尊敬的各位企业家朋友大家好，我是南京宁博分析仪器有限公司的朱仁高。很高兴有机会和大家一起交流分享。
铸铁的炉前工艺各有不同，我今天着重说一下球墨铸铁生产工艺，现加以介绍。这里是应朋友要求，也是广大客户的都在做的相对熟悉的工艺。
1熔炼设备；串联钢壳中频炉。（各地环保要求虽不同，但串联钢壳中频炉是大趋势）原铁水要求化学成分稳定，符合设计要求；好的冶金质量，洁净，无氧化现象；高的出铁温度（一般-℃）。
2造型设备球墨铸铁凝固时有石墨析出，膨胀量大，（当然收缩也大，我们另想方法应对）生产上可利用这一特点，采用刚性铸型，避免铸型胀大，获得致密、无缩孔，无宏观缩松的铸件。有条件的可以做做型砂检测。3.铸造用生铁灰铁不建议用面包铁，球铁生产用面包铁却是常见现象，也有全用废钢的，这个另做详谈。生铁应高碳低硅、低磷低硫。干扰元素少。但如含有干扰元素，就导致球化不良。对石墨片粗大、渣气孔较多的生铁也就尽量不用或少用。选定生铁时，首先要根据球铁的基体要求及回炉料用量来确定生铁的硅量(定牌号)。尽量要求供应商提供化验单作为配料凭证。
因铁矿来源的不同，生铁中常含有，铬，鉬、钛、锡、铝、铅、铋、碲、锌、砷等微量元素。这些元素超过一定含量，或多或少都会干扰球化，或生晶界脆性相，或生硬质点，从而影响着球化成败、球铁的韧性和切削加工性。这些干扰元素的作用很复杂，它们共存时，有倍增效应或抵消作用，机理有待进一步研究。为了控制干扰元素，需对生铁中微量元素总量(∑T)加以限制。例如德国规定∑T≤0.%，日本规定为∑T≤0.%，其中Ti不大于50%∑T。我国目前一般约定为∑T≤0.1%，其中Ti≤0.%。我在江西遇到过As超标的球铁产品，在云南见到过Ti超标的球铁产品，生产厂家非常困惑，原来同样的料冲天炉做的好好的，改用中频炉熔炼还不行了?对此，我认为这很正常，冲天炉的高温区氧化性气氛可以烧损和浮聚了大量的球铁生产中的有害元素，当然也窜入焦炭中的硫增加了含硫量，含硫的增加有经验的炉工会增加球化剂来因对，这样干扰元素的作用就不怎么明显了，实际并不是中频炉的原因。4.回炉铁回炉铁用生产的球铁浇冒口和废品铸件，不能使用灰铁回炉料，市场收购的废旧铸铁件。除非来源清楚，或者经成分检测可以用的。5.废钢废钢主要是用来调整碳硅含量，应是成分明确的无锈碳素钢，杜绝使用合金钢或来历不明的废钢。6.球化剂、孕育剂球化剂要求成分稳定、均匀。它的选用应根据熔炼设备、铁液的含硫量、铁水出炉温度的不同而定。使用冲天炉生产时，因铁水温度相应较低，硫量较高，铁液纯净度较差，因此，要选用含稀土、镁含量较高的球化剂，通常选用Mg7-9%，Re5%或7%的球化剂；而电炉生产时，由于铁水温度达到要求，铁水冶金质量好，纯净度高，应选用稀土、镁含量较低的球化剂一般选用含Mg6-8%，Re2-4%的球剂，薄小件选用Mg5-7%，Rel-3%的球化剂。重稀土球化剂接触不多，这里不做讲述。孕育剂是球铁生产环节中的重要铁合金材料，球化处理后加入孕育剂不仅能消除渗碳体，而且还可以提高球化率、细化石墨球，使之圆整、分布均匀。实践证明，孕育效果和孕育剂的成分有很大关系。目前，国内应用最多的是75硅铁，有些单位采用含有钡、锶、钙、铝、铋等元素组成的长效复合孕育剂，如硅钡、硅锶、硅钙等。提供一个球化剂选用方案供大家参考；
