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浅析球化孕育处理的相关影响因素【打印】【关闭】浅析球化孕育处理的相关影响因素（西安长泰特种合金厂王万超邮编710077）球墨铸铁随着经济的发展而迅速发展起来，材质从QT400-18AL到ADI等材质，还有特殊的如QT500-13、QT600-10等新型材质要求，其生产过程的关键环节就是球化和孕育处理，只有球化率和石墨数量达到相应技术标准，才能满足铸件的机械性能要求，如何合理地选用什么规格型号的球化剂？如何用怎样的孕育方式去孕育？都是十分关键而慎重的问题，这些环节与铸件的材质牌号、重量大小、尺寸壁厚、处理温度、原铁水含硫量等息息相关，怎样稳定地生产，科学地处理，准确地判断方法以及铸造缺陷相关分析等等，现有的大多数论文侧重于学术方面的研究，机理、公式、数据很多，所得出的结论也是在实验室条件下的数据，仅仅是可行性的结果，是否稳定？不得而知，而工厂的现状是需要大量生产的稳定性和可操作性，下面仅就多年来在球化剂、孕育剂在实际生产中的使用问题，谈谈球化孕育处理的相关影响因素，尽可能地起到承上启下的作用，把学术论文的机理数据和实际可操作性联系起来。
一、炉料特征炉料一般有生铁、废钢、回炉料、增碳剂、硅铁、锰铁等，按照成分要求计算得出一定比例进行熔炼，铁液成分除常规的五大元素之外，主要就是反球化干扰元素的影响，依据球化指数SB=4.4 Ti+2.0As+2.3Sn+5.0Sb+290Pb+370Bi+1.6Al公式，一般只要<1.0，说从列表中可以看出，国外生铁纯净，SB值很低，国内生铁本溪和林州生铁很纯净，易于生产球铁，其它生铁中干扰元素就多些，由于矿源与生产工艺等因素，大多数含有较高的Ti元素，从SB的公式中可以看出，Ti元素影响不是那么太大，但Ti元素却是强还原剂，回将其它化合状态的干扰元素还原出来，从而影响球化，其中影响最大的是Pb和Bi元素，国内有的企业选用的生铁尽管Ti元素较高，但却实际生产出了铸件，并且还稳定，例如海南某合资公司利用海南生铁（Ti元素＞0.071%）成功地生产了摩托车凸轮轴铸件；四川某企业利用当地生铁（Ti元素＞0.091%）成功地生产了曲轴，至今没有出现任何问题，但必须注意铸件应是QT600-3或QT700-2的珠光体基体材质，铁素体基体材质则应选用比较低含量Ti元素才行。
讲座球墨铸铁的生产球墨铸铁的生产过程包含以下几个环节：熔炼合格的铁液，球化处理，孕育处理，炉前检查，浇注铸件，清理及热处理，铸件质量检查。
在上述各个环节中，熔炼优质铁液和进行有效的球化—孕育处理是生产的关键。
1 化学成分的选定选择适当化学成分是保证铸铁获得良好的组织状态和高性能的基本条件，化学成分的选择既要有利于石墨的球化和获得满意的基体，以期获得所要求的性能，又要使铸铁有较好的铸造性能。
1.1基本元素(1) 碳和硅由于球状石墨对基体的削弱作用很小，故球墨铸铁中石墨数量多少，对力学性能的影响不显著，当含碳量在 3.2%~3.8%范围内变化时，实际上对球墨铸铁的力学性能无明显影响。
确定球墨铸铁的含碳量时，主要从保证铸造性能考虑，为此将碳当量选择在共晶成分左右。
由于球化元素使相图上共晶点的位置右移，因而使共晶碳当量移至 4.6%~4.7%左右，具有共晶成分的铁液流动性最好，形成集中缩孔倾向大，铸铁的组织致密度高。
当碳当量过低时，铸件易产生缩松和裂纹。
碳当量过高时，易产生石墨漂浮现象，其结果是使铸铁中夹杂物数量增多，降低铸铁性能，而且污染工作环境。
用镁和铈处理的铁液有较大的结晶过冷和形成白口的倾向，硅能减小这种倾向。
此外，硅还能细化石墨，提高石墨球的圆整度。
但硅又降低铸铁的韧性，并使韧性—脆性转变温度升高。
因此在选择碳硅含量时，应按照高碳低硅的原则，一般认为Si>2.8%时，会使球墨铸铁的韧性降低，故当要求高韧性时，应以此值为限，如铸件是在寒冷地区使用，则含硅量应适当降低。
对铁素体球墨铸铁，一般控制碳硅含量为C3.6%~4.0%，Si2.4%~2.8%；对珠光体球墨铸铁，一般控制碳硅含量为C3.4%~3.8%，Si2.2%~2.6%。
(2) 锰球墨铸铁中锰所起的作用与其在灰铸铁中所起的作用有不同之处。
在灰铸铁中，锰除了强化铁素体和稳定珠光体外，还能减小硫的危害作用，而在球墨铸铁中，由于球化元素具有很强的脱硫能力，因而锰已不再能起这种有益的作用。
QT500-7球墨铸铁熔炼工艺设计摘要合金熔炼是铸造生产中的重要环节。
当前，铸造生产中的废品约有50% 与熔炼有关，熔炼铁液的成本约占铸件成本的25%~30% ，合金熔炼对铸件质量和成本有着很大的影响。
我们应该针对不同的铸件材质与技术要求选择不同的熔炼方法。
