低硅球化劑在轎車球鐵上

1、陳培忠11.上海圣德曼鑄造有限公司，上海2018052.石家莊北科德瑞冶金材料有限公司，河北 石家莊050091李安順2摘要：摘要： 生產(chǎn)出品率較低的球鐵，會造成大量的回爐料會積壓，使用部分低硅球化劑能增加回爐料的配比，從而達(dá)到減少新生鐵、廢鋼配比，降低生產(chǎn)成本。本文介紹低硅球化劑特點(diǎn)、使用方法及注意事項(xiàng)。球化處理是球鐵生產(chǎn)中必不可少的工藝,采用何種球化劑生產(chǎn)球鐵直接關(guān)系到鑄件球化質(zhì)量和生產(chǎn)成本。國內(nèi)大多數(shù)鑄造企業(yè)球化處理采用稀土-鎂-硅球化劑，稀土-鎂-硅球化劑主要成分是w(Mg)58、w（Si）4048、w（Re）0.58%， w（ Ca ）2左右、 其余主要是鐵。由于稀土-鎂-硅球化劑中

2、有w（Si）4048的硅，從而限制了生產(chǎn)中回爐料的配比從而限制了生產(chǎn)中回爐料的配比。普通冶煉球化劑適用于出品率較高球鐵生產(chǎn)和回爐料較少的鑄造企業(yè)。圣德曼鑄造有限公司主要生產(chǎn)轎車鑄鐵件，產(chǎn)品有曲軸、制動盤、排氣管、制動殼體、制動支架、轉(zhuǎn)向節(jié)、凸輪軸、離合器壓盤，最小鑄件只有0.8Kg，最大鑄鐵件20Kg，又由于鑄鐵件內(nèi)部不允許有任何細(xì)微疏松的特殊要求和DISA造型線垂直分型的工藝，球鐵的平均出品率較低，造成球鐵生產(chǎn)越多，回爐料積壓越多，回爐料無法達(dá)到平衡。為了解決球鐵回爐料平衡使用，前幾年圣德曼鑄造有限公司采用了將球鐵的回爐料使用到灰鑄鐵產(chǎn)品上，回爐料還是有積壓。為了徹底解決回爐料積壓問題，我們

3、試用了我們試用了石家莊北科德瑞冶金材料有限公司生產(chǎn)的低硅球化劑，從而從而徹底地解決回爐料積壓難題。球化處理時，使用時，使用部分低硅球化劑，球化處理前原原鐵液含硅量就可以提高，從而可以增加回爐料使用，減少新生鐵和廢鋼使用量，最終實(shí)現(xiàn)了轎車球鐵件生產(chǎn)中回爐料產(chǎn)生和回用的平衡。一、稀土一、稀土- -鎂鎂- -硅球化劑和硅球化劑和低硅球化劑生產(chǎn)工藝低硅球化劑生產(chǎn)工藝1.稀土-鎂-硅球化劑生產(chǎn)工藝稀土-鎂-硅球化劑生產(chǎn)一般采用0.5噸1.0噸中頻感應(yīng)電爐熔煉，每爐熔煉200Kg400Kg，熔煉時間30分鐘左右，根據(jù)配比不同以稀土硅鐵、硅鐵、鎂錠和廢鋼進(jìn)行配比熔煉而成，爐料加入感應(yīng)電爐順序：硅鐵鎂錠硅鐵稀

4、土硅鐵廢鋼，出爐溫度在12001300，鎂的吸收率8090。該球化劑生產(chǎn)工藝簡單，鎂燒損多，球化劑中w（MgO）0.61.0，高的氧化鎂球化劑降低球化質(zhì)量。低硅球化劑由w（Mg）79、w（Re）0.55、w（Ca）4.0及鐵粉（余量）（余量）混制而成，混制而成，鐵粉采用球鐵的鐵屑，保證w（S）0.02，鐵粉需需經(jīng)600700高溫除濕、除油，另外鐵粉不能有銹蝕，機(jī)械均勻混合后經(jīng)50噸高壓壓制而成，壓制時間為2s3s，粒度為16mm15mm，低硅球化劑抗壓強(qiáng)度75Mpa，密度4.9g/cm3，采用小批量混制，成分絕對均勻，w（MgO）可以控制在0.1。2.低硅球化劑生產(chǎn)工藝低硅球化劑生產(chǎn)工藝二、低

