近年來，中國機(jī)械制造業(yè)在同國際接軌的過程中，給中國制造業(yè)帶來了劃時代的飛躍。特別是汽車制造、風(fēng)力發(fā)電、冶金機(jī)械等傳統(tǒng)與新興產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，再加上國際制造業(yè)向中國和亞洲國家轉(zhuǎn)移的新趨勢，給中國傳統(tǒng)的鑄造業(yè)注入了生機(jī)和活力，使中國鑄造業(yè)獲得了生存發(fā)展的空間。誰能擁有新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品，誰就能在激烈的市場競爭中取得獲勝的先機(jī)。鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提升，特別是國外高端鑄件對鐵水質(zhì)量的嚴(yán)格要求，使我們面臨著新的挑戰(zhàn)和新的矛盾。如何獲取高潔凈度的優(yōu)質(zhì)鐵水，采取行之有效的鐵水凈化措施來生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的鑄件產(chǎn)品，已引起國內(nèi)鑄造界的廣泛關(guān)注和高度重視。下面我就“突破鑄造瓶頸，探索鐵水凈化新途徑”這個命題，作如下闡述。
1鐵水純凈度對鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的影響 眾所周知.影響鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的因素很多.諸如造型、工藝流程、原材料質(zhì)量、工人素質(zhì)、鐵水質(zhì)量、熱處理工藝、鑄件加工等方面.但鐵水質(zhì)量是影響鑄件質(zhì)量的重要因素。傳統(tǒng)鐵水質(zhì)量的概念.是由鐵水溫度、化學(xué)成分、純凈度三大指標(biāo)構(gòu)成。根據(jù)目前以添加各種金屬生產(chǎn)合金化鐵水的趨勢.某些金屬元素在優(yōu)化鐵水金相組織的同時.也帶來了金相組織的偏析問題。目前對鐵水溫度、化學(xué)成分的精確控制已不成問題而且方法很多行之有效。而鐵水凈化和金相組織均勻度問題的研究雖已引起國內(nèi)眾多廠家的關(guān)注但一直沒有制訂出具體可行的措施。在一些分析鑄造缺陷發(fā)生機(jī)理和防治措施的專著中更多地關(guān)注了造型和工藝設(shè)計方面的問題而忽略了鐵水純凈度不高、金相組織均勻度差與鑄造缺陷形成的因果關(guān)系.導(dǎo)致我們在思考造成各種鑄件缺陷的形成機(jī)理時出現(xiàn)誤區(qū)。 首先.在鑄件生產(chǎn)中.因為鐵水不純凈、金相組織均勻度差是客觀存在的無需質(zhì)疑。因為鐵水在熔煉、調(diào)質(zhì)、添加各種金屬元素的過程中.件水中存有各種有害氣體和各種非金屬夾雜物以及添加某些金屬元素過程中由于材料特性、熔點(diǎn)、密度、粒度大小等因素.難以保證它們在鐵水中均勻熔化。這些因素的客觀存在和作用致使鐵水凝固后造成了各種鑄造缺陷影響了鑄件產(chǎn)品的使用性能:非金屬夾雜物所形成的硬質(zhì)點(diǎn)又影響鑄件的切削加工性能。 其次同樣的化學(xué)成分和相同的金相組織我們在國產(chǎn)件與進(jìn)口件對標(biāo)的過程中發(fā)現(xiàn)往往進(jìn)口件較國產(chǎn)件材質(zhì)性能高出1-2個牌號:硬度高于國產(chǎn)件的進(jìn)口件切削加工性能反而優(yōu)于國產(chǎn)鑄件主要原因是其材質(zhì)的金相組織均勻性好。