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大比例废钢生产球墨铸铁需要注意的事项很多，特别是对不熟悉使用废钢生产合成铸铁的厂家，更应该学习大比例废钢铸造生产技术。今天我们先讲解一些提高球墨铸铁球化率的方法和技巧。

我国普通球铁铸件球化级别要求达到4级以上(即球化率70%)，一般铸造厂达到的球化率在85%左右。近年来随着球铁生产的发展，特别是风电铸件生产及对铸件质量要求高的行业，球化级别要求达到2级，即球化率90%以上。笔者所在公司对QT400-15原采用的球化孕育处理工艺、球化剂、孕育剂进行了分析改进，使球铁球化率达到90%以上。

1. 独创的生产工艺

原生产工艺：冶炼设备采用2.0T中频炉、1.5T工频炉各一台；

QT400-15原铁液成分为ω(C)=3.75%~3.95%、ω(Si)=1.4%~1.7%、ω(Mn)≤0.40%、ω(P)≤0.07%、ω(S≤0.035%；球化处理所用球化剂为1.3%~1.5%合金；

孕育处理所用孕育剂为0.7%~0.9%-C合金。球化处理采用两次出铁冲水法：先出铁55%~60%进行球化处理，然后加入孕育剂，再加入其余铁水。由于球化孕育采用传统方法，通过测试25mm厚的单铸楔形试块得到的球化率一般在80%左右，即球化3级。

2. 提高球化率的实验方案

为了提高球化率，对原有的球化、孕育处理工艺进行了改进，主要措施有：增加球化剂、孕育剂的加入量、净化铁水、脱硫处理等。球化率测试仍采用25mm单铸楔形试块，具体方案如下：

（1）对原工艺球化率低的原因进行分析，认为是球化剂加入量太少，故将球化剂加入量由原工艺的1.3%~1.4%提高到1.7%，但球化率仍达不到要求。

（2）另一种推测是球化率低可能是由于接种不良或接种量下降造成的，因此将接种量由0.7%~0.9%提高到1.1%球墨铸铁用废钢的作用，但球化率仍然达不到要求。

（3）进一步分析认为，球化率偏低可能是由于铁水中夹杂物较多，且球化干扰元素含量较高所致，因此对铁水进行了高温净化，高温净化温度一般控制在1500±10℃，但球化率仍未超过90%。

（4）ω（S）含量过高，严重消耗球化剂，加速球化度下降。因此，增加脱硫处理，使原铁液中ω（S）含量由原来的0.035%降低到0.020%以下，但球化率仅达86%。以上4种方案的试验结果如表1所示。楔形试块的组织和力学性能均未达到要求。

3.最终采用的改进方案

3.1具体改进措施原料为生铁、无锈或少锈的废钢、回收料；采用炉外加入纯碱（）对原铁液进行脱硫；

使用XXX公司的390预处理剂对布袋进行预脱氧处理；

采用XXX公司的球化剂进行球化处理；

采用碳化硅与硅铁进行联合孕育。

新工艺原铁液成分控制：

ω(C)=(3.70%~3.90%、ω(Si)=0.80%~1.20%[ω(Si最终铸件)=2.60%~3.00%]、ω(Mn)≤0.30%、ω(P)≤0.05%、ω(S≤0.02%。当原铁液中ω(S)含量超过0.02%时，采用工业纯碱进行炉内脱硫，由于脱硫反应为吸热反应，要求脱硫温度控制在1500℃左右，炉内预熔时根据ω(S)含量控制纯碱加入量为1.5%~2.5%。同时球化处理包采用普通的坝式处理包，先在坝底一侧加入1.7%的XXX公司牌号球化剂将包的一面铺平压实，依次用0.2%碳化硅粉和0.3%小块覆盖，捣实后用压铁盖住，在铁水包另一侧加入0.3%福士科390孕育剂，出铁时先冲入总铁水的55%~60%，待球化反应完成后，加入1.2%-C孕育剂，冲入剩余铁水，然后扒渣浇注。

3.2试验结果脱硫前后原铁液成分见表2、表3，对应的25mm单铸楔形试块力学性能及金相组织见表4。金相组织中球化率的评定方法采用金相图像分析系统自动检测。

4.结果分析

4.1主要元素对球化率的影响C、Si：C能促进石墨化，降低铸铁白口倾向，但ω（C）含量过高，会使CE过高，易造成石墨上浮，一般控制在3.7%~3.9%。Si能增强石墨化能力，消除渗碳体，Si作为孕育剂加入时，能大大降低铁水的过冷能力。为提高孕育效果，将原铁水的ω（Si）含量由原来的1.3%~1.5%降低到0.8%~1.2%，ω（Si最终）含量控制在2.60%~3.00%。Mn：Mn在结晶过程中，增大铸铁的过冷倾向，并促进碳化物（FeMn）3C的生成。 在共析转变过程中，Mn起降低共析转变温度，稳定化、细化珠光体的作用。Mn对球化率影响不大。由于受原料的影响，一般控制ω(Mn)。

4.2脱硫处理炉料熔化后，取样分析化学成分，当ω（S）含量高于0.02%时，应进行脱硫处理。纯碱脱硫的原理是：在钢包中放入一定量的纯碱，借助铁水的流动进行搅拌，纯碱在高温下分解，反应式为=Na2O+CO2↑：生成的Na2O与铁水中的硫结合生成Na2S，（Na2O）+[FeS]=（Na2S）+（FeO）。分解出的CO2使铁水剧烈搅动，促进了脱硫过程。纯碱渣极易流动，上浮很快，脱硫反应时间很短，脱硫后应及时清除渣，否则会返硫。

4.3预脱氧处理、球化处理及孕育处理 390预处理剂在包裹体中起预脱氧处理的作用，同时增加了石墨形核核心球墨铸铁用废钢的作用，增加了单位面积石墨球数量，还可以提高Mg的吸收率，大大提高抗劣化能力，提高球化率。XXX公司的孕育剂含ω(Si)=60%～70%、ω(Ca)=0.4%～2.0%、ω(Ba)=7%～11%，其中Ba可以延长有效孕育时间。 选用福士科球化剂品牌，ω（Si）=40%～50%、ω（Mg）=7.0%～8.0%、ω（RE）=0.3%～1.0%、ω（Ca）=1.5%～2.5%、ω（Al）

5 结论

生产铁素体球墨铸铁时，要求球化率达到90%以上，可采取下列措施：

（1）选用优质炉料，减少炉料中抗球化元素。

（2）选择ω（RE）含量较低的球化剂，减弱RE对球状石墨形态的恶化作用。

（3）原铁液中ω（S）含量应小于0.020%，可减少球化剂的消耗，特别是减少硫化渣二次硫化所消耗的球化元素。

（4）对铁水进行预脱氧处理，增加单位面积石墨球数量，提高球化率，大幅度提高抗劣化能力，延长有效孕育时间。

（5）降低原铁液中ω（Si）量，增加球化剂、孕育剂及各种预处理剂的加入量，强化孕育处理。