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喂丝球化工艺在球墨铸铁生产线上的应用张 军1，解戈奇2，权国英1，薛 挺1，秦 剑1（1. 陕西金鼎铸造有限公司，陕西宝鸡 722405；2. 陕西远大新材料技术有限公司，陕西咸阳 713800）摘要：通过控制原铁液中反球化元素的含量，尤其是S、Ti含量，并辅以优质包芯线，分别采用双线喂丝球化、单线喂丝球化处理及含钡孕育剂，有效防止了球化衰退，而且提高了铸件综合性能，改善了铸造环境，简化了操作流程，节约了生产成本。
关键词：球墨铸铁；双线喂丝工艺；单线球化处理；包芯线；成本控制作者简介：张军（1988-），男，助理工程师，学士，主要从事铸造熔炼工艺制定工作。
E-mail: zhangjun@ 中图分类号：TG 255文献标识码：A文章编号：1001-4977 （2019）02-0128-04收稿日期：2018-09-13收到初稿，2018-12-29收到修订稿。
近年来，随着球墨铸铁件在制造业中越来越广泛的应用，球墨铸铁的生产技术也在不断提高，以满足国内外用户对球墨铸铁件提出的高标准高要求。
在球墨铸铁的生产过程中，球化处理是生产球墨铸铁的关键。
国内外部分大型企业都在进行喂丝法处理球墨铸铁的技术研究、开发和应用，喂丝法生产球墨铸铁的技术也日渐成熟，并取得了不错的成绩，其经济性与球化品质的可靠性及可控性已为愈来愈多的企业所重视。
1 喂丝法处理球墨铸铁的工艺及质量控制要点喂丝法的原理：将一定成分、一定粒度的球化剂，经卷线设备包裹在一定厚度、宽度的钢皮内，形成适当强度、填充率的电缆状包芯线卷，利用自动化喂丝装置，以一定速度喂入带有包盖的处理包中，实现球化处理的工艺。
其实质是以喂丝的方式，以钢带作为载体将球化剂以一定的速度送入处理包底，实现球化剂的加入过程[1]。
喂丝球化处理流程见图1。
根据镁在包芯线中的不同形态，市场上有两种包芯线。
一种是物理混合法配制，就是将经过特殊处理的纯镁颗粒和其他合金材料机械混合而成，其优点是成本低，氧化镁含量低，球化反应迅速，镁吸收率能够保证；缺点是成分均匀性难控制，镁是以单质形式进入铁液中，爆发剧烈。
较大型球铁件铁液的喂线孕育及球化处理工艺董立王亚明万飞高军谭伟陈丽孟文玲许庭国边蒙【摘要】摘要：介绍了球铁件孕育及球化处理情况，提出采用喂线法孕育及球化处理较大型球铁件铁液，以防止球化衰退。
【期刊名称】大型铸锻件【年(卷),期】2012(000)006【总页数】2【关键词】球铁件；喂线孕育；球化处理目前我厂球铁件铁液的孕育及球化处理采用包底筑坑放球化剂和覆盖一层孕育剂+出铁时冲入孕育剂+出铁后包内加浮硅的工艺方法，孕育、球化处理12 min后就会出现球化衰退现象。
而新建10 t中频感应炉生产的较大型的球铁件，球化处理后到浇注完成的时间为13 min～20 min，不可避免的出现球化衰退现象，降低球化级别，造成球铁件性能指标不合格，达不到产品要求。
我们针对较大型球铁件球化衰退和质量问题，摸索出一套成熟的生产经验。
1 球化剂及孕育剂的选用我厂生产球铁件选用的球化剂是稀土镁合金(QRMg8Re3)。
稀土镁合金是由镁、钙和以铈、镧、钇为主的稀土元素组成的复合球化剂，镁、钙、铈、镧、钇元素具有促进石墨球化，使铁液中的石墨结晶成为球状，提高石墨圆整度，以及脱氧、脱硫的重要用途。