本设计题目为QT500-7球墨铸铁熔炼工艺设计，体现了球墨铸铁熔炼的设计要求、容与方向，有一定的设计意义。
通过对该牌号球墨铸铁的设计，进一步加强了设计者熔炼工艺设计的基础知识，为设计其它牌号铸铁的熔炼做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。
本设计运用铸造合金熔炼的基础知识，首先分析了QT500-7球墨铸铁的成分与性能要求，为选取熔炼设备与炉料做好了准备；然后选取熔炼设备，计算炉料的比例用量；最后设定球化、孕育方法，确定浇注温度参数，进行质量检测与分析。
本设计着重点在于使用冲天炉-感应电炉双联熔炼球墨铸铁。
由冲天炉熔化铁液并进行化学成分含量的初步确定；在感应电炉中高温精炼，调整铁液的化学成分至规定的围；进一步清除非金属夹杂物和降低气体含量；提高铁液温度至符合出炉球化要求；最终球化与孕育处理，出炉检测。
关键词：球墨铸铁双联熔炼球化处理孕育处理QT500-7 Ductile Iron Smelting Process DesignAbstractAlloy melting is an important part in casting production. At present，about 50% of the waste in the foundry production is related to the smelting. The cost of the molten iron is about 25% - 30% of the cost of the casting.We should choose different smelting methods for different casting materials and technical requirements.This design topic is QT500-7 nodular cast iron smelting process design，reflects the design requirements， content and direction of ductile iron smelting， there is a certain design significance. Through the design of this type of ductile iron， further strengthen the designers of the basic knowledge of smelting process design for the design of other grades of cast iron to pave the way and draw a more profound experience.The design and use of casting alloy melting of basic knowledge， the first analysis of the QT500-7 nodular cast iron composition and performance requirements for the selection of smelting equipment and charge ready；then select smelting equipment， calculation burden ratio； finally set the ball， inoculation method， to determine the parameters of casting temperature， quality detection and analysis.This design is focused on the use of cupola induction furnace duplex melting of nodular cast iron. By cupola melting iron liquid and preliminary identification of chemical components； in the induction furnace high temperature refining， adjustment of the liquid metal chemical composition to the specified range； further clear non metallic inclusions and reduce the gas content； improve