球化剂孕育剂培训讲义

594F O U N D R V 工艺技术Vol-70 No.5 2021新型三明治覆盖法提高球化剂中M g的吸收率郭振峰，孙公军(中车大连机车车辆有限公司铸锻分公司，辽宁大连116022 )摘要：对冲入法球化处理时，球化剂、孕育剂、覆盖剂的装包方法进行了介绍。

合理称重后，采用分批分层，类似三明治形状的装包顺序，并采取逐层捣实、稍加覆盖的操作方法，可延缓球化反应起爆时间，延长球化反应时间，可使球化剂Mg的吸收率大幅度提高，球铁最终力学性能及金相组织均得到明显改善。

关键词：三明治覆盖法；球墨铸铁；球化剂Mg的吸收率冲入法球化处理由于其操作简单易行、设备投资少等特点至今仍然是铸造企业普遍使用的球化处理方法，但是采用冲入法球化处理工艺的缺点也很明显：一是镁的吸收率低，造成原材料的浪费和成本的增加；二是产品的质量不稳定，经常会出现球化不良情况；三是温度损失大，铁液含渣多，铸件废品率高等m。

为了解决这些问题，笔者根据二十多年的工作经验，结合相关资料，制定出了球化剂、孕育剂、覆盖剂等的精确定量装包方法。

作者简介：郭振峰（1975-)，男，回族，技师，从事电炉冶炼研究工作。

E-m a il: daliangzf@ 163 .com中图分类号：TG143.5文献标识码：A文章编号：1001 -4977 (2021) 05-0594-04收稿曰期：2020-11-25收到初稿, 2020-12-31收到修订稿。

1工艺量化及球化剂装包方案的制定与实施1.1问题的提出冲入法球化处理球化剂中Mg的吸收率不高是一个普遍问题，其影响因素也非常 多：原铁液的含硫量、球化剂中Mg的含量、球化剂的粒度、球化剂与高温铁液接触 时间、球化反应温度、球化反应起爆时间、球化反应剧烈程度、球化反应时长、反 应后铁液残留Mg含量等，实际操作过程中每家企业都会根据自己操作习惯摸索改善 提升，以获取球化剂中最优的Mg吸收率121。

根据Mg的吸收率的相关计算公式：n= [0.75x (原铁液含S量-反应后铁液含S量）+残留Mg量](LxMg的加入量）（1 )式中：n.为Mg的吸收率；L为球化处理操作水平系数，一般取0.75〜0.95,操作水平越 高取值越大；Mg的加入量代表纯Mg的加入量，需要由球化剂加入量换算获取；反应 后铁液含S量一般控制在0.06%~0.1%以下，铁液残留Mg量一般控制在0.04%〜0.06%。