5、硅球化劑特點(diǎn)二、低硅球化劑特點(diǎn)低硅球化劑含有少量硅，球化處理后鐵液基本不增加硅含量，又能起球化作用，這樣，可以增加回爐料的配比，減少新生鐵用量。低硅球化劑與稀土-鎂-硅球化劑相比有以下特點(diǎn)：低硅球化劑中的鎂是以純金屬鎂形式存在，其熔點(diǎn)只有648.9，沸點(diǎn)是1090 .如混制不均勻或壓制密度低，球化處理反應(yīng)較為劇較為劇烈，烈，影響球化質(zhì)量。低硅球化劑由于是機(jī)械性混合物，其氧化鎂很低，可以最大限度發(fā)揮球化劑中的鎂作用，從而可以減少球化劑的加入量。該球化劑采用50噸高壓壓制而成，其密度高，抗壓強(qiáng)度高，避免了球化劑在搬運(yùn)過程中產(chǎn)生大量碎屑，減少了浪費(fèi)現(xiàn)象。規(guī)格均勻及高致密的低硅球化劑保證在球化處理反應(yīng)

6、時比較平穩(wěn)，從而可以有效提高鑄件的球化質(zhì)量。低硅球化劑可以根據(jù)用戶需求進(jìn)行小批量混制，如每包球化處理1.0噸鐵液，球化劑總加入量15Kg，低硅球化劑加入量是三分之一，則每次采用5Kg混制并5Kg一袋小包裝，可保證該批混制的低硅球化劑成分絕對均一性。如一次混制量過多或在料斗中存放時間較長，其所含的稀土、鎂等元素會在鐵粉中產(chǎn)生遷會在鐵粉中產(chǎn)生遷移現(xiàn)象移現(xiàn)象，使得成分嚴(yán)重偏析，球化質(zhì)量受到影響。為了防止低硅球化劑中的金屬鎂與氧反應(yīng)，采用防潮、防氧化包裝，有效隔絕了空氣中的氧與金屬鎂反應(yīng)，延長了低硅球化劑存放時間。三、影響球化劑質(zhì)量因素三、影響球化劑質(zhì)量因素球鐵生產(chǎn)必須經(jīng)球化處理才能使石墨形態(tài)成球狀，

7、鑄件石墨形態(tài)成球后機(jī)械性能、延伸率得到明顯提高，而球化劑中鎂是必不可少的球化元素。鑄件球化質(zhì)量除球化處理溫度、球化劑加入量、澆注時間和鐵液成分因素外，球化劑本身質(zhì)量至關(guān)重要，影響球化劑質(zhì)量的因素有：1.球化劑成分球化劑成分不穩(wěn)定會造成球化質(zhì)量波動，如有效鎂含量高，反應(yīng)過于激烈，降低鎂的吸收率，有效鎂含量低，影響鑄件球化率。2.粒度不均勻稀土-鎂-硅球化劑粒度不均勻，甚至還含有球化劑合金的粉化，其堆積密度一般在2.0g/cm32.3g/cm3。球化劑粒度分布應(yīng)均勻，無粉狀合金，如含有大量粉狀和小顆粒球化劑，則增加了球化劑的表面積，在存放時加快了球化劑中鎂的氧化，凡是粒度不勻、粉末多、斷口色澤灰暗

8、有雜質(zhì)都是不好的球化劑。低硅球化劑由于是用模具壓制而成，其粒度均勻，堆積密度2.5g/cm32.6g/cm3，穩(wěn)定了球化質(zhì)量。3.球化劑的密度球化劑的主要成分是硅、鐵、鎂，其密度、沸點(diǎn)均低于鐵液，如球化劑不致密，球化處理時球化劑很快上浮于鉄液面，造成鎂蒸汽在鉄液上面溢出，反應(yīng)過于激烈，燒損嚴(yán)重，操作人員安全無法得到保證。4.球化劑的斷口球化劑的斷口應(yīng)是銀白色銀白色、致密、無偏析、無夾渣無夾渣、無縮孔縮松。5.球化劑中氧化鎂含量球化劑中的氧化鎂含量高，有效球化元素的鎂含量相應(yīng)降低，影響球化質(zhì)量，為了保證鑄鐵件球化質(zhì)量，需增加球化劑加入量，這樣，鑄件白口傾向會增大，影響鑄件的加工性能，現(xiàn)在很多球化