稀土镁合金密度大，熔点与铁液温度相近，球化反应平稳，因此被广泛用于球铁件的生产。
孕育剂选用孕育效果好、吸收率高和稳定性好的75SiFe孕育剂。
Si是促进石墨化元素，我厂生产33-07大汽车轴承盖、小齿轮架、驱动轮用球墨铸铁件时发现，随着含硅量的增加，球墨铸铁基体中珠光体组织降低，铁素体组织增加。
在高牌号EEMS11007-Ⅱ铸态铁素体球墨铸铁的生产中，Si含量为2.4%～2.8%，需要加入大量的75SiFe孕育剂，并使用稀土镁合金对铁水进行球化处理，因此采取的孕育和球化处理工艺方法成为球铁件质量控制的主要环节。
下面介绍在配料(选用S、P含量低的优质生铁、废钢)、温度不变的情况下，随着处理方法的不同，各生产炉次平均性能指标的变化情况。
2 传统孕育及球化生产工艺原工艺孕育及球化处理工艺是在包底一侧筑凹坑，面积占包底的2/5～1/2，用来堆放球化剂，在包底凹坑堆放好球化剂后，把占总用量0.5%～0.8%的硅铁孕育剂均匀覆盖在包底凹坑里的球化剂上面，加钢板压盖压好，由于压铁熔化会导致铁水降温，所以需要在300℃下烘烤铁水包，在出铁时铁液冲向未放置球化剂的一侧，应尽量减少镁烧损，延缓球化反应处理衰退的时间。
【热坛讨论】关于薄壁球铁件生产的问题【热坛讨论】关于薄壁球铁件生产的问题坛友误上贼船提出：我们做一种薄壁球铁小件，厚的部位出缩孔，薄的部位出渗碳体。
请坛子里的大神指导指导。
非常感谢！具体情况：铸件材质QT400-15，铸件单重0.2㎏，壁厚4毫米，局部10毫米，原铁水C：3.6~3.8%、Si：1.6~1.7，出水温度1560℃，球化剂1.1%，一次孕育0.8%，倒包孕育0.2%试过、0.4%试过，浇注温度1360~1410℃。
配料：50% Q235、Q345废钢，50%回炉料。
成分：锰含量0.3~0.5%，残余镁0.035~0.05%，因为要消渗碳体所以孕育量放得比较大！球化工艺：铁素体型球化剂，牌号2-7，镁含量7%，稀土含量2.2%，原铁水硫含量0.015~0.025%。
垂直线造型，砂型硬度在70多，型砂水分在3.5%左右，浇注温度1420℃、1380℃都试过，一样的缩，每大包浇注时间10小于十分钟，每箱浇注时间10秒，每箱铸件重7.5公斤，连浇冒口重11公斤，我把内浇道稍微改大了一点，每箱浇注7秒还是缩！坛友铸造小狗：适当提高原汤的碳当量试试看，类似的小球铁件，我的碳做到了4.0%，凝固很快，根本就没有产业石墨漂浮的空间！对于球铁的极端件一一特簿与特厚大、壁厚特悬殊，必须要自己摸索与总结，像楼主这样的件，干嘛要这么高的球化剂用量？意图？做特殊件千万不能照抄书本，更不能听一些所谓的专家的话，然后也不加分析地照搬！日本某公司的小农机铸件件，我最少的球化剂只用到0.8%，连日方的都不相信，实地看了，亲自检测了，最后不得不改了他们对我方的作业书。
铸造的很多环节必须紧扣实际，脱离了实际，一切都是空谈！坛友henrysong6514：@误上误贼船我有个例子你们参考一下：早期我有一个产品也是球铁500-7薄壁小件，我们的工程师按照老外的要求做了样品就是出现白口倾向，并易脆。
后来我与我们工程师商量并与老外沟通降低一个等级配料成球铁450，结果就顺利解决了问题。
试论喂丝技术在球墨铸铁生产中的应用摘要：喂丝技术主要运用在铸钢的过程中，能够有效地将钢水中的物质进行去除，从而使其成为合金，并且能够有效地提高钢的综合性能。