孕育剂、球化剂是球化处理过程中最重要的材料，除了质量稳定外，选择合适的它们还需要考虑以下几种因素。

下面由孕育剂厂家马鞍山京华实业公司为您介绍下吧，希望能对您有些帮助。

球化处理温度：如果球化处理温度>1480℃，球化反应会比较剧烈，进而造成较低的镁吸收率。

为了使球化反应平稳，则可选择钙含量相对较高的球化剂。

如果球化温度<1480℃，则可以使用钙含量相对低一点的球化剂。

处理包尺寸：如果处理包的高径比为1:1，则由于镁蒸汽的散失会导致镁吸收率的降低，建议使用钙含量较高的球化剂。

如果处理包的高径比为2:1，则球化反应会比较平稳，镁蒸气会扩散到铁液中，镁吸收率得到提高。

球化处理工艺：如果不使用盖包法，那么球化反应产生的烟雾就会进入到大气中，并且会产生刺眼的白光。

为了使球化反应平稳，可以采用低镁高钙的球化剂。

如果使用盖包法工艺，铁液不会飞溅，并且产生的烟雾较少，可使用高镁低钙的球化剂，以减少加入量，降低球化成本。

处理重量：如果处理铁液的重量小于500kg，那么可使用粒度较小的球化剂，推荐使用粒度12mm以下的球化剂。

如果处理铁液的重量在500~1000kg，可使用粒度较大的球化剂，如粒度为3~25mm的球化剂。

如果处理铁液的重量大于1000kg，则可以使用4~32mm的球化剂。

硅含量：如果铸造产品的工艺出品率较低或者废品率较高，想通过多加回炉料和废钢的方式进行熔炼，而最终铸件对铁水的硅含量有严格要求。

在孕育量没法进一步降低的前提下，可使用低硅球化剂进行处理，这样可使回炉料多加8%~15%，可降低铸造厂的生产费用。

原铁液硫含量：如果原铁液硫含量较高，如果不进行脱硫处理，则需要高镁高稀土的球化剂，并且加入量会较高，如果原铁液的硫含量较低，则可以使用低镁低稀土的球化剂，且加入量会较低，低镁低稀土的球化剂成本也会比较便宜。

马鞍山京华实业公司是炼钢、铸造用增碳剂、煅后石油焦以及石墨化增碳剂，孕育剂，碳化硅等专业生产厂家。

123球化剂的质量和选用球墨铸铁现在几乎在所有的铸铁厂都有生产，而作为生产球墨铸铁必不可少的球化剂亦越来越受到普遍关注。

不同的生产条件选择什么样的球化剂，或者说什么样的球化剂最好，已成为球化剂生产厂和使用厂常年探讨或争论不休的问题。

本文从球化剂的上产和使用两个角度来探讨说明什么样的球化剂是好的，应该在铸造过程中热核选用球化剂，也就是球化极品值得的判定和选用问题。

1、球化剂及球化元素的作用尽管国内外球化剂的种类很多，呆在我们国内目前应用最多的还是稀土镁类合金，现主要论述该类合金及其球化元素的作用。

1、1球化元素及反球化元素1、1、1球化元素的作用所谓球化元素是指那些能够促进石墨球状化、使石墨球生成或增加的元素。

球化元素一般有以下共同性质：(1)元素最外电子层上有一个或两个价电子，次内层有8个电子。

这种电子结构使元素与硫、氧和碳有较强的亲和力，反映产物稳定，能显著减少贴水中的硫和氧。

(2)元素在铁水中溶解度低，凝固过程中有显著偏析倾向。

(3)虽然和碳有一定亲和力，但在石墨晶格内溶解度低。

根据以上特点，Mg,Ce,Y,Ca属于有效球化元素。

Mg：一是在铁水中蒸气压力高，使铁水佛腾。

镁的原子量和密度比铁水小，熔点650度，沸点1108度，在铁水的处理温度下，镁产生的蒸气压力很高(超过1Mpa).镁的熔解热为21J/g,蒸发潜热为406J/g。

因此，镁加入铁水时，要产生汽化，使铁水翻腾。

二是与硫、氧有很强的亲和力。

所生成的MgO和MgS熔点高，密度也远小于铁，容易与铁水分离，因此镁处理后的铁水，硫和羊的含量都很低；三是在铁水凝固过程中有偏析于石墨的倾向，当其在铁水中的残留量超过0.035%时，使末就可以球化，但当镁残留量超过0.07%时，一部分镁偏析于晶界，并于晶界中的碳、磷等发生放热反应，生成MgC2、Mg2C3、Mg3P2等。