2鐵水不純的成因分析有關(guān)鐵水中各種有害氣體和各類非金屬夾雜物的成因.在許多鑄造專著中都有詳細(xì)的論述。目前.鑄造用生鐵、硅鐵合金孕育劑、稀土球化劑和稀土蠕化劑中的非金屬夾雜物帶給鐵水的不純與鐵水均勻度差的問題占鑄造材質(zhì)廢品率的60%以上。 據(jù)了解.現(xiàn)在生產(chǎn)硅鐵的廠家由于受到硅石、鋼屑資源的限制和降成本的驅(qū)使大部分廠家用便宜的氧化鐵皮(含氧化鐵60%左右)代替相對價高的鋼屑;硅石入爐料含硅量低于國家標(biāo)準(zhǔn)用98%以下含里的硅石以次充好;為追求高產(chǎn)量和低電耗硅鐵爐爐溫低直接導(dǎo)致硅鐵產(chǎn)品的純凈度不高夾渣量大碳化硅增加對鑄造十分有害。因為碳化硅的熔點(diǎn)高達(dá)2 450℃ 以上而我們常規(guī)的鐵水溫度很難將它熔化殘留在鐵水當(dāng)中，形成鑄造缺陷。特別是灰鐵熔煉中更為突出聚渣劑很難完全排除。生鐵生產(chǎn)方面，優(yōu)質(zhì)鐵礦資源日趨緊缺一些廠家把過去廢棄不用的低品位鐵礦又重新開采生產(chǎn)鑄造鐵。這些企業(yè)往往是用200 m3以下的高爐冶煉，不配熱風(fēng)爐高爐的溫度上不去礦石中有害的元素燃燒不凈再加上原料配制不合理，所以生產(chǎn)出的鑄造生鐵純凈度存在嚴(yán)重問題它直接給鑄造鐵水帶來各種雜質(zhì)和氧化物。球化劑生產(chǎn)方面問題也非常突出。由于國家對稀土資源的控制特別是對包頭白云鄂博稀土礦的嚴(yán)格調(diào)控使國內(nèi)大多生產(chǎn)球化劑的廠家不得已從四川冕寧地區(qū)用再生的稀土原料生產(chǎn)球化劑。它的吸收率和使用效果大打折扣使本來不純凈的鐵水雪上加霜。上述涉及的原因直接影響了鐵水的純度應(yīng)當(dāng)引起高度重視并采取有效措施予以解決。3鐵水凈化的具體措施 以一汽鑄造有限公司為龍頭包頭市星火稀土鐵合金有限公司具體配合把熔煉和冶煉兩個產(chǎn)業(yè)鏈有機(jī)地結(jié)合起來有效地解決了鐵水凈化問題破解了多年來困擾鑄造產(chǎn)業(yè)鏈疑難問題突破了鑄造的瓶頸并提出了生產(chǎn)當(dāng)中具體解決措施如下。 （1）采用1 500℃以上的高溫熔煉是提高鐵水凈化的有效措施尤其沖天爐熔煉采用熱風(fēng)送風(fēng)或富氧送風(fēng)能有效提高鐵水的質(zhì)量使鐵水質(zhì)量達(dá)到凈化和均勻。這方面國內(nèi)和國外存在著巨大差距應(yīng)當(dāng)引起高度重視并逐步縮小這方面的差距。 (2)大量使用純凈度較高的廢鋼。在工藝許可的情況下加大廢鋼的投入量取代生鐵通過增碳使鐵水的純凈度得到明顯改善。我們在考察歐洲一些著名的汽車鑄造企業(yè)時通過對他們的化鐵工藝、鑄造爐料的分析對比發(fā)現(xiàn)了一個共性的問題即在鐵水凈化方面大做文章，而大量使用廢鋼代替生鐵是基本措施之一。例如，我公司特鑄廠為一汽一大眾配套生產(chǎn)的轎車發(fā)動機(jī)球鐵曲軸廢鋼的加入量已達(dá)到70%，下一步在資源穩(wěn)定后要加大到90%。目前球鐵曲軸的綜合廢品率在2%以下，得到德方的認(rèn)可，完全取代了德國進(jìn)口產(chǎn)品材料質(zhì)量和加工性能均達(dá)到國際先進(jìn)水平。 (3)用稀土鎂合金包芯線作球化劑減少了塊狀球化劑帶給鐵水的雜質(zhì)使球化后的鐵水純凈度提高，而球化率則達(dá)到90%以上。我們在一些對球化級別要求高的出口鑄件上采用這一工藝收到了很好的效果。