the temperature of molten metal to meet released the ball of the requirements； and eventually the ball and inoculation treatment， detection of released.Key words:Ductile iron，Tecastiron，Spheroidize，Inoculation treatment目录摘要IAbstractI1 绪论11.1球墨铸铁的出现11.2国外球墨铸铁的发展11.3球墨铸铁的应用21.4熔炼工艺与发展31.5课题来源与意义32 熔炼工艺方案的确定42.1熔炼技术要求与分析42.1.1技术要求42.1.2材料性能与分析42.2工艺方案53 冲天炉熔炼工艺设计63.1冲天炉熔炼特性与原理63.1.1冲天炉熔炼概述73.1.2冲天炉熔炼的技术要求73.1.3冲天炉的燃烧过程原理93.2炉料的计算113.2.1球墨铸铁原铁液的配比要求113.2.2QT500-7原始资料的确定123.2.3确定元素增减率与增减后成分123.2.4确定配料比并校核133.2.5炉料计算143.3熔炼工艺与参数143.3.1装炉143.3.2炉前控制143.3.3铁液出炉153.3.4脱硫处理153.4熔炼过程的化学反应164电炉熔炼工艺设计174.1感应电炉的熔炼特点174.1.1感应电炉构造与工作原理174.1.2感应电炉熔炼的优缺点与其应用184.2熔炼工艺与参数184.2.1二次脱硫184.2.2脱磷处理194.2.3精炼调整194.3球化工艺194.3.1球化剂194.3.2QT500-7球化剂的选用214.3.3 QT500-7的球化处理工艺214.3.4球化剂加入量的确定234.4孕育工艺244.4.1孕育剂244.4.2孕育处理工艺254.5出液浇注264.5.1浇注温度对性能的影响264.5.2球铁的浇注温度265质量检验与分析275.1质量检测275.1.1炉前三角试片检验法275.1.2火苗判断法275.1.3炉前快速金相法275.1.4炉前光谱分析法275.2缺陷分析275.2.1球化不良285.2.2球化衰退295.2.3石墨漂浮296 结论30致32参考文献321 绪论铸造是机电装备制造业中铸件生产的工艺过程。
Nodular Iron铸态QT700-10球墨铸铁的研制张军，文宏，郑言彪，齐基(湖北省机电研究设计院股份公司，湖北武汉430070)摘要:介绍了QT700-10球墨铸铁的生产工艺:合理设计化学成分，采用0.5t中频电炉熔炼;选用FeSiMg8RE3球化剂，包内孕育剂选用75SiFe,二次孕育及随流孕育采用自行配制含有Sb、Ba、Ca等多种元素的复合孕育剂,冲入法进行球化及孕育处理。
生产结果显示:从浇注的Y型试块及铸，检测得到的铸学均符合技术要求，随后进行了批生产，试棒结果:球化等1~3，墨6~7,+铁素，中，珠光体体积分数50%~70%,抗拉强度700-750MPa，伸长率10%~13.5%，硬度220-250HB。
关键词:球墨铸铁；；中图分类号:TG255文献标志码:B文章编号：1003-8345(2020)06-0011-03D0I:10.3969/j.issn.1003-8345.2020.06.003Development of As-cast QT700-10Nodular IronZHANG Jun,WEN Hong,ZHENG Yan-biao,Qi Ji(Hubei Mechanical and Electrical Research and Design Institute Co.,Ltd.,Wuhan430070,China)Abstract:The production process of QT700-10nodular iron was introduced:using0.5t medium frequency furnace to conduct melting,using FeSiMg8RE3nodularizing alloy,choosing75SiFe for ladle inoculation,for secondary inoculation and stream inoculation using self-made composite inoculants containing multiple elements including Sb,Ba,Ca,adopting pour-over processto conduct nodularization and inoculation