铸态铁素体球墨铸铁配料研究

韩廷意

（嘉祥县兴元农业机械厂，山东嘉祥 272400）

我厂主要生产工程机械QT450-10 球墨铸铁零件，铸件质量在0.5～50 kg 之间，形状、壁厚差别较大，球化率3 级以上，质量要求较高。铸造车间现有半自动造型线、1 t 中频感应电炉、炉前铁液成分快速测定仪、金相显微镜、台式硬度计、材料拉伸试验机等设备。

1 问题的提出

1.1 生产现状

我厂铸造QT450-10 球墨铸铁炉料配比用原生铁较多，废钢（100 kg/炉）较少，我厂结构件车间下脚料（废钢）、铸件加工车间的球铁屑剩余过多。为充分利用现有原料、降低铸件成本，必须研究新的炉料配比，实际生产时，根据现有回炉料、废钢的多少来适时更换配方。

1.2 理论依据

对铸态铁素体球墨铸铁来说,其化学成分是根本。生产时应当遵循高碳当量，高碳、低硅、低锰、低硫、低磷的原则；一般碳的质量分数为：3.6%～3.9%,终硅量控制在2.4%～2.9%之间,原铁液中硅含量1.6%～1.9%，则铁液球化前碳当量控制在4.1%～4.4%，铁液球化后浇注前碳当量控制在4.4%～4.8%；锰控制在0.2%以下,磷控制在0.1%以下,硫控制在0.02%以下。

1.3 原料成分

原料成分见表1～表3。为此，我们做了使用大量废钢、大量回炉料（包括球铁屑）两类炉料配比进行研究。

表1 回炉料、球铁屑成分（均值） %

表2 球化剂成分 %

表3 废钢成分（均值） %

2 使用大量废钢和回炉料的炉料配比

2.1 实验内容

我们采取了不用原生铁的炉料配比，废钢450 kg，比例39.1%；回炉料600 kg，球铁屑100 kg，比例60.9%，5-8 稀土镁球化剂14 kg，1.22%。首先要进行增碳剂估算，待炉前铁液成分快速测定后再确定是否增碳，硅铁加入量：

C：39.1%×0.20%＋60.9%×3.8%=2.39%

增碳剂加入量（取经验系数为1.4）：

（3.8%－2.39%）×1 150×1.4=22.7（kg）

炉料充分熔化后，做炉前铁液成分快速测定，结果如下：

C：3.64%，Si：1.73%;碳当量CE：4.21;不需增碳。

硅铁（含硅量75%）添加量：（2.1－1.73）×20=7.4（kg），式中1.73 为炉前铁液成分快速测定仪Si 显示数；该公式为经验公式。

废钢和回炉料炉料配比表见表4。

表4 废钢和回炉料炉料配比表 kg

用测温枪测定铁液温度为1 520℃时，铁液倒入球化包球化。球化后分5 小包进行浇注，分包时每小包加入0.5 kg 硅铁进行二次孕育。

2.2 检测结果

每小包最后浇注的工件做金相检验，每小包做一拉力试棒。检查结果：球化率2～3 级，抗拉强度≥460 MPa，延伸率≥12%，符合要求。

3 使用大量回炉料的炉料配比

3.1 实验内容

我们依然采取了不用原生铁的炉料配比，废钢250 kg，比例21.7%；回炉料500 kg，球铁屑400 kg，比例78.3%，5-8 稀土镁球化剂14 kg，1.22%。首先要进行增碳剂估算，待炉前铁液成分快速测定后再确定是否增碳，硅铁加入量：

C：21.7%×0.20%＋78.3%×3.8%=2.98%

增碳剂加入量（取经验系数为1.4）：（3.8%－2.98%）×1 150×1.4=13.2（kg）

炉料充分熔化后，做炉前铁液成分快速测定，结果如下：

C：3.62%，Si：2.09%;碳当量CE：4.31;不需增碳。

硅铁（含硅量75%）添加量：（2.1－2.09）×20=0.2（kg），式中2.09 为炉前铁液成分快速测定仪Si 显示数；该公式为经验公式。硅铁添加量低于2 kg 时按2 kg 添加。

废钢和回炉料炉料配比见表5。

表5 废钢和回炉料炉料配比表 kg

用测温枪测定铁液温度为1 520℃时，铁液倒入球化包球化。球化后分5 小包进行浇注，分包时每小包加入0.5 kg 硅铁进行二次孕育。

3.2 检测结果

每小包最后浇注的工件做金相检验，每小包做一拉力试棒。检查结果：球化率2～3 级，抗拉强度≥460 MPa，延伸率≥12%，符合要求。

4 结论

在原料化学成分稳定的情况下，只要控制好含碳量、碳当量、硅含量，就可以使用大量废钢和回炉料、球铁屑做铸态铁素体球墨铸铁，产品质量合格。尤其是调整配比后就可以及时地消化企业现有的废钢和回炉料、球铁屑，不用新生铁，在保证产品质量的前提下能大幅度降低生产成本，具有较好的经济效益和社会效益。

[1]张伯明等：铸造手册第1 卷铸铁[M].北京：机械工业出版社，2002.1:338-345.

[2]吴德海,钱立,胡家骢.灰铸铁球墨铸铁及其熔炼[M].北京：中国水利水电出版社，2006:122-129.