预处理技术在球铁生产上的应用

赵静 黄永红 尹倩

摘 要： 本文主要分析预处理技术的概念、处理剂所具备的条件和应用要点，并分析球铁生产中预处理技术所具备的优势，比如石墨球单位面积数增加、球化率提高、抗衰退性能提高、球化剂加入量降低以及缩松废品降低等，为生产出质量较高的球铁铸件提供新型有效的方法。

关键词： 球铁;预处理技术;质量

【中图分类号】TG255 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.36.161

在生产球铁过程中经常施工纯Mg或是REMg合金当做球化剂，通过Mg或者是RE来和铁液之中的S产生反应，降低铁液中的S，以此获得相应的获得球形石墨。在生产球铁时主要有以下要求：力学性能良好、球化率或是级别良好;组织致密性强、较低过冷度和较小白口倾向、洁净和连续的基体、处理工艺与铸件质量稳定等。通常在球铁大批量生产条件下，对熔炼节奏加以调节，以此控制铁液中W（O2，从理论上来讲具有可行性，但是无法落是在实际生产中，这会对生产效率产生严重的影响。而在生产球铁时应用预处理技术，将不会对其铁液熔炼节奏及效率产生影响，并且可确保铁液的W（O2量一致，为球化反应提供稳定的条件。

1 预处理技术概念

球化反应之前添加预处理剂，控制铁液中O/S处于较低并稳定的水平，以此稳定形成形核质点，为球化反应打造良好条件方法为预处理。在球化处理前应用预处理技术可以将铁液中O/S控制在稳定、较低的水平上，并且形成许多稳定形核质点，能够将铁液过冷度降低，以此减少球化剂用量，使石墨球单位面积数量增加，并提升球化率，为质量较高的球铁产品生产创造有利条件。

2 预处理剂需具备的条件

预处理剂功能元素应具有以下特征：和铁液中O/S有较强的反应活性，其硫化物和氧化物的标准将生成较低的吉布斯自由能;应有尽量小的密度，可类似于铁液;需具备较高熔点;质点尺寸应符合形核质点要求。第ⅡA族的Ba可满足上述条件，由Mg到Ba，和O/S反应程度慢慢减弱，从而反应生成的硫化物和氧化物逐渐加大密度;逐渐提升熔点、并减小尺寸、逐渐加强抗衰退能力，从而可知Ba非常适合作为预处理剂。

3 预处理技术在球铁生产中的应用优势

（1）球化剂加入量减少15%～30%，增强Mg吸收率。预处理剂与铁液O/S先产生反应，对铁液w（O2和w（S）加以控制，减少15%～30%的球化剂加入量。在13～40包次中添加0.3%Inoculin390，以获得较高并且均匀的Mg吸收率;41～59包次减少15%球化剂Mg吸收率。

（2）提升石墨球单位面积数量，可有效提升球化率。具备BaS、BaO证明石墨球沉积核心较好，有利于析出C原子，从而形成许多细小石墨球。

（3）铁液净化，将铁液MgS和MgO等夹杂去除掉，可构成质量高并且稳定的干渣，相较于普通冲入法更容易扒除产生的稀渣。对比两种处理方法所产渣相成分，可知应用预处理技术，可通过扒渣扒除铁液中的MgO以及MgS等有害夹杂，使铁液更加净化;普通球化处理工艺很少会扒除MgS及MgO，铁液中依旧存在大量夹杂，主要扒出是Fe。在两种渣形态差异方面，应用预处理技术之后会产生较高熔点的BaO，并且尺寸较小，适合形核，即便存在少量的结合，渣尺寸扩大后，受到熔点高的影响容易与铁液分离;普通球化反应所产的渣熔点低，并且是大尺寸的MgO、MgS等，极易弯曲缠绕。并且缠绕在大尺寸的MgS/MgO中，能够填充许多铁液，使得渣熔点近似于铁液，将很难扒出，扒出部分存有许多液态Fe，没有扒出部分悬浮在铁液中，很难去除，在浇注之后会在铸件中构成夹杂或夹渣缺陷。

（4）获得更低、更稳定的W（Mg残，将缩松倾向减小。因为预处理技术能够将球化剂加人量减少，可净化铁液，能够控制铁液中W（Mg残）量在更小范围内，以此确保有良好的球化，进而降低铁液缩松倾向，确保铸件组织致密和白口倾向小。当W（Mg残值处于0.04%以下时，基本上铁液凝固区间和W（Mg残量无关;当铁液W（Mg残量提升超过0.05%时，将会迅速扩大铁液凝固区间的温度范围，增宽奥氏体析出范围，迅速增大缩孔和缩松倾向;当W（Mg残量超过0.06%，将会有更大的缩松以及缩孔倾向。相较于国外优质球铁件，国产球铁件在质量上的差异是致密程度。国外球铁件的W（Mg残量在0.025%～0.035%，国产W（Mg残量通常在0.04%～0.05%，甚至会达到0.05%～0.07%，这将增加球化保险系数，这将牺牲其致密性;通过上述可知，球铁球化质量与W（Mg残量无直接联系，游离Mg将起到真正球化作用。MgS/MgO高可能会导致W（Mg残高，而实际游离Mg依旧比较低，无法实现良好球化，进而产生许多夹渣;在使用预处理技术后，在W（Mg残低条件下能够确保良好球化，并将铁液缩松以及缩孔倾向大幅降低，以此获得完善的铸件。另外，较低、合理的W（Mg残量还可将铁液过冷度以及白口倾向有效降低，并且能够過滤和补缩铁液，以此为设计浇注系统和补缩系统创造良好条件。

（5）稳定工艺，提高抗衰退能力。同样成分的两个球铁铁液，一个为普通球化处理，另一个为预处理，对其各项参数进行对比对比。刚处理完0 min取样进行做热分析和对比各项参数;处理10min后取样，对比其参数变化;处理完30 min后取样，对比其曲线以及参数变化。通过相应试验结果可知，在刚处理完后取样，预处理以及没有预处理的热参数相同;而10 min时会产生一些不大的变化;而30 min时两者热参数会有较大差距。铁液通过预处理后，具有更好的稳定性，并且常见可保持各项性能无变化，有着较慢的衰退速度;而铁液在普通处理后，前期性能良好，在时间的推移下，各项参数的稳定性开始变差，并有较大的变化，不具备良好抗衰退性能。

结束语：预处理技术能够向球铁高质量生产提供新方法，在球铁铸件质量改善方面具有指导意义，并具有以下优势：提升单位面积石墨球数量;提升球化率;减少夹杂、消除缩松以及降低皮下气孔;提升球铁抗衰退能力;以及优化、完善加工性能。在球化反应前应用预处理技术，能够保证其生产质量，提升其生产效率，以获得良好经济效益。

参考文献

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