treatment.The production results showed:by sampling from Y-type test block andfrom casting body,detected metallographic structure and mechanical properties met technical requirements.Subsequently,small batch production was carried out,the inspection results of casting body test bar were as following:nodularizing gradewas of1-3grade,graphite size was of6-7grade,the matrix structure was of pearlite+ferrite,and the volume fraction of pearlitewas of50%-70%,tensile strength was of700-750MPa,elongation was of10%-13.5%,hardness was of220-250HB.Key words:nodular iron;high strength;high toughness中制2025化政策要求，、球墨铸铁的合要求GF公司、公司等采用、、等的铸球墨铸铁生产高,技术处,的低端球墨铸铁为主c1d,公司了收稿日期:2020-06-11修订日期:2020-11-28作者简介：张军（1979—）,男，安徽阜+人，硕士，/0工程3,主要从事ADI、铸态/强度、耐疲劳球墨铸铁和耐磨铸铁材料的研I及管理工作。
球墨铸铁技术球墨铸铁是一种具有优良机械性能的灰口铸铁。
一般在浇注之前，在铁液中加入少量球化剂（通常为镁、稀土镁合金或含铈的稀土合金）和孕育剂（通常为硅铁），使铁水凝固后形成球状石墨。
此种铸铁的强度和韧性比其他铸铁高，有时可代替铸钢和可锻铸铁（ｍａｌｌｅａｂｌｅｃａｓｔｉｒｏｎ），在机械制造工业中得到了广泛应用。
球墨铸铁在国外是１９４７年用于工业生产的。
b．铸件要进行100%尺寸检验。
c．外观检查，磁粉（MT）、超声波（UT）及射线透照（RT）等无损探伤检验。
每件RT供货规范为ASTM-F186。
3．生产中的难点此类铸件因断面厚大冷却缓慢，金属液体凝固时间长，铸件内部很容易产生缩松。
生产铁素体球墨铸铁时，为了获得较高的抗拉强度、屈服强度和延伸率，以往均要进行铁素体化热处理，热处理温度是根据铸态组织中是否存在游离渗碳体或珠光体，而采用900-950℃的高温热处理。
但生产成本高，工艺复杂，生产周期长，给生产组织以及交货期带来非常大的困难，这就要求必须在铸态下获得铁素体基体。
因此生产这种材料的难点主要有以下几方面：a．铸件要进行指定区域的射线探伤，如何解决铸件的内部缩松；b．如何保证在铸态下获得铁素体基体90%以上；c．如何使材料有足够的抗拉强度和屈服强度；d．如何获得足够的延伸率（>18%），在合金化处理后,获得规定的延伸率；c．采用最优的合金化处理工艺；三．厚大断面铸态铁素体球墨铸铁件的质量控制技术1．化学成份的控制1）C、Si、CE的选择由于球状石墨对基体的削弱作用很小，故球墨铸铁中石墨数量的多少，对力学性能的影响不显著，当含碳量在3.2%~3.8%范围内变化时，对力学性能无明显的影响。
所以过程中确定碳硅含量时，主要考虑保证铸造性能，将碳当量选择在共晶成分左右。
具有共晶成分的铁液的流动性能最好，形成集中缩孔的倾向大，铸件组织的致密度高。
但碳当量过高时，容易产生石墨漂浮的同时，一定程度上对球化有影响，主要表现在要求的残余Mg量高。
球墨铸铁材质报告单摘要：一、球墨铸铁简介1.定义及特性2.应用领域二、球墨铸铁的成分及性能1.成分组成2.性能特点3.我国球墨铸铁标准三、球墨铸铁的生产工艺1.熔炼2.球化处理3.孕育处理4.浇注四、球墨铸铁的常见缺陷及预防措施1.常见缺陷2.预防措施五、球墨铸铁在我国的发展与应用1.发展历程2.应用案例3.前景展望正文：球墨铸铁材质报告单一、球墨铸铁简介球墨铸铁是一种高强度、高韧性的铸铁材料，其特点是铁素体基体中分布着球状石墨。
由于其优异的性能，球墨铸铁广泛应用于各个领域，如汽车、火车、船舶、建筑等。
二、球墨铸铁的成分及性能球墨铸铁的主要成分是铁、碳、硅、锰、磷、硫等元素。
其中，碳含量在2.5%~4.0%，硅含量在1.0%~3.0%，锰含量在0.5%~1.5%。
这些成分使其具有较高的强度、韧性、耐磨性、抗腐蚀性等性能。
我国已制定了一系列球墨铸铁标准，以规范其生产与应用。