由于喂丝技术在铸钢的生产中具有一定的价值，并在目前行业中取得一定的成功，这使其技术得到广泛应用。
在目前这一技术的开发与运用已经有所成，并将其运用在球墨铸铁的生产中，使其整体的生产得到显著提高。
对此，本文主要针对喂丝技术在球墨铸铁生产中的应用进行分析。
关键词：喂丝技术；球墨铸铁；生产应用引言：在目前科技正在不断发展，各种因素影响着传统制造行业。
在制造行业中铸造是最常用的生产形式，随着时代的发展，其形式也在不断变化，各种先进技术的运用，令行业的生产成本以及环境等情况发生改变。
尤其是喂丝技术的运用已经逐渐广泛，其技术由于自身独特的优势，使其运用在球墨铸铁生产中，使行业获得极高的经济效益。
本文根据喂丝技术在球墨铸铁生产应用中涉及的关键点进行探究。
一、铸造厂传统球化处理技术中存在的问题在部分铸造厂中一般会运用REFeSiMg合金当球化剂，并运用相应的方法进行球墨铸铁工作。
这样的方式能够适用于不同条件下的生产，一般通过这样形式铸造出来的铁件，会用于车辆的部分零件中。
运用这样的方法进行生产，其整体生产相对比较简便，生产出来的球化处理包，可以直接进行浇筑，有效保证球化质量。
但是这一方式中对于Mg的吸收效率比较低，在生产车间中会产生大量的灰尘，并且其质量的稳定性不高，容易出现质量问题。
造成这种现象的原因，主要是在处理之前捣实不密导致的。
在这一过程中还容易出现高低温问题，一般在早期时生产中没有热分析仪，这对铁液的温度不能进行相应调整。
造成后期的高低温问题。
为了能够保障球墨铸铁的质量，要运用先进技术进行处理，从而使其质量达到国家标准[1]。
二、喂丝设备在球墨铸铁生产中连续运行喂丝设备的连续运行在生产中是最基本的，能够有效保证球墨铸铁生产顺利完成，对于设备的连续运行要保证其稳定性，为了使其稳定性最佳要对其速度以及喂丝轮设计等方面进行合理安排，这样才能够使其生产顺利完成。
第３４卷第５期 ２０１４年１０月黑龙江冶金Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ ＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＶｏｌ．３４ Ｎｏ．５Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１４收稿日期：２０１４－０９－１０作者简介：张寿涛（１９７３－），男，毕业于南昌航空工业学院铸造专业、哈尔滨理工大学工程硕士。
现任哈尔滨东安动力股份公司２３７车间主任助理。
喂线球化生产薄壁球铁排气管研究与应用 张寿涛 （哈尔滨东安动力股份有限公司，哈尔滨 １５００６０）摘 要：采用高镁合金包芯线进行喂线球化生产薄壁球铁件，经试验确定了芯线加入量、喂线速度、浇注时间有关工艺参数，最佳芯线加入量为每６００ｋｇ铁水加入１０－１２ｍ高镁合金包芯线；最佳喂线速度为１２ｍ／ｍｉｎ；每包浇注时间小于８ｍｉｎ。
通过对喂线法球化处理在工艺优化控制，提高了排气管类薄壁球铁件的质量，合格率达到了９０％以上。
通过优化工艺参数后，质量有较大的提高，综合质量水平均达到９０％以上。