残留镁量更多时，晶间碳化物增多。

Re：稀土族元素对石墨球化有显著作用的是轻稀土元素中的铈和重稀土中的钇。

球化处理球化处理的作用是使石墨在结晶生长时长成球状来改善基体形貌来提高铸件的力学性能。

常用的球化剂生产条件下目前常用的是含Mg、Ce和Y(钇)三种元素球化剂,工业上常用这三种元素为基本成分而制成。

1、镁球化剂的特点密度为1.7238g/cm3,熔点为651℃,沸点1107℃,起其化学性质活泼,脱硫去氧能力很强,另外还使共晶点向右下方移动。

镁的优点:①脱氧去硫,净化铁水。

②起搅拌作用,提高动力学条件。

③球化作用。

铁水中残余镁的量在0.04%---0.06%。

镁的缺点:抗干扰能力差。

2、稀土镁合金球化剂的特点稀土的作用:①脱氧去硫,净化铁水。

大于镁的作用。

②抗干扰能力强于镁。

③球化作用。

小于镁的作用。

稀土的缺点:①白口倾向大②原子量大,动力学条件差③球化能力小于镁球化剂的处理方法:1.冲入法;该浇包分为凹坑式、堤坝式和复包式等。

2.型内球化法;该方法的优点是球化剂的吸收率高,所得球铁的性能比普通冲入法的高,特别是抗拉强度较高的情况下伸长率也高。

此外还克服了孕育衰退和球化衰退的问题。

3.盖包法。

优点:①比冲入法的镁利用率高10-20%;②球化剂加入的量少;③工作条件改善了。

4.自建压力加镁法;特点:①以纯镁作为球化剂,降低了成本;②镁的吸收率高,达到了60-80% ;③处理的铁液在3T以上。

④倒包补加铁液1/2-1/3,同时孕育处理。

⑤危险系数大5.转动包法;特点:①应用于含硫高的铁水,可处理含量为0.3%的铁液。

②镁的加入量为0.14-0.20%。

6.镁合金法;常用的合金有Si-Fe-Mg、Cu-Mg、Ni-Mg、Ni- Si-Mg等。

7.喂丝法;特点:①需要平底包,且H/D=1.5-2的细长包和加盖;②处理包有足够的空间供铁水沸腾;③处理的温度应尽可能的低;④要求有高的含镁量。

孕育处理孕育的目的是消除白口、增加共晶团和石墨球并细化、消除偏析、消除结晶过冷倾向等。

孕育效果的评定标准是:①白口倾向的减少。

使用不同球化剂生产QT400-18渣灌的对比试验柯志敏;陈鹏辉【摘要】通过试验不同球化剂H-2Z、C-6Z、5922生产QT400-18渣灌得出最适合的球化剂.结果表明:球化剂H-2Z、C-6Z、5922能都满足该铸件对金相显微组织和力学性的技术要求;进一步对比附铸试块的金相显微组织和力学性能以及生产成本,综合考虑三种球化剂的优劣,发现球化剂C-6Z是生产QT400-18渣灌的最佳选择.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】3页(P27-29)【关键词】球化剂;渣灌;金相组织;力学性能;附铸试块【作者】柯志敏;陈鹏辉【作者单位】广东中天创展球铁有限公司,广东英德513000;广东中天创展球铁有限公司,广东英德513000【正文语种】中文【中图分类】TG255渣灌是炼钢炉前装钢渣用的设备，其使用环境恶劣，受热变化无常，同时要求具有高的使用寿命。

渣罐都是在极冷极热交变恶劣的情况下使用，渣罐容积越大铸造难度就越大，所以对渣罐的质量要求就相当的高。

渣灌的技术要求：牌号为QT400-18，化学成分中的硅质量分数小于2.0%，力学性能抗拉强度350MPa～400 MPa，屈服强度大于230 MPa，延伸率大于18%；金相组织检验按GB/T9441《球墨铸铁金相检验》的规定进行，铸件本体和试块的球化级别不低于3级，基体组织中铁素体含量不低于95%，并且渣灌不允许出现冷隔、夹砂、气孔、砂眼、缩孔、粗晶、疏松、等缺陷。

