如今合成鑄鐵并不是什么新鮮東西，在中頻電爐中大量利用廢鋼、鋼鐵屑、機雜鐵、回爐料和增碳劑等低值爐料通過電爐熔煉，配合直讀光譜儀在線檢測技術確定其化學成分來生產合成鑄鐵，這一鑄鐵生產方法對鑄造企業來說確實是不錯的選擇，而且由于廢鋼、鋼鐵屑等的大量使用，鑄造生產成本也相應降低，新生鐵等原材料價格一路瘋漲的勢頭得到了有效遏制，極大地緩解了企業的生存壓力。

用電爐冶煉廢鋼加增碳劑生產鑄鐵件，盡管電爐便于化學元素含量的調整，而且主要元素可以調整到材質要求的范圍之內，但是如果不采取有效的處理手段，生產出鑄件的質量，確與用沖天爐生產出的鑄件質量有較大差異。最主要的不同之處就是：用電爐熔化的鐵液，無論是廢鋼加增碳劑或者是用鐵屑作爐料，生產出的鑄件白口傾向大，硬度高而精加工困難。本文就此談談自己的實踐體會和認識。

用廢鋼加增碳劑生產球墨鑄鐵，與傳統方法有何區別？

生產合成鑄鐵的主要原材料概況

1、廢鋼：相對來說就是廢舊的鋼鐵結構件、邊角余料，A3、45#、40Cr等普通的含CW≤1%、 SiW≤1%、MnW≤1%、低S、低P的材料;廢舊的壓力容器要通過解體，薄小的廢鋼料要打包，零散的或者是通過打包成塊的，要能直接加入到熔爐內，不能卡爐影響布料更不能殘存汽、液體引起爆炸；最好是不要生銹，能清除油污，國外介紹甚至要清除掉油漆和鍍層的。它可以在爐料中占比到50%以上，做到少用甚至不用新生鐵。

2、鋼鐵屑：在機加工過程中鋼鐵件因加工去掉的屑，其中，鋼屑的化學成分與廢鋼相同，鐵屑因鑄鐵的材質是普通灰鑄鐵還是球墨鑄鐵而有所不同，其主要化學成分在CW2.5～4.0%之間，SiW1.5～3.5%之間，MnW0.3～2.0%之間；鋼鐵屑碎小零散，要裝袋或做成屑餅以方便司爐和節省能源，同樣要清除油污和切削液，最好不生銹；若散裝料將會在熔爐內占較大空間，一爐鐵水要多次在不同的狀態、不同的溫度下加料，特別是在爐料已融化、鐵水已生成時再加入的鐵屑料極易氧化發渣，影響熔煉過程正常進行，而即使是氧化嚴重的鐵屑，在熔爐內沒有鐵水出現的早期加入，也能正常熔煉；一般情況下鑄件的切削余量也即鐵屑量占比不過20%左右；

3、機雜鐵：拆卸的報廢的機器設備鋼鐵零部件、機身、底座等，化學成分相對復雜，可能含有少量合金元素或非金屬雜質，一般情況下可清除其中的鋁、鋅、鉛、錫等輕質低熔點金屬和銅等有色金屬以及油污坭后再使用；生產時根據產品的要求其用量可以控制到20%左右，生產球墨鑄鐵時盡量少用或不用；

4．回爐料：就是鑄造生產時產生的澆冒系統、飛邊、毛刺、鐵豆、鍋巴鐵以及廢品等，其化學成分可以方便掌握，但要除掉其表面的粘砂以及除銹后才能使用。它的占比在15～20%左右；

5、增碳劑：應該說在合成鑄鐵的生產中增碳劑是一個比較關鍵的角色——熔煉過程中由于廢鋼量的加大，鐵水含碳低，必須采用非常手段進行增碳，由此用到了增碳劑；增碳劑——無論是其材料本身還是其使用方法都對生產合成鑄鐵起到至關重要的作用。

