球墨铸铁球化不良的预防及改进措施

屈红宇，靳存文，徐清军，张学魁

河南省金太阳精密铸业股份有限公司 河南新乡 453000

1 生产现状

在球墨铸铁件的生产过程中，为了保证产品质量，要求同一炉产品附铸试块的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率及球化率必须在材质牌号要求的范围内，这一要求在理化检验规范中必须严格控制，特别是试块球化率不合格，我们都要看铸件本体金相，如果铸件本体金相球化率达不到90%以上，铸件就必须报废，这会造成一定的经济损失。

2019年2月中旬，我公司理化室在常规随炉附铸试块拉伸试验时，发现球墨铸铁试块抗拉强度、屈服强度、断后伸长率有不合格现象（见表1），从试样上截取的金相块球化率也只有65%～80%，不合格（见图1），我们马上检测本体金相，结果一部分铸件本体金相球化率只有70%～85%，因此性能不合格的铸件必须报废。

图1 金相块球化率

2 球化不良分析

球化不良现象出现后，我厂加强了原铁液和球化处理后的铁液中硫的检测，以及对回炉料使用的控制，防止此类问题发生。

要想生产高质量的球墨铸铁件，球化率必须达到90%以上。通过长期生产实践总结并参考相关文献资料，我们认为影响球化率的主要因素有以下几个方面。

表1 QT450-10球墨铸铁件性能检验结果

（1）残留镁量或稀土量过低 球化剂要有足够的加入量，在球化处理时，应尽量降低镁的烧损，提高球化剂吸收率，如采用盖包球化等。

（2）孕育作用不强或衰退 孕育衰退产生的原因主要与孕育剂加入量少或孕育工艺不完善有关。由于镁的存在是球化的必要条件，而充分的孕育处理是促进石墨化的保证，因此只讲球化处理而不重视孕育处理，是生产不出高质量球墨铸铁的。

防止孕育衰退的措施：孕育剂的选用和加入量要适当，使用含钡、钙的长效孕育剂，采用二次孕育、随流孕育的复合措施。

（3）干扰元素含量过高

1）原铁液S含量高：S是反球化元素，在球化反应时消耗球化剂中的Mg、Re，阻碍石墨化，降低球化率。硫化物夹渣如不能排除干净还会造成铁液回硫，再次消耗球化元素，加快球化衰退，进一步影响球化率。因此，实际生产过程中，应严格执行操作规程。

防止措施：为了达到高的球化率，应控制原铁液wS在0.02%以下。

2）反球化元素过量：严格控制反球化元素，特别是钛和铅的含量。

防止措施：选用高纯生铁，控制废钢和生铁中的反球化元素。

（4）铁液温度过高或过低 球化铁液温度过高，覆盖剂不能压实，致使球化剂熔化速度过快从而造成烧损过多。但球化铁液温度低于1390℃时，合金不易熔化，球化反应不完全，球化级别难以达到要求。另外，在球化剂上浮过程中，由于铁液温度低不能迅速地将球化剂熔化吸收，致使球化剂上浮到铁液液面熔化燃烧。

防止措施：铁液温度应控制在工艺要求范围内。

3 整改措施与效果

铸件球化不良问题出现后，我公司技术、质量、理化室等部门共同分析，根据生产实际定出了整改措施。

1）规范操作规程，控制浇注时间。

2）调整开炉次序，第一炉熔炼灰铸铁，利用球墨铸铁包浇注 （延长浇包的烘烤时间）。

3）球化包结构不合理，控制高径比，重新利用原球化包。

4）控制原铁液的硫含量和回炉料的使用量。

5）铁液中含有过量的反球化元素，因此对微量元素铅、钛、锡等进行控制。

采用上述整改措施后，试块、本体的金相球化率为80%左右，还是不合格，同时我们检测了原铁液中的wS为0.025%～0.026%，超出我厂规定的≤0.020%。生产高品质的球墨铸铁，其原始铁液的含硫量，国外一般都控制在0.020%以内，高于此量都必须进行脱硫处理。由于冬天树脂砂造型用的固化剂中总酸和游离硫酸的含量比其他季节高，也就是硫含量较高，渗透到浇道和铸件表面会造成回炉料中的硫偏高。硫是反球化元素，它与镁有很强的亲和力，反应生成MgS，从而消耗了有效镁量，造成铁液中游离镁含量不足，因而导致球化不良，此时需要多加球化剂才能保证球化效果。因此，我们将球化剂加入量由原来的1%增加到1.1%，经过生产跟踪检测，附铸试块、本体的球化率都达到了90%以上（见图2），球化不良现象没有了。

图2 改进后壳体的球化率

4 结束语

产生球化不良的影响因素很多，有技术上的问题、有操作上的问题、也有管理上的问题，因此在生产中要严格控制、消除各方面造成球化不良的原因，才能获得高质量的球墨铸铁。