关键词：薄壁球铁排气管；高镁合金包芯线；汽车发动机张寿涛Research and application of thin wall exhaust pipe of ductileiron spheroidized by feeding alloy cored wireZhang Shoutao（ＨａｒｂｉｎＤｏｎｇａｎｐｏｗｅｒＣｏ．Ｌｔｄ．Ｈａｒｂｉｎ１５００６０Ｃｈｉｎａ）Abstract ：Ｕｓｉｎｇｈｉｇｈｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｃｏｒｅｄｗｉｒｅｔｏｗｉｒｅｔｏｐｒｏｄｕｃｅｔｈｉｎｗａｌｌｄｕｃｔｉｌｅｉｒｏｎ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｏ－ｌｏｇｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ｓｕｃｈａｓ，ｔｈｅｃｏｒｅｃｏｎｔｅｎｔ，ｔｈｅｆｅｅｄｓｐｅｅｄ，ａｎｄｔｈｅｐｏｕｒｉｎｇｔｉｍｅ．ｂｅｓｔｃｏｒｅｄｗｉｒｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｉｓ１０－１２ｍｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｃｏｒｅｄｗｉｒｅｐｅｒ６００ｋｇｍｏｌｔｅｎｉｒｏｎ，ｔｈｅｂｅｓｔｆｅｅｄｉｎｇｌｉｎｅｓｐｅｅｄｉｓ１２ｍ／ｍｉｎ，ａｎｄｂｅｓｔｃａｓｔｉｎｇｔｉｍｅｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ８ｍｉｎ．Ｂｙｍｅａｎｓｏｆｆｅｅｄｉｎｇａｌｌｏｙｃｏｒｅｄｗｉｒｅｓｐｈｅｒｏｉｄｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ，ｓｏａｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｄｕｃｔｉｌｅｉ－ｒｏｎｔｈｉｎｅｘｈａｕｓｔｐｉｐｅｗｉｔｈｔｈｅｑｕａｌｉｆｉｅｄｒａｔｅｏｆｍｏｒｅｔｈａｎ９０％．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｑｕａｌｉｔｙｌｅｖｅｌｒｅａｃｈｅｄｍｏｒｅｔｈａｎ９０％．KeyWords ：ｔｈｉｎｗａｌｌｄｕｃｔｉｌｅｉｒｏｎｅｘｈａｕｓｔｐｉｐｅ；ｈｉｇｈｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｃｏｒｅｄｗｉｒｅ；ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｅｎｇｉｎｅ１ 绪论１．１ 球墨铸铁排气管的应用现状排气管是汽车发动机的重要零部件，其工作状态较恶劣，工作时，由于尾气产生的热量，其自身温度可达５００℃左右，若材质不好，会出现裂纹，所以对其材质要求较高。
目前世界上１．０升以上汽车发动机上的排气管都使用铁素体基的球墨铸铁，由于球墨铸铁中的球状石墨彼此分离，与片状石墨铸铁相比阻碍了高温下氧的扩散，因此球墨铸铁的抗氧化性和抗生长性优于灰铸铁，也优于可锻铸铁。
并且铁素体球墨铸铁的高温抗生长性优于珠光体球墨铸铁。
所以排气管的化学成分的选定、球化和孕育处理方法，对其组织和使用性能影响较大。
另外由于排气管在发动机的位置和作用决定了排气管的结构较复杂，排气管一般是四个排气道，外形根据发动机结构变化，从铸造角度上，其出模困难，都需要两个内腔管芯组合及一个外皮芯，才能出模。
