合成鑄鐵溶煉過程中增碳劑與碳化娃的**配伍 （一）

合成鑄鐵溶煉過程中增碳劑與碳化娃的**配伍 （一）

池震宇，池炎

(鄭州新達(dá)冶金技術(shù)有限公司，河南鄭州450000)

摘要：合成鑄鐵熔煉，增碳劑與碳化硅除了調(diào)整碳量，并在鐵液中生成大量彌散分布的非均質(zhì)結(jié)晶核心，特別是碳化硅的成核效果和伴生功能，強(qiáng)化鐵液的孕育預(yù)處理，對改善基本組織和石墨形態(tài)提高鑄件綜合性能，具有重要意義。

關(guān)鍵詞：增碳劑；碳化硅；碳當(dāng)量；預(yù)處理

感應(yīng)電爐具有自由控制鐵液溫度和電磁攪拌作用，為添加增碳劑的合成鑄鐵熔煉提供良好的條件，促進(jìn)合成鑄鐵在鑄造領(lǐng)域的應(yīng)用。國內(nèi)從20世紀(jì)90年代開始，越來越多的鑄造企業(yè)推廣應(yīng)用合成鑄鐵熔煉工藝，發(fā)展的態(tài)勢良好。進(jìn)一步推廣合成鑄鐵熔煉技術(shù)，加大廢鋼比，采用優(yōu)質(zhì)增碳劑配合碳化硅的增碳技術(shù)和強(qiáng)化孕育預(yù)處理等措施，改善鑄件基體組織和石墨形態(tài)達(dá)到提高鑄件綜合性能，降低生產(chǎn)成本，促使合成鑄鐵熔煉的普及和應(yīng)用。

一、合成鑄鐵熔煉特點(diǎn)與力學(xué)性能

合成鑄鐵是不用或少用（少于10%)生鐵，以廢鋼回爐料加增碳劑的方法調(diào)節(jié)碳量，通過感應(yīng)電爐獲取優(yōu)質(zhì)鐵液的方法。感應(yīng)電爐具有溫度調(diào)整和增碳吸收率高的功能，能使鐵液的熔化、增碳、精煉在很寬的范圍內(nèi)調(diào)整。在廢鋼比增加時(shí)，可以增加碳當(dāng)量，使廢鋼比增加不受技術(shù)上的限制。因此提高廢鋼比的簡單工藝措施，成為合成鑄鐵提高力學(xué)性能，改善鑄件綜合性能的有效措施。

正確的熔煉方法，并使用大量增碳劑的合成鑄鐵比普通鑄鐵的力學(xué)性能更好。有關(guān)資料介紹，合成鑄鐵比普通鑄鐵的抗拉強(qiáng)度增加30-60 MPa，硬度降低10 HB。合成鑄鐵的抗拉強(qiáng)度隨廢鋼加入量增加而提高，其提高幅度隨共晶度的提高而變小。當(dāng)共晶度達(dá)0.95，廢鋼從25%增加到62%時(shí)，抗拉強(qiáng)度提高不大，圖1[2]為采用1.5t無芯工頻感應(yīng)電爐溶煉時(shí)，不同共晶度下合成鑄鐵抗拉強(qiáng)度與廢鋼加入量的關(guān)系。從圖中看到高牌號灰鑄鐵更宜采用合成

圖1不同共晶度下合成鑄鐵抗拉強(qiáng)度與廢鋼加入量關(guān)系

鑄鐵。圖2示出了合成鑄鐵的硬度隨廢鋼加入量的增加其硬度的提高幅度不大，當(dāng)廢鋼加人量<50% 時(shí)，合成鑄鐵的硬度稍有提高，當(dāng)廢鋼的加入量> 50%時(shí)，隨其量遞增，則硬度呈略有下降的趨勢，但仍保持在HB200左右。

圖2廢鋼加入量的增加對不同共晶度的合成鑄鐵的硬度影響

合成鑄鐵力學(xué)性能提高的原因。

1、合成鑄鐵使用大量廢鋼，一般廢鋼含氮 76-120x10-6因合成鑄鐵需要較多的增碳劑增碳，如使用含氮量較高的非晶體增碳劑（如煅燒石油焦增碳劑），由于增碳劑中的氮向鐵液中轉(zhuǎn)移，致使鐵液中的氮含量增高。如使用低硫低氮的石墨化增碳劑和合理的熔煉工藝，合成鑄鐵的氮含量少于100x10-6其力學(xué)性能優(yōu)于大量加入生鐵的普通鑄鐵。

大量廢鋼的加入，熔煉的合成鑄鐵消除了 生鐵中的有害元素和遺傳性的影響，并且在增碳過 程中，尤其在平衡溫度以上增碳時(shí)，由于C的氧化 和Si02還原，使鐵液沸騰雜質(zhì)上浮、凈化鐵液。

2、大量廢鋼的加入，熔煉的合成鑄鐵消除了生鐵中的有害元素和遺傳性的影響，并在增碳過程中，尤其平衡溫度以上增碳時(shí)，由于C的氧化和SiO2還原，使鐵液沸騰雜質(zhì)上浮，凈化鐵液。

3、大量優(yōu)質(zhì)增碳劑的加入使鐵液中非異質(zhì)預(yù)存晶核大量增加，改善石墨形核生長條件，增強(qiáng)石墨化能力，對灰鑄鐵而言使共晶團(tuán)細(xì)化并分布均勻，石墨呈A型，避免出現(xiàn)B型及E、D型石墨， 且使石墨片變小、變短。對球鐵而言，使石墨球數(shù)顯著增加，石墨球形更好，鐵素體量增加。合成鑄鐵的力學(xué)性能取決于增碳劑的質(zhì)量，增碳工藝和熔煉操作。

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