沖天爐和電爐熔煉出鐵液質量的不同之處

1.沖天爐熔煉的鐵液

沖天爐是用焦炭作燃料，將固體的鐵塊和其它爐料，經過預熱、熔化、過熱、還原，最后鐵液經爐底流入前爐缸，所經歷的時間很短，大約10min左右，鐵液往往要在前爐缸中停留一段時間，在這段停留時間里，對金屬液的增核是有利的。雖然沖天爐的出爐溫度一般在1450℃左右，但是鐵液經過過熱區的瞬間，爐溫約1700℃，盡管鐵液通過過熱區的時間很短，卻是以細小液滴通過的，能得到高溫過熱，有助于石墨溶于鐵液，消除新生鐵中粗大石墨片的遺傳性。鑄鐵中的主要元素碳，在熔煉過程中有一個燒損和吸收的減增過程，由于鐵液滴在灼熱的焦炭上，鐵液就吸收了焦炭中的碳原子，所以在整個熔化過程中，碳的吸收大于燒損，最終含碳量是增。同樣鐵液也會從焦炭中吸收部分硫。

在壓球化劑作球化處理之前，都要先燙包。由于沖天爐的熔化速度快，當第一包球鐵澆注完畢后，再處理下一包時，包內溫度還很高，沖天爐內鐵水倒入澆包內降溫少，所以再進行球化處理時，出爐溫度與電爐相比較可以稍低些，對球化處理質量（球化劑的熔化及吸收、澆注溫度），影響不大或沒有影響。用電爐熔化鐵液，每爐熔化間隔時間約50－60分鐘，有時間隔的時間可能會更長些，澆包散熱時間長，包內溫度低，經球化處理后，包內鐵水溫度約下降80℃，冬天溫度下降的可能會更多，所以用電爐熔化鐵液處理球鐵時，出爐溫度要比沖天爐的溫度高些。

用廢鋼加增碳劑生產球墨鑄鐵，與傳統方法有何區別？

用電爐熔煉鐵液對材質性能的影響

我們知道用電爐熔煉爐料，是由感應圈經導電產生磁場，在爐料中產生電渦流，由電渦流發熱藉以熔化爐料。

（1）、對“自發晶核”的影響

廢鋼的熔點比鑄鐵高，增碳劑的熔點更高，當廢鋼在熔化過程中以及熔化之后，增碳劑被加熱緩慢的溶解和擴散，增碳劑中的碳才能被鋼液侵蝕吸收。鋼液逐漸的變成鐵液，即常稱之為“合成鑄鐵”。由于廢鋼熔化溫度高，鋼液從增碳劑中吸收碳原子之后，在變成鐵液的過程中，有短暫時間過熱溫度往往很高。在高溫下，鐵液中的碳易于被氧化成CO，因此有人認為鐵液中的碳也是一種“氣體形成元素”。CO在鐵液中的溶解度很少，形成后即釋放于鄰近液面的大氣中。在生產實踐中我們會發現，當高溫鋼液倒入抬包后，抬包中有放射狀火花飛出（俗稱賊花），即可能是高溫氧化的釋碳現象。這些現象都會影響到材質的質量。

電爐在熔煉鐵液過程中，具有電磁攪拌摩擦的特性。鐵液過熱溫度高、過熱時間長、且又有感應電流的攪拌摩擦，鐵液中微細的晶態石墨即自發晶核和外來結晶核心，都會逐漸溶于鐵液而消失；或浮經液面與集渣劑粘裹在一起被挑出爐外。這樣，使鐵液中可在共晶結晶時作為石墨外來晶核的物質大幅度減少。

硫在鑄鐵中，尤其是在球墨鑄鐵中是有害元素。但有資料介紹說①：在灰鑄鐵中當含硫量小于0.06﹪時，硫的一些有益作用就無法得到發揮。在鑄鐵中存在有細小而分散的硫化物夾雜，能在石墨的生核和成長中起積極而有益的作用。用感應電爐熔煉廢鋼加增碳劑的合成鑄鐵，其最終含硫量一般不會超過0.03％的。如果原鐵水的含硫量過低，球化劑中的鎂就無從與硫化合，過多的殘余鎂量不但阻礙石墨化，而且還會使鑄件產生縮孔、氣孔等鑄造缺陷。如果減少球化劑的加入量，綜合考慮又恐會影響到球化率。所以在原鐵水含硫量很低的情況下，要從球化劑的選擇、球化劑的加入量、球化處理操作工藝上采取措施，以保證球鐵的球化質量。