目前多数排气管都是用砂型铸造，水平分型，国内的河南西峡排气管厂，天津０５第５期张寿涛：喂线球化生产薄壁球铁排气管研究与应用新伟祥铸造厂等都是水平分型，由于排气管的芯子多，并且是组合芯，所以芯子定位较关键，水平分型相对来说对芯子的定位有好处，东安发动机公司锻铸厂是采用ＤＩＳＡ无箱垂直分型砂型铸造，此生产线相对芯子的定位上较水平分型的较难控制。
１．２ 排气管的组织要求图１为其金相组织的标准照片图１ 显微组织要求 金相组织要求：球化率＞９０％，铁素体质量分数≤９０％，石墨尺寸：最大≤８０ｕｍ，平均≤６０ｕｍ，渗碳体≤５％。
性能要求；抗拉强度≥４５０Ｍｐａ，延伸率≥１０％。
硬度要求ＨＢ１６３－２２９。
１．３ 排气管的铸造工艺简介１．３．１ 材质材料牌号：ＱＴ４５０－１０；化学成分（％）：Ｃ３．４－３．９ Ｓｉ２．２－２．５ Ｍｎ０．２－０．４ Ｐ≤０．０５ Ｓ≤０．０２ Ｍｇ０．０２５－０．０５。
１．３．２ 工艺方法采用三个砂芯，两个管芯组合，及一个外皮芯。
具体结构如图２示：图２ 排气管型芯及外形１５ 黑 龙 江 冶 金第３４卷１．３．３ 现有生产工艺简介１．３．３．１ 熔化设备采用５ｔ中频感应电炉熔化。
配料为１５００～２５００ｋｇ废钢、３５００－２５００ｋｇ回炉料及６０～１００ｋｇ增碳剂。
１５４０～１５６０℃时进行清渣保温１０ｍｉｎ，出铁温度为１５２０～１５７０℃（根据浇注温度调整）。
１．３．３．２ 球化处理方法１．喂丝法把高镁合金包芯线用喂线机加入球化包内，进行球化处理。
采用的高镁合金包芯为Ф１３ｍｍ（外皮厚０．３５ｍｍ）的３０Ｍｇ线。
喂丝速度２５ｍ／ｍｉｎ；喂入长度２０ｍ，成分见表１。
表１ 包芯线的技术参数表包芯线名称合金成分（％）ＭｇＲＥＣａＳｉ３０Ｍｇ２９～３１２～３２～４４０～４４１．３．３．３ 造型 ＤＩＳＡ线垂直分型无箱造型、砂型硬度≥６０°型板尺寸６００×４８０型号为ＤＩ－ＳＡ２０１３ＬＰ。
１．３．３．４ 配砂 采用德国爱立许混砂机，每碾子混砂１．２吨，采用质量师在线检测及化验室检测双重方法。
主要检测型砂的湿压强度、水份、紧实率、膨润土含量、及灰份含量、砂温及型砂的发气性。
１．３．３．５ 孕育处理 采用两次孕育的方法。
一次孕育在球化包内加入，加入量为４～６ｋｇ，占铁水重的０．５％～０．８％，二次孕育在浇注时随流孕育，加入量为０．１％～０．３％。
１．３．３．６ 浇注 使用１．２吨气压浇注机，浇注机内采用氮气保护，浇注温度为１３８０℃～１４３０℃，浇注速度：１０～１４ｓ。
１．４ 铸铁排气管常见问题１．４．１ 球化不良和球化衰退球化不良指球化处理末达到球化等级要求。
球化衰退指浇注后期的铸件球化元素残留量过低引起球化不合格。
宏观特征：铸件断口为银灰色基体上分布着芝麻状黑色斑点，其数量多，直径大，表明程度严重。
全部呈暗灰色粗晶粒，表明完全不球化。
金相组织：集中分布大量厚片状石墨，其数量越多，面积率增加，表明程度越严重。
完全不球化者呈片状石墨。
１．４．２ 夹渣形貌特征：分布于铸件浇注位置上表面，型芯的下面及铸件的死角处，破断面上显现暗黑色无光泽深浅不一的夹杂物，断续分布。
金相观察可见条状，块状夹杂物，邻近的石墨可呈片状或球状．磁粉控伤时磁痕呈条状分布，条纹多而粗，堆积密表明夹渣严重。