三、球墨铸铁的生产工艺球墨铸铁的生产工艺主要包括熔炼、球化处理、孕育处理和浇注。
首先，将铁合金、废钢等原料进行熔炼，然后进行球化处理，使石墨呈球状。
接着进行孕育处理，以改善石墨球的形成和分布。
最后进行浇注，将熔融的铁液倒入模具中，形成铸件。
四、球墨铸铁的常见缺陷及预防措施球墨铸铁的常见缺陷有石墨漂浮、缩孔、裂纹等。
为预防这些缺陷，需严格控制熔炼质量、球化处理效果、孕育处理参数以及浇注工艺。
此外，合理设计模具和冷却系统，以及采用合适的熔炼材料和铸造工艺，也有助于减少缺陷。
五、球墨铸铁在我国的发展与应用我国自20世纪50年代开始研究球墨铸铁，经过几十年的发展，已取得了显著成果。
目前，我国已成为世界上最大的球墨铸铁生产国和消费国。
球墨铸铁在我国广泛应用于汽车、火车、船舶、建筑、石油化工等领域，为我国的经济建设做出了巨大贡献。
冲入法球化球化工艺与球化剂类型密切相关，而且共同对球铁生产的发展和提高起重要影响。
冲入法可采用含镁量较低(<15%)的各种合金球化剂，如稀土硅铁镁、硅铁镁、铜镁、镍镁、铁镁等合金。
这里主要介绍稀土硅铁镁合金的冲入法球化工艺。
把块度15 - 25mm的稀土镁硅铁堆放在预热至暗红色的铁水包一侧，稍加紧实，并根据铁水出炉温度不同加不同的覆盖剂（草灰、硅铁粉、铁屑、铁板等），将铁水包的另一侧对向出铁槽（图12），球化处理时先出所需铁水总量的2/3至3/4，待铁水与稀土镁硅铁作用的翻腾基本结束后，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。
对于处理少量铁水，可一次出毕并作孕育处理，效果更好，温度损失也少。
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，成为目前应用晟广泛的球化处理方法。
图12 稀土镁硅铁冲入法工艺示意图1-处理包2-稀土镁硅铁3-硅铁粉冲入法采用的处理包形式有平底式、堤坝式、凹坑式、洞穴式和浮饼式（图13）等等。
显见，用平底包处理铁水时合金最容易上浮。
但此法对铁水包不需作任何特殊修筑，适用于偶而处理少量球墨铸铁，如此时合金表面盖一定厚度的铁板时，球化剂的吸收及球化效果将显著改善。
平底包法处理球墨铸铁，球化剂的吸收率约20 - 30%。
堤坝式和凹坑式是最常见的处理包形式，一般堤坝（或凹坑）内的面积约古包底的2/5 - 1/2，坝高（或凹深）应按容纳处理满包铁水所需的球化剂量而定。
由于琼化剂能在坝内（或坑内）得到紧实，球化剂起爆时间和反应速度得以控制，因而吸收率显著高于平底包法。
通常用堤坝法或凹坑法处理球墨铸铁时，球化剂吸收率约30 - 50%。
图13冲入法采用的处理包a)平底式b）堤坝式c）凹坑式d）洞穴式e）浮饼式。
qt600球墨铸铁铸造技术条件摘要：1.QT600 球墨铸铁概述2.QT600 球墨铸铁的技术要求3.QT600 球墨铸铁的铸造工艺4.QT600 球墨铸铁的应用领域5.结论正文：一、QT600 球墨铸铁概述QT600 球墨铸铁是一种高强度、高韧性的球墨铸铁材料，其主要成分为碳（C）2.5-3.0%，硅（Si）2.3-2.7%，锰（Mn）0.2-0.4%，硫（S）小于0.02%，磷（P）小于0.08%，镁（Mg）小于0.09%。
QT600 球墨铸铁具有良好的铸造性能、抗震性能和耐磨性能，广泛应用于汽车、机械、建筑等领域。
二、QT600 球墨铸铁的技术要求为确保QT600 球墨铸铁件的质量，对其技术要求如下：1.化学成分：C:2.5-3.0、Si:2.3-2.7、Mn:0.2-0.4、S<0.02、P<0.08、Mg<0.09，残存稀土氧化物：0.04～0.05，Cu：0.35～0.40（都是%）。
2.力学性能：抗拉强度≥600MPa，伸长率≥10%，硬度达到HRC50-55，甚至更高，但为了避免硬脆现象，常用硬度在HRC38-45 之间。
3.铸造工艺：采用热模法、冷模法或壳型法等铸造工艺，确保铸件表面光洁，内部质量良好。
三、QT600 球墨铸铁的铸造工艺1.熔炼：选用高质量的生铁作为原料，严格控制化学成分，进行熔炼。
2.球化处理：在铸铁熔液中加入适量的球化剂，使铸铁中的石墨球化，提高铸铁的韧性。
3.孕育处理：在铸铁熔液中加入适量的孕育剂，促进铸铁中的石墨细化，提高铸铁的抗拉强度。
4.浇注：将处理后的铸铁熔液倒入预先准备好的模具中，进行浇注。
5.凝固：铸件在模具中逐渐冷却，凝固成型。
6.清理：将凝固后的铸件从模具中取出，清理表面的砂粒、气泡等缺陷。
四、QT600 球墨铸铁的应用领域QT600 球墨铸铁件因其高强度、高韧性和耐磨性能，广泛应用于汽车发动机、变速器、汽车轮毂、机械传动部件等领域。