9、劑生產(chǎn)廠家生產(chǎn)球化劑中的w（MgO）1.0%。用爐內(nèi)壓鎂法工藝生產(chǎn)球化劑，就是將爐內(nèi)的金屬爐料升到規(guī)定的溫度，爐口用鐵罩子將金屬鎂壓入爐內(nèi)，由于爐料從開始熔解溫度至出爐時間段內(nèi)，金屬鎂不燒損，該生產(chǎn)工藝的w（MgO）0.5%，理想的稀土-鎂-硅球化劑中的氧化鎂含量應(yīng)小于鎂含量的10%。四、使用低硅球化劑鑄鐵件四、使用低硅球化劑鑄鐵件的質(zhì)量的質(zhì)量球化處理采用1.0噸球化包，球化劑加入總量1.5，其中低硅球化劑加入0.5，覆蓋鐵片加入量1.0，爐料配比廢鋼32、回爐料68，球化處理鐵液溫度15001540，根據(jù)鑄件壁厚不同，澆注溫度13601430，孕育量0.35。表1是稀土-鎂-硅單一球化處理與

10、低硅球化劑和稀土-鎂-硅球化劑混合球化處理參數(shù)對比。制動殼體試制參數(shù)對比 表1試制試制對比對比包次包次出鐵水量出鐵水量（Kg）稀土稀土-鎂鎂-硅硅球化劑球化劑（Kg）低硅球化劑低硅球化劑（Kg）球球化率化率（）（）廢鋼廢鋼配比配比（）（）回回爐料配比爐料配比（）（）混合球化處理1102010.05.090903268299810.05.0909032683100410.05.0909032684100810.05.090903268單一球化處理198015.00909040602100215.00909040603100615.00909040604100215.0090904060制動殼體試

11、制參數(shù)對比表1由表1可以看出，使用低硅球化劑與稀土-鎂-硅球化劑混合用于球鐵生產(chǎn)時，鑄件的球化率全部達(dá)到90，因此，使用三分之一低硅球化劑，在不影響球化質(zhì)量的前提下，可有效解決球鐵生產(chǎn)中回爐料配比過低的問題。低硅球化劑由于有其優(yōu)點(diǎn)：密度和粒度均勻、成分穩(wěn)定、氧化鎂含量低，圣德曼鑄造有限公司從開始試用用低硅球化劑到正常大批量使用，從未發(fā)生過由于使用低硅球化劑而造成球化不良的廢品。五、使用低硅球化劑增加五、使用低硅球化劑增加回爐料配比回爐料配比如生產(chǎn)某一球鐵，最終要求成分w（Si）2.52.6，其它成分不計，使用三分之一的低硅球化劑，可以增加回爐料配比8（見表2）。稀土稀土-鎂鎂-硅球化劑合計含硅

12、量硅球化劑合計含硅量使用三分之一低硅球化劑合計含硅量使用三分之一低硅球化劑合計含硅量材料名稱配比（）材料含硅量（）配比含硅量()材料名稱配比（）材料含硅量（）配比含硅量()廢鋼400.30.12廢鋼320.30.096回爐料602.551.53回爐料682.551.734稀土-鎂-硅球化劑1.5450.675稀土-鎂-硅球化劑1.0450.45低硅球化劑0.540.02孕育劑0.35700.245孕育劑0.35700.245合計硅量（）2.57合計硅量（）2.55使用稀土-鎂-硅與低硅球化劑回爐料配比對比表2如年產(chǎn)3.5萬噸球鐵，出品率按40計，不計廢品，則年需球化處理鐵水：3.5萬噸408.

13、75萬噸每年增加回爐料使用量87500噸87000噸六、使用低硅球化劑六、使用低硅球化劑注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)低硅球化劑由于是機(jī)械混合而成，球化劑表面粘有鎂粉，鎂的燃燒溫度又較低，為了避免低硅球化劑表面鎂提前燃燒，低硅球化劑使用應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.選用合理球化反應(yīng)室尺寸合理的球化反應(yīng)室能提高球化質(zhì)量，并可減少球化劑加入量，球化反應(yīng)室計算原則是，球化反應(yīng)室中的球化劑在球化處理時能完全反應(yīng)熔化的情況下，上口的表面積越小越有利于球化劑中的鎂元素吸收?？筛鶕?jù)球化劑、孕育劑、覆蓋鋼片的堆積密度和加入量計算球化反應(yīng)室的容積，如稀土-鎂-硅球化劑堆積密度按2.1 g/cm3計，低硅球化劑的堆積密度按2.5g/cm