因為稀土鎂合金包芯線是一種純度很高的材料，而且它的吸收率比塊狀球化劑高30%a (4)鑄造生鐵一定要選用200m3以上高爐生產(chǎn)的產(chǎn)品這一點(diǎn)非常重要。現(xiàn)在市場上生鐵的質(zhì)量良蕎不齊。生鐵中一些微量有害元素對鑄件質(zhì)量的影響不容低估。 (5)其他入爐料如硅鐵、稀土球化劑、孕育劑、稀土蠕化劑和稀土中間合金等爐料我們要求稀土鐵合金生產(chǎn)廠家采用稀土冶煉的全脫渣工藝，把這些爐料中的雜質(zhì)凈化出去獲得純凈度極高的材料。以硅鐵為例必須采用高標(biāo)號的硅鐵即國際上通用的含硅量都在75%以上的硅鐵而作為孕育劑用的硅鐵更應(yīng)嚴(yán)格控制質(zhì)量保證成分均勻，防止?jié)沧⒌膲K度過大造成冷凝時成分偏析不均勻。現(xiàn)在國內(nèi)很多企業(yè)對此重視不夠仍然在使用國標(biāo)硅鐵它的含硅量基本是在下限72% 。 (6)鐵水均勻度的解決辦法即使用中間合金。把一些必須適量添加的高熔點(diǎn)或低熔點(diǎn)金屬元素不采取爐前單獨(dú)加入的傳統(tǒng)方法，而是交給鐵合金生產(chǎn)廠家由上一個產(chǎn)業(yè)鏈做成專用中間合金來解決。過去我們在爐前通過采用將各種金屬或加在熔煉電爐中或加入鐵水包中的方法來調(diào)劑鐵水成分從實(shí)際效果看存在如下缺點(diǎn)。由于受鐵水溫度的局限以及添加的某些金屬熔點(diǎn)和密度等與鐵水之間形成的差異，極易產(chǎn)生鑄件的金相偏差。那么我們利用鐵合金生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備和工藝的特點(diǎn)以及他們的專利技術(shù)通過生產(chǎn)專用的中間合金如我公司目前使用的鉻錳硅合金添加劑、稀土鉻鉑錳硅合金添加劑、硅鈣錳合金添加劑有效解決了合金熔解和均勻問題大大減少了硬質(zhì)點(diǎn)的發(fā)生率。根據(jù)各種材料的特性、熔點(diǎn)、溫度、密度、粒度大小，采用合成或提純工藝生產(chǎn)出新型的中間合金作為處理鐵水球化劑、蠕化劑、合金添加劑或孕育劑取代了鑄造爐前單獨(dú)加入某些金屬元素的方法。由于合金的生產(chǎn)采用的是全脫渣新工藝進(jìn)行混合熔煉有效地解決了稀土和各種金屬之間的有機(jī)結(jié)合，使稀土等中間合金技術(shù)成分十分穩(wěn)定含量準(zhǔn)確、純凈無雜質(zhì)。通過對鑄件的金相分析采用中間合金后其組織均勻、使用平穩(wěn)，大大提高了鑄件的成品率，后其成為減少鑄件廢品率的基本措施之一。目前，國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)也采用添加中間合金的方法，進(jìn)行鋼水的精煉，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鋼材。 通過采取上述措施，鑄造鐵水得到有效凈化，使我公司鑄件的內(nèi)在質(zhì)量有了很大的提高。我公司生產(chǎn)的解放載貨車各種鑄件，以其優(yōu)質(zhì)的質(zhì)量，獲得用戶的贊譽(yù)。由于鑄件質(zhì)量的提高，轎車鑄件的市場也不斷擴(kuò)大，同時推進(jìn)了一汽一大眾公司部分鑄件的國產(chǎn)化進(jìn)程這一切都源于我們在鐵水凈化方面所做的一些探索性的工作，并取得令人滿意的效果。既實(shí)現(xiàn)了鑄造工藝控制過程中難點(diǎn)的突破，又改善了鑄件的品質(zhì)，提高了鑄件生產(chǎn)的成品率從而也取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