渣灌铸件平均壁厚为50 mm，重量4 500 kg，如图1所示。

1 生产试验条件图1 渣灌铸件图球墨铸铁的碳质量分数一般为3.2%～3.8%，牌号为QT400-18的球铁含碳量取上限；硅是强烈促进石墨化的元素，增加石墨球数，但硅增加会增加球墨铸铁的脆性，为保证QT400-18球铁的延伸率，加之渣灌中技术要求规定硅质量分数控制在2.0%左右，为此确定原铁水硅质量分数为0.9%～1.0%；锰阻碍石墨化及阻碍铁素体的形成，影响延伸率，为此锰含量越低越好；磷易偏析形成磷共晶，降低塑性和韧性；而残余镁和稀土一般是通过球化剂球化后残余留下的，具有强烈形成白口的倾向，为此，在保证球化合格的前提下越低越好。

影响球化剂吸收率和球化稳定性的主要因素冲入法处理球铁操作简便，安全可靠，处理铁水量灵活，而且冲入法无须特殊的工艺装备，容易上马，因而被越来越多地用于代替压力加镁法，成为目前应用最广泛的球化处理方法。

冲入法处理流程为：把球化剂（如块度15〜20毫米的稀土镁硅铁）堆放在铁水包一侧，稍加紧实，并根据铁水出炉温度不同加不同的覆盖剂（如硅铁粉、铁屑、铁板等），铁水包装载后预热至暗红色，将铁水包的另一侧对向出铁槽，球化示意图见图1。

球化处理时先出所需铁水总量的60%^75%待铁水与球化剂反应的翻腾基本结束后，再出余量铁水，同时冲入孕育剂，作孕育处理，然后搅拌、扒渣、浇注。

图1冲入法球化示意图1.铁水包2.球化剂3.覆盖剂对于处理少量铁水，可一次出完并作孕育处理，效果更好，温度损失也少。

冲入法球化工艺要保证铁水中残留适当含量的镁和稀土，并使二者有合适的比例，这是保证球化的必要条件。

铁水中残留镁量与稀土量的比例主要依靠球化剂中镁和稀土的比例来保证。

球化元素残留量的绝对值则取决于球化剂的加入量和吸收率。

在冲入法球化处理时，球化元素的主要损耗是氧化烧损和脱硫损耗。

影响球化剂吸收率和球化稳定性的主要因素如下：一、原铁水含硫量的影响原铁水含硫量越高，消耗在脱硫上的球化剂越多。

因此球化剂加入量必须随铁水含硫量增高而加大。

对于含Mg 8%〜10% Si 35%-40%勺稀土镁硅铁，在1380c〜1450c处理，对壁厚100毫米以下铸件，球化剂加入量与含硫量关系见表1。

表1 稀土镁硅铁加入量与原铁水含硫量的关系原铁水含硫量（衿<0.03 0.03〜0.05 0.05〜0.07 0.07〜0.10球化剂加入量（衿0.6〜0.8 0.8〜1.1 1.1〜1.3 1.3〜1.6二、处理温度的影响铁水温度是影响稀土镁硅铁冲入法处理球墨铸铁质量的一个重要因素。

由于球化剂、覆盖剂以及孕育剂的熔化需要耗费大量热量，使整个冲入法处理过程中铁水温度下降较大，1吨〜2吨包降低50c〜100C,大型浇包降温较少。

球墨铸铁中球状石墨相互粘连原因及预防措施何晓晨秦红李国乾黄学慧发布时间：2023-07-04T10:04:15.303Z 来源：《中国科技信息》2023年8期作者：何晓晨秦红李国乾黄学慧[导读] 近年来球墨铸铁因其较为优良的性能受到越来越多的应用，而球墨铸铁中石墨的形态对性能有重要的影响。