14、3計，75硅鐵孕育劑堆積密度按1.6g/cm3計，覆蓋鋼片堆積密度按3.2 g/cm3計，球化處理鉄液1.0噸，稀土-鎂-硅球化劑加入量1.0，低硅球化劑加入量0.5，孕育劑加入量0.2，覆蓋鋼片加入量1.0,球化反應(yīng)室體積需：球化反應(yīng)室隨著使用頻次提高，反應(yīng)室的粘渣厚度會增加，所以計算反應(yīng)室容積時其深度需適當(dāng)增加20mm30mm。1.球化劑和合金加入順序球化包的鉄液倒出后，包內(nèi)的溫度還是較高，為了避免低硅球化劑表面鎂提前反應(yīng)，合理加入順序：稀土-鎂-硅球化劑低硅球化劑孕育劑覆蓋鐵片。先加入稀土-鎂-硅球化劑可以大量吸收反應(yīng)室的熱量，然后再加入低硅球化劑，上面壓有孕育劑和覆蓋鋼片，這樣，低硅球

15、化劑處于中間層，其吸熱量可以減少到最低，提高球化質(zhì)量。2.低硅球化劑加入球化包內(nèi)時間上控制溫度較高的球化處理包，球化劑和其它合金加入包內(nèi)后，應(yīng)盡快出鉄液進(jìn)行球化處理，避免反應(yīng)室內(nèi)的低硅球化劑表面鎂燃燒，防止球化劑和合金成熔融狀球化反應(yīng)不起作用。有條件的鑄造企業(yè)可以采用2個球化處理包交替使用，待球化反應(yīng)室內(nèi)的溫度降低后再加入球化劑，球化劑加入后及時進(jìn)行球化處理，可以穩(wěn)定球化質(zhì)量。3.球化處理溫度控制球化處理溫度過低，鎂的吸收率雖然可以得到提高，但可能會影響澆注時的溫度控制，澆注簿壁件會產(chǎn)生冷隔、澆不足的缺陷。球化處理溫度過高，反應(yīng)過于激烈，鎂的燒損嚴(yán)重。鐵液球化處理溫度的控制，應(yīng)在保證澆注溫度情

16、況下，球化處理溫度越低越好，可以提高鎂吸收率。另外，球化處理出鐵液時，包內(nèi)的五分之三鐵液最好快出，這樣，球化劑還末上浮反應(yīng)時，包內(nèi)的鐵液得到不斷的補(bǔ)充，球化劑的反應(yīng)始終在鐵液下層，減少鎂蒸汽的溢出，有利于鎂的吸收率提高。4.球化反應(yīng)室的清理由于球化劑中含有鎂與鈰成分，球化處理后的鐵液中鎂、鈰與氧反應(yīng)生成MgO與Ce2O3 氧化物，細(xì)小微粒的氧化物在鐵液靜止?fàn)顟B(tài)下，與耐火材料表面摩擦力減小，微粒很容易粘附到耐火材料的表面上，球化處理頻率高，增加了球化反應(yīng)室的粘渣。球化反應(yīng)室隨著粘渣的增厚，容積逐漸減小，減小至不能存放球化劑和合金時，會影響球化質(zhì)量。 為了保證每包鐵液球化處理質(zhì)量，在加入球化劑前，

17、檢查清理球化反應(yīng)室粘渣是必不可少的工作。每包鐵液倒出后，查看球化反應(yīng)室粘渣情況，如有明顯粘渣應(yīng)及時用鐵棒清理，此時的粘渣還比較軟，容易清理，可以保證球化反應(yīng)室有效容積。七、低硅球化劑使用結(jié)論七、低硅球化劑使用結(jié)論低硅球化劑含有很少量的硅成分，使用部分低硅球化劑球化處理，可以增加球鐵回爐料的配比。圣德曼鑄造有限公司使用低硅球化劑后，現(xiàn)在生產(chǎn)球鐵時新生鐵很少使用或不用，廢鋼使用量明顯減少。球鐵產(chǎn)品出品率較低、回爐料又較多的生產(chǎn)企業(yè)，在不增加成本的情況下，使用低硅球化劑球化處理是一種有效的、又經(jīng)濟(jì)的球化處理工藝，能很快地將庫存的回爐料平衡使用，降低了噸鑄件新的鐵料投入。參考文獻(xiàn)1郭海濤，謝兵，白寶生，淺談稀土鎂硅鐵合金生產(chǎn)原料及工藝。包鋼