a硫高铁水，选用高Mg球化剂。
b厚大件选用高Mg球化剂。今年来有重稀土球化剂，这个我接触不多不做评论。
c低硫铁水先用中低Mg球化剂。记住Mg不一定好，要适合才好。
d处理温度高于度，选用中低Mg、高钙球化剂；处理温度小于度，选用高Mg、低钙球化剂。
e薄壁件先用中低Mg球化剂。
f不同壁厚对RE的含量也会有要求。
g不同处理包，对粒度有不同要求。
h球化剂添加量根据原铁水含硫量、壁厚，温度来定。
球化剂选用不当会产生：石墨球异化、石墨漂浮、反白口、皮下气孔、缩孔、黑渣、球化衰退等问题。
7.化学成分的选择众所周知，球铁的组织和性能与化学成分组成有着密切的关系。所谓球铁的成分设计主要就是碳和硅，其他如锰、磷、硫是靠原材料加以控制。8.碳、硅生产球铁是采用高碳、低硅，大孕育量的方法。碳、硅元素对球铁性能有较大影响。通常是以碳当量来综合考虑。碳当量的选择主要着眼于改善铸造性能、消除铸造缺陷，获得健全铸件和高的机械性能。球铁件不允许或允许极少量渗碳体存在。因此在设计碳当量时应以铸件不出现石墨飘浮，不出白口，保证球化为准则，碳当量控制在4.3-4.8%，其中碳为3.3-3.9%，原铁水硅量为1.2-1.6%，终硅量为2.6-3.0%。但硅量不宜过高，因为硅强化铁素体基体，使之变脆，塑性韧性下降。往年我在山东见过高硅球铁的生产，进几年都没怎么见过了，鉴于普及性讲座今天不做评论9.锰是促进珠光体生成的元素，它固溶铁素体中提高强度降低韧性，对生产铸态铁素体球铁是不利的，因此要求锰尽可能的低，控制含锰量低于0.4%，薄小件低于0.2%.要珠光体含量高可以稍微高一些，我的珠光体球铁建议是加铜来处理，比较好掌握。也有加锡或碲来处理的，这个我掌握不了，我不做评论。10.磷、硫在球铁生产中都是有害元素，磷高易在基体晶界上形成磷共晶，使材质的伸长率下降，脆性增加。硫高会造成球化元素残留量少而导致球化不良，以及铸件产生皮下气孔，夹渣等铸造缺陷。我们控制磷含量0.05%以下，球化处理前原铁水含硫量0.04%以下，处理后小于0.02%.我知道重庆这个地方很多做中磷铸铁的，这个材料确定不能混过来，否则会很麻烦的。11.镁、稀土残留量铸铁中应有一定的镁和稀土元素的残留量才能保证石墨成球。镁在铁水中主要起球化作用，稀土主要是除气，脱硫和中和干扰元素，起到净化铁水的作用。镁和稀土又是强烈形成碳化物元素，如果残留量过高，恶化石墨形态，增大铸件白口倾向和夹渣、缩孔、皮下气孔等铸造缺陷。因此，在生产铸态铁素体球铁件时，在保证球化良好的情况下，应尽可能降低镁和稀土的残留量，这一点对于薄小件尤为重要。通常残留镁量控制在0.03-0.05%，残留稀土量控制在0.02-0.03%。
