在球墨鑄鐵的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中，一般使用10%左右的碳素廢鋼進行配料。本文只涉及在感應(yīng)電爐內(nèi)生產(chǎn)球墨鑄鐵時，提高碳素廢鋼使用比例后，生產(chǎn)過程中特別應(yīng)注意的一些問題。根據(jù)生產(chǎn)實踐，筆者提出了自己的看法，供同行參考。
1．爐料的選擇 （1）廢鋼 生產(chǎn)球墨鑄鐵使用的廢鋼應(yīng)為碳素廢鋼。其中不應(yīng)含有阻礙石墨化的元素，如鉻。更不應(yīng)含有反球化合金元素。廢鋼的塊度應(yīng)有30%左右呈厚片狀，可以平放于爐內(nèi)。 （2）增碳劑 ①優(yōu)質(zhì)焦炭。含硫量要低，塊度60～80mm，具有較高的強度，燒紅后不能一搗即碎。②廢電極塊。most好有一定長度，便于扦入鐵液中。 （3）生鐵 主要用來調(diào)整鐵液含碳量。希望使用wC＞4%的高碳低硫生鐵。生鐵中的硅含量適當高一些較好，生產(chǎn)球墨鑄鐵可以少加硅鐵。 （4）球化劑、孕育劑 按傳統(tǒng)工藝使用，遵從各廠實際情況而定。 2．熔煉 熔煉工藝流程： 焦炭塊+廢鋼→電極塊→提溫→扒出焦炭塊和電極塊→取樣分析含碳量→生鐵→回爐料→取樣分析Si、Mn→提溫→錳鐵+硅鐵→出爐→孕育+球化→澆注。 熔煉過程中的注意事項如下： （1）焦炭塊裝于爐底，目的是要創(chuàng)造較長的焦炭塊在鐵液中的浸泡時間。焦炭塊用量是廢鋼的5%左右。廢鋼熔化50%左右，焦炭上邊應(yīng)用厚片狀廢鋼遮蓋。也可以用60～80 mm的廢電極塊代替焦炭裝于爐底作增炭劑，含硫量更低，對獲得優(yōu)質(zhì)球墨鑄鐵更有利。 （2）廢鋼使用比例主要決定于增炭效率。開始使用此法生產(chǎn)球墨鑄鐵的廠家，以30%左右為好。提高了增炭效率之后，逐步提高廢鋼使用比例。過多的使用廢鋼，如果增炭效率不高，則影響most終產(chǎn)品的碳硅當量。 （3）廢鋼熔畢，扦入電極棒，適當提高爐內(nèi)溫度，提高增炭效率。但是，爐溫過高，增加電耗，對爐襯也不利。 （4）預(yù)估含炭量夠高后，扒出焦炭塊和電極棒，取樣分析含炭量。 （5）根據(jù)分析結(jié)果，計算生鐵加入量和回爐球墨鑄鐵使用量。 （6）根據(jù)含硅量估算，決定是否可用回爐料補足鐵液總量。 （7）回爐料熔畢，取樣分析Si、Mn等合金元素的含量。 （8）適當提高鐵液溫度，按照分析結(jié)果補足合金元素，達到出爐溫后出爐前加入硅鐵。 （9）硅鐵熔至熔融狀態(tài)，立即出爐。 （10）球化、孕育、澆注照常規(guī)進行。 3．成分調(diào)整計算 眾所周知，球墨鑄鐵的力學(xué)性能主要取決于化學(xué)成分、冷卻速度（鑄態(tài)球墨鑄鐵）和熱處理工藝。化學(xué)成分是內(nèi)因、是根本，又是變數(shù)，幾乎每爐不一樣。因此，對化學(xué)成分必須加強檢測，認真調(diào)整，不宜采用“固定比例生產(chǎn)”。在化學(xué)成分中，碳當量尤為重要。特別是使用廢鋼作為主要爐料生產(chǎn)的球墨鑄鐵，因為增炭效率難以控制，碳當量波動較大，因而尤其要注意調(diào)整碳當量。 （1）計算生鐵加入量 根據(jù)分析含碳量計算生鐵的加入量。實際上，就是調(diào)整球墨鑄鐵的碳當量，使生鐵和廢鋼二者形成的熔液碳當量達到球墨鑄鐵所需要的碳當量。生鐵加入量＝廢鋼加入量×（球墨鑄鐵要求含碳量－分析含碳量）/（生鐵含碳量－球墨鑄鐵要求含碳量） （2）回爐球墨鑄鐵加入量計算 回爐球墨鑄鐵的碳當量基本上是正常的，而且加入量不大。因此，回爐鐵加入后，整個爐內(nèi)鐵液的含碳量是合格的。 回爐球墨鑄鐵加入量＝爐料總量－廢鋼加入量－生鐵加入量 （3）含硅量估算 計算式如下： 含硅量≈〔（廢鋼＋生鐵＋回爐球墨鑄鐵加入量）×含硅量/爐料總量〕×100％≤原鐵液允許含硅量估算出的含硅量過高時，少加適量回爐球墨鑄鐵，改用等量比例為9∶1的生鐵和廢鋼補足爐料總量。 （4）硅鐵加入量計算 計算式如下： 硅鐵加入量＝〔爐料總量×（球墨鑄鐵要求含硅量－孕育增硅量－球化增硅量－分析含硅量）〕/硅鐵含硅量 （5）錳和其他合金元素加入量 計算式如下： 合金鐵加入量＝爐料總量×（球墨鑄鐵要求合金含量－分析含量）/合金鐵中合金元素含量 上述計算中均不計燒損。這是因為感應(yīng)爐中熔化球墨鑄鐵，各元素?zé)龘p不大，同時鐵也有一定燒損。如遇到特殊情況，則應(yīng)注意燒損。 成分調(diào)整應(yīng)用舉例： 使用1t感應(yīng)電爐，生產(chǎn)珠光體球墨鑄鐵QT800—2，鑄件重1000kg。 控制化學(xué)成分為：wC＝3.5%、wSi ＝2.5%、wMn＝0.5%、wP＜0.07%、wS＜0.02%、wMg＝0.03%～0.06%、wRE＝0.02%～0.04%。 使用爐料成分如附表所示。 增碳后爐內(nèi)“廢鋼液”含碳量為2.5%。 生鐵加入量＝300×（3.5％－2.5％）/（4％－3.5％）＝600（kg） 回爐球墨鑄鐵使用量＝1000―300―600＝100（kg） 估算含硅量＝（300×0.3％＋600×1.8％＋100×2.5％）×100％＝1.42％ 如果球化劑增硅量為0.6%、孕育劑增硅量為0.4%，則原鐵液含硅量應(yīng)為1.5%，高于估算含硅量。對此可以使用Z18鑄造生鐵調(diào)整碳當量，使用回爐球墨鑄鐵補足爐料總量。 出爐前分析含硅量為1.38%，含錳量為0.15%。 硅鐵加入量＝〔1000（2.5％－0.6％－0.4％－1.38％）〕/75％＝1.6kg 錳鐵加入量＝〔1000（0.5％－0.15％）〕/65％＝5.4kg 4．結(jié)語 在感應(yīng)電爐生產(chǎn)中，我們用廢鋼生產(chǎn)QT800—2，強度在800～1000MPa，伸長率＞4%。 目前市場上廢鋼很多，生鐵昂貴，優(yōu)質(zhì)生鐵更是奇缺。因此我們建議，有球墨鑄鐵生產(chǎn)任務(wù)的廠家，可以參考上述設(shè)想，“以鋼代鐵”生產(chǎn)球墨鑄鐵。
