎂有很強的親和力，反應生成MgS，從而消耗了有效鎂量，造成鐵液中游離鎂含量不足，因而導致球化不良，此時需要多加球化劑才能保證球化效果。因此，我們將球化劑加入量由原來的1%增加到1.1%，經過生產跟蹤檢測，附鑄試塊、本體的球化率都達到了90%以上（見圖2），球化不良現象沒有了。

圖2 改進后殼體的球化率

4 結束語

產生球化不良的影響因素很多，有技術上的問題、有操作上的問題、也有管理上的問題，因此在生產中要嚴格控制、消除各方面造成球化不良的原因，才能獲得高質量的球墨鑄鐵。