上述几点，需要做成分检测，光谱仪是最好的选择，特别是控制性元素，（砷，铬，鉬、钛、锡、铝、铅、铋、碲、锌）化学分析慢，而且烦琐，随着环境政策的紧缩，化学试剂也不好买，以后化学分析以后除了应用于教学科研或大型企业检验，化学分析基本会淡出工厂化验室。二球化及孕育处理球化处理为保证球化处理成功，须注意以下几点：1）铁水包的结构要适应工艺要求，一般铁水包的内腔高度与内径之比值为1.0-1.2，有利于镁和稀土元素的吸收。包底应搪成凹坑或堤坝式。球化剂加孕育剂加覆盖剂压平应该正好和堤坝平行。2）球化剂破碎成适当大小的粒度。粒度过小，容易浮起，氧化；过大，则溶解速度过慢，延长反应时间，铁水降温大。粒度的大小视每次处理的铁水量而言。球化剂最好当天破碎、当天使用，不要久放或受潮。3）球化剂的加入量要根据熔炼工艺、出铁温度和原铁水的含硫量来决定。加多了容易出现渗碳体，加少了球化效果差。4）电炉熔炼时，出铁前要将渣扒净。5）球化处理方法要合理。以采用冲入法，球化剂放入包坑内，应捣紧，上面覆盖孕育硅铁、球铁屑。铁水包红热时先铺一层碎铁屑再放入球化剂，以免氧化，失去球化能力，出铁时，铁水流不能直接冲入球化剂。铁水流不能太大太小，不能断流。出铁量要尽量准确，球化反应结束后，（一般60秒到90秒）要尽快放入集渣剂，搅拌扒渣，进行后续孕育处理。孕育处理孕育处理的作用主要是消除球化元素造成的白口倾向，促进石墨析出，提高球化率、细化石墨球，使之分布均匀。不同的孕育剂，不同的加入量，不同的孕育处理方法和不同的孕育处理时间对球铁机械性能都有较大影响。目前国内企业采用孕育剂和孕育方法不尽相同，但都强调要采有瞬时孕育工艺，强化孕育效果，保证铁水在较长时间直至浇注完毕处在良好的孕育有效状态。6.炉前分析与光谱分析仪，炉前分析碳硅成分及当量，光谱分析仪能过在5分钟以内测定铁水的其他化学成分，及时、准确，分析误差小。
很多企业的朋友告诉我，球化效果不好，我没办法开一个方子应对所有，球化效果不好成因很复杂，上述只是一些工艺探讨，具体要吃透球化原理才能控制好。但没有仪器做检测手段基本上是做不好的。
三，工艺控制
1.球铁在球化处理后，由于强化孕育，孕育剂本身会造渣，强化孕育的降温和球化剂的发爆使铁水翻滚也帮助排渣，所以除了要搅拌二次扒渣外，浇注系统要考虑撇渣、挡渣装置和工艺措施；保温棉遮挡，陶瓷过滤等都是好方法。2.球化后的铁水容易氧化，浇注时要尽量低浇注，快浇注，避免出现紊流、飞溅，浇注系统设计时要考虑铁水平稳进入型腔；3.球铁凝固时有石墨析出，有一定的膨胀量。铸型的型腔要有足够的刚性，以获得无缩孔的铸件。有文献资料说球铁凝固时的收缩量大于膨胀量，收缩我们可以补缩，膨胀是使铸件致密的有力手段，所以强化孕育很重要。很多厂家产品球化还可以，但球少也很小，说明石墨没有很好析出，石墨没有很好析出哪里来的膨胀量？4.球铁具有粥状凝固的特点，冒口的有效补缩距离短，可以引用发热冒口，或冒口加入发热剂等，或可多设置冒口，或冒口与冷铁相配合等措施来消除缩孔、缩松。
不同的铸件在铸型中的冷却速度是不同的。不同的开箱时间将得到不同的基体组织。要在铸态下获得以铁素体基体为主的组织，除铸型要有足够的吃砂量外，铸件在铸型中要有足够的保温和缓冷时间，至少要使铸件在型内冷却到℃以下方可开箱取出。
虽然我是仪器生产厂家，应举办方的要求，本文尽量不做产品推广，就生产技术应用做一些简介，欢迎大家和我交流。