为了保证球墨铸铁的优良性能，不仅要求石墨的球化率高，并且要求球状石墨分布均匀。

球墨铸铁中偶有出现球状石墨相互粘连的情况，该情况将会严重降低球墨铸铁构件的力学性能。

为避免该情况的出现，本文从原理及制造过程中分析出现该情况的原因，并提出相应的预防措施。

中车大连机车车辆有限公司辽宁大连 116041摘要：近年来球墨铸铁因其较为优良的性能受到越来越多的应用，而球墨铸铁中石墨的形态对性能有重要的影响。

为了保证球墨铸铁的优良性能，不仅要求石墨的球化率高，并且要求球状石墨分布均匀。

球墨铸铁中偶有出现球状石墨相互粘连的情况，该情况将会严重降低球墨铸铁构件的力学性能。

为避免该情况的出现，本文从原理及制造过程中分析出现该情况的原因，并提出相应的预防措施。

关键词：球墨铸铁；球状石墨；石墨粘连中图分类号：文献标识码：B前言球墨铸铁是20世纪50年代发展起来的一种材料，除具有铸铁本身拥有的优良的切削加工性能、铸造工艺性、消振性及耐磨性外，因其中石墨是以球状形态存在于基体组织中，对金属基体割裂作用相对最小，故球墨铸铁的强度和塑性较其他铸铁有了很大的提高[1]。

基于其优异的综合性能，目前球墨铸铁应用广泛。

轨道交通车辆中的曲轴、抱轴箱、机体等构件大多是球墨铸铁材质的。

但球墨铸铁在制造过程中会出现各种类型的缺陷，常见的有缩孔、缩松、皮下气孔等。

本人在工作中检测球墨铸铁试样时发现球墨铸铁中偶有出现球状石墨相互粘连的情况，该情况会导致石墨对金属基体的割裂加重，严重降低球墨铸铁构件的力学性能。

本文针对上述情况产生的原因加以分析，并提出相应的工艺优化提升措施。

球铁铸件缩孔、缩松的成因与防止球铁铸件缩孔、缩松的成因与防止摘要：球墨铸铁大多数是共晶或过共晶成分，其糊状凝固方式使铸件外壳没有抵抗石墨化膨胀能力，因而铸型产生型壁迁移，增大铸件体积，极易产生内部缩孔、缩松。

球墨铸铁凝固时，在枝晶和共晶团间的最后凝固区域，收缩的体积得不到完全补充，留下的空洞形成宏观及微观缩松。

La 有助于消除缩松倾向。

分析缩孔缩松形成原因并提出相应的防止办法，有助于减少由此产生的废品损失。

关键词：球墨铸铁、收缩、缩孔、缩松1 前言1.1 缺陷形成原因球墨铸铁生产技术日臻完善，多年技术服务的实践表明，生产中出现的铸造缺陷，完全可以用成熟的经验予以消除。

据介绍：工业发达国家的铸造废品率可以控制在1%以下[1]，国内先进水平也在2%左右，提高企业铸造技术水平，对减少废品十分重要。

1。

显微缩松显微镜观察微细连续缺失空间多角形疏松枝晶间、共晶团边界间众所周知，灰铸铁是逐层凝固方式，球墨铸铁是糊状凝固方式。

逐层凝固可以使铸件凝固时形成一个坚实的封闭外壳，铸件全封闭外壳的体积收缩可以减小壳体内的缩孔容积。

糊状凝固的特点是金属凝固时晶粒在金属液内部整个容积内形核、生长，固相与液相混合存在有如粥糊。

大多数球墨铸铁是共晶或过共晶成分，其糊状凝固方式使铸件外壳没有抵抗石墨化膨胀的能力，铸型产生型壁迁移，增大铸件体积，极易产生内部缩孔、缩松缺陷。

铸型冷却能力强，有利于铸件的容积凝固转变成逐层凝固，使铸件的分散缩松转变成集中缩孔。

然而，批量生产中湿砂型铸造很难被金属型或干砂型取代。

球墨铸铁凝固有以下三个特点，决定球墨铸铁是糊状凝固方式：①球化和孕育处理显著增加异质核心，核心存在于整个熔体，有利于全截面同时结晶。

②石墨球在奥氏体壳包围下生长，生长速度慢，延缓铸件表层形成坚实外壳；而片状石墨的端部始终与铁液接触，生长速度快，凝固时间短，促使灰铁铸件快速形成坚实外壳。

③球墨铸铁比灰铸铁导热率小 20%-30%，散热慢，外壳生长速度降低[3]。