球化处理时Ｍｇ、ＲＥ与铁液中的Ｏ、Ｓ反应形成渣．当铁液温度低、稀渣剂效果不好，渣上浮不充分或扒渣不净而残留于铁液中，此为一次渣。
铁液在运输、倒包、浇注、充型时氧化膜破碎并被卷入铸型，在型内上浮吸咐硫化物聚集于上表面或死角处，此为二次渣。
一般以二次渣为主。
１．４．３ 铸件的组织有碳化物铸件生产时，在落砂后到磷板机处，铸件出现脆断的现象，断口为白口，观察其金相组织以渗碳体为主，金相组织见图６。
图６ 断口上的白口组织２ ４６８排气管喂线法球化处理工艺优化２．１ 配料与熔化优化我们对配料进行了优化，选用了两种配料工艺，见表２、表３。
表２为采用喂线法回炉料多时使用，表３为喂线法生产正常化时使用回炉料稳定。
为了解决熔化保温对碳烧损及白口的影响，采用出铁增碳的方法，每出一包铁水炉内增碳０畅０１５％，以保证原铁水的重新形核及碳含量。
表２ 喂线法熔化炉配料１（ｋｇ）回炉料废钢增碳剂增硫剂出铁增碳３６００１２００５０～６５３每出一包铁水炉内增碳０．０１５％表３ 喂线法熔化炉配料２（ｋｇ）回炉料废钢增碳剂增硫剂出铁增碳２８００２０００７０～９０２每出一包铁水炉内增碳０．０１５％２５第５期张寿涛：喂线球化生产薄壁球铁排气管研究与应用２．２ 包芯线的质量改进按原工艺，经计算可知：每６００ｋｇ铁水加入１０ｍ高镁合金包芯线，可使铁水中稀土含量增加０．００７５％～０．０１０５％，这无疑有点高，鉴于回炉料中稀土量高平均达０．０２％～０．０３％，因此应降低高镁合金包芯线中稀土量。
为了保证铁水的稀土含量为０．０１％～０．０２％，我们选用了低稀土量的高镁合金包芯线，要求包芯线含稀土量１．０％～１畅５％，这样使得铁水中稀土含量增加最大为０畅００４５％。
当稀土含量低时，采用１号稀土硅铁以孕育的方式加入。
同时对包芯线的其他参数进行要求。
改进后的包芯线的参数见表４。
表４ 改进后的包芯线的参数包芯线名称合金成分（ｗｔ．％）合金成分（ｇ／ｍ）ＭｇＲＥＣａＳｉ总重粉重含镁含硅３０Ｍｇ２９～３１１．０～１．５２．０～２．５４０～４２３５０±５２１０±２６２±１８０±１ 包芯线的制作质量对处理结果的好坏有很重要的影响。
如果包芯线的粉芯量不均衡（即单位线长的粉芯量忽多忽少），不仅会影响加镁量的精确计量；而且更严重的是会造成喂线速度的忽快忽慢，从而因不能使包芯线一直在包底附近熔化而使镁的收得率大为下降；另外，在相同加入长度的条件下，若线的质量不好，则镁的加入量发生变化，必然导致残镁量变化。
因此，对包芯线的质量要严格检验。
２．３ 浇包大小的选择浇包大小与衰退时间及浇注速度、铁水停留时间有关［２９］。
在浇注排气管等重量小壁薄件时，浇注时间长，浇注机内铁水驻留时间长，球化孕育衰退严重。
浇包的大于对球化的效果影响也较大，铁水包过大铁水停留的时间长，球化衰退严重，浇包过小，球化的效果不好。
为了提高镁的作用效果，在处理包的设计上应使高径比（Ｈ／Ｄ）尽量大些，因为相同容积的处理包，装入铁液时高径比（Ｈ／Ｄ）越大，则其溶池就越深，铁液的静压头越高，这样在喂线处理时镁蒸气析出的就慢些，从而延长了镁与铁液的作用时间，达到较好的处理效果。
在生产条件下，曾用三包铁水专门做了球化衰退试验，用每隔５ｍｉｎ从经过球化处理的铁水中取一铁水样进行光谱分析的方法，测定其残镁含量随时间的变化情况。
（１）处理温度：１４８０～１５００℃，铁水重量≈９００ｋｇ（２）原铁水成分：见表５（３）球化孕育：孕育剂为７５ＳｉＦｅ，粒度４－１０ｍｍ。