合成鑄鐵在感應電爐中，因含硫量過低、過熱溫度高、電流的攪拌摩擦等因素影響，鐵液中石墨化的核心大幅度減少。②這種缺乏石墨化結晶核心的鐵液，過冷度很大，對孕育處理的回應能力極差，很難通過常規孕育處理措施，使鑄鐵具有符合要求的微觀組織。因而即使化學成分含量完全符合要求，往往澆注出的鑄件硬度高，不便于機械加工。有資料介紹：硫從0.02％增加到0.06％，抗拉強度增加50MPa以上，即可提高一個牌號以上，硬度值即可增加HB20。進一步增加硫到0.1％，強度值和硬度值變化不大，有此可見在灰鑄鐵中，硫控制在0.06-0.1％為宜（我廠生產的汽車制動鼓，材質是HT250，硫控制在0.07-0.09％）.順便也談談用電爐熔煉“鑄鐵屑”，即便熔煉的鐵屑干凈無銹蝕，不需要高溫，過熱溫度并不是很高，但是由于電磁攪拌的摩擦作用以及碳、硅的燒損，如果澆注前不進行元素調配和采取有效的孕育措施，生產出的鑄件同樣是硬度高。

（2） 用感應電爐熔煉對提高材感質質量的影響

感應電爐熔煉，鐵水溫度可升以提到1570℃以上，并可以在高溫狀態下長時間的保溫，在該溫度下，可以使原材料帶入的夾雜物，以及在熔煉過程形成的夾渣及夾雜物上浮至鐵液表面。對于廢鋼＋增碳劑、尤其是粒子鋼＋廢鋼＋增碳劑＋回爐料，這些爐料無論是廢鋼、粒子鋼或者是粒子鐵，大都是白口組織，白口組織具有較強的遺傳性，要消除遺傳性就需要適當的提高熔化溫度，增加保溫時間，才能夠比較好的凈化鐵液，減少鑄件缺陷。

合金元素燒損量低，鐵水中錳、硅的燒損低于沖天爐熔煉。便于各元素的調控，能夠穩定化學成分含量。

生產球墨鑄鐵時，含硫量過高將會直接影響到球鐵的質量。如球化級別低下、材質強韌性差、鑄件有夾渣等鑄造缺陷。用電爐熔煉鑄鐵時不存在有增硫反應。

用廢鋼＋增碳劑生產合成鑄鐵，由于廢鋼的夾雜物含量低，成分穩定，加增碳劑經高溫熔煉之后，消除了爐料的遺傳性，鐵液的純凈度得到提高，同時增碳劑具有孕育作用，促使石墨化的效果更加穩定突出，鑄件的基體組織晶粒會更加均勻、細化，所以生產出鑄件材質的韌性和強度均得到提高。

揚長補短、優化操作程序

用廢鋼生產球墨鑄鐵的優點前面已談，就不再贅述。

用電爐熔煉廢鋼（鐵屑）＋增碳劑生產球墨鑄鐵，欲想穩定產品質量，需要補的“短”，主要是解決金屬液在凝固結晶時，自發晶核少、鐵液過冷度大、石墨化能力差、鑄件硬度高而不便于機械加工的問題。具體的“補短”操作方法是：①在冶煉后期要注意“自發晶核”的培養。加入適量的廢鋼使鐵液激冷，同時適量的加入硅鐵以及細顆粒的增碳劑，上面覆蓋保溫劑，降低功率或停電保溫一段時間，以促使析出微細的晶態石墨。②在出爐或澆注過程中，進行充分的多次孕育處理，以補充“外來晶核”，可以添加小顆粒的增碳劑、碎硅鐵粉粒以及復合孕育劑，雖然加入量很少，但是促進生核的效果很好。③如果含硫量過低（特別是生產HT時）可適量加入些硫鐵，但必須控制在要求的范圍內。總之優化操作程序指的就是：爐料入爐的先后順序、熔煉中的溫度和出爐溫度的控制、化學成分的選控、以及強化孕育和復合孕育。

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