树脂砂铸造球墨铸铁件时如何防止渗硫引起的球化下降？
厚大断面铸件专用球化剂和孕育剂的开发与应用
王
(广州弘德铸造材料有限公司510000)
随着中国加入WTO和工业的快速发展，风电铸件、大功率柴油机曲轴、冶金轧辊铸件等厚大断面球墨铸铁件的需求日益增加。正在不断增加。在生产中，厚大断面球墨铸铁件由于断面厚、冷却速度慢，凝固时间过长，容易造成铸件中心或热点处石墨畸变、球数减少、组织粗大、石墨漂浮、化学成分偏析和晶间碳化物。导致铸件的力学性能下降，特别是韧性下降更为明显，给大截面铸件的生产带来困难。为此，我公司根据我国独特的实际情况，开发了厚大断面铸件专用球化剂和孕育剂。
1球化剂
Mg使球墨变圆，可以减缓大断面球墨铸铁的球化衰退。Mg阻碍石墨的析出，残余Mg含量高，增加收缩性和脆性，易氧化，在铁水表面形成氧化膜。当它进入砂型时，容易产生夹渣和皮下气孔。在保证球化的前提下，残余Mg的量应控制在尽可能低的水平，但考虑到大块凝固时间长，应提高抗老化能力，Mg的量应高一些，以控制最终铁水在0.05-0.06%。
RE通过抵消干扰元素的有害影响而间接球化。但在厚大铸件中，高含量的RE容易导致碎石墨增加，一般控制在0.03%以下。为了提高抗老化能力，我公司专门设计了一种特殊的球化剂，既能保证起球化作用的Mg含量，又能保持较高的抗老化能力。高碳孕育好了，渗碳体就不会出现了。此外，这种特殊的球化剂还能减少和分散磷晶体，从而进一步提高球墨铸铁的延伸率。在球化处理中，为了提高镁的吸收率，控制反应速度，提高球化效果，采用了独特的球化工艺。球化处理的控制主要是控制反应速度。球化反应时间控制在2-3分钟左右，综合范围为1.5-2.5%。原理是低稀土，根据炉料的成分和纯度调整含量。
厚大断面铸件的特点是低温处理和低温浇注。Ca元素可低于常规产品，在冲天炉和电弧炉熔炼条件下，可控制在2.0%以下，以便适当脱氧和脱硫。在感应炉条件下，Ca元素可以低一些，因为我们专用的球化剂反应比较稳定，Ca的溶解性差，容易形成夹渣等铸造缺陷。因此，需要有针对性地考虑成分，一方面延缓球化衰退，另一方面促进异质形核。
厚大断面铸件专用球化剂具有高镁、低稀土、低钙、低硅、中钡的特点。
接种物
要求孕育剂具有很强的石墨化促进作用，并能长时间保持较高且稳定的吸收率，所以孕育分为炉前孕育和瞬时孕育，二者缺一不可。炉前使用含Ba的抗老化长效孕育剂，特殊成分的孕育剂随铸件流动使用，主要是表面活性元素的应用。应用于风电铸件时，加入适量的Bi元素，改善了截面中心的球化情况，使球径小，球数多，并能增加铁素体含量，改善铸态性能。应用于大功率柴油机曲轴、冶金轧辊等珠光铸件时，加入适量的Sb元素，即改善截面中心的球化条件，使球径小、球数多，改善铸态性能。颗粒大小取决于水中铁的含量。一般炉前使用3-8mm和5-12mm两种粒径，随流使用0.5-1.2mm和1-3mm两种粒径。
特种球化剂和孕育剂在实际生产中的应用
3.1在风力发电用球墨铸铁件生产中的实际应用
风力发电用球墨铸铁件采用欧洲标准EN-GJS-400-18LT，抗拉强度≥400Mpa，屈服强度≥240Mpa，伸长率≥18%，低温冲击值-20℃，三个试样平均值12 J/cm2，个别允许值为9 J/cm2。球状石墨的数量应大于100个/mm2；100%铁素体，生产中选择高纯原料是非常必要的，原料中Si、Mn、S、P含量较少(Si
①炉料组成:国产生铁、20-30% QIT生铁和废钢；
②原铁水成分:C3.2-3.4%，Si0.6-1.5%，Mn≤0.2%，S≤0.02%，P≤0.03%，Ni 0.7%；
③球化剂和孕育剂的成分:
成分Mg RE Ca Ba Si Bi
球化剂6.0/7.0 2.0/3.0 1.0/2.0 40/42。
炉前合适的孕育剂是65/70。
瞬时孕育剂微量65/70微量
备注:瞬时孕育剂中的微量稀土与铋复合，能增加形核和细化石墨。
(4)铁水熔化包12.5吨和15吨；
⑤球化孕育工艺:
球化处理前，用清渣剂除渣，并对原铁水成分进行分析。将粒度为1.5-35mm的球化剂放入用1.5吨处理过的包底一侧的凹槽中，加入1.1%，稍压实，用铁屑覆盖。铁水在1400℃-1450℃的处理温度下冲向对岸，约有2/3的铁水被冲走，反应时间应在3分钟以上。反应结束后，剩余的1/3铁水将被再次冲刷，粒度为5-12mm的孕育剂将随铁水一起流入。
在铸件中设置一个浇注杯，打开两个浇注口进行浇注。浇注温度为1320℃-1360℃。浇注时，通过专用漏斗随流加入粒度为1-3mm的瞬时孕育剂，加入量为0.2%。根据浇注时间控制瞬时孕育剂的加入速度，浇注后48小时。
⑥铸件成分结果:
C3.4%，Si2.2%，Mn0.15%，S0.012%，P0.03%，剩余Mg0.051%，剩余Re 0.025%；
⑦金相检验结果:球化2级，石墨尺寸6-7，铁素体99%；
⑧力学性能测试结果:
抗拉强度为432 Mpa、423 Mpa、428Mpa，平均值为427.7 Mpa；屈服强度为248 Mpa、245.7 Mpa和253Mpa，平均值为248.9 Mpa；伸长率分别为65438±09.2%、20.6%、65438±09.6%，平均为65438±09.8%；低温冲击值-20℃，三个样品12.8，13.7，14.1 J/cm2，平均值为13.5J/cm2；
3.2在冶金铸轧中的应用
冶金轧辊铸件一般有QT600-3，抗拉强度≥600Mpa，屈服强度≥370Mpa，延伸率≥3%，铸件壁厚约100 mm，金相基体组织要求:球化等级应为2-3级，石墨尺寸应为6-7，珠光体含量应在75%以上，铁素体含量应在20%左右。
①国产生铁、再生料、废钢；
(2)铁水4.4吨和6吨，铸件最大直径300mm，重量4吨；
③原铁水成分:
C3.2-3.4%、Si0.6-1.5%、Mn0.4-0.6%、S≤0.03%、P≤0.03%、Cu0.4%、Mo0.3%
④球化剂和孕育剂的成分:
成分镁稀土钙钡硅锑
球化剂6.0/7.0 2.0/3.0 1.0/2.0 40/42。
炉前合适的孕育剂是65/70。
瞬时孕育剂痕迹≤2.0，适量65/70痕迹。
瞬时孕育剂中的微量稀土与锑元素复合，能增加形核和细化石墨。
⑤球化孕育工艺:
球化处理前，用清渣剂除渣，并对原铁水成分进行分析。将粒度为1.5-35mm的球化剂放入用1.4%处理过的包底一侧的凹槽中，并稍微压实。盖上铁屑，在1.400℃-1.450℃的处理温度下，铁水就会冲到对岸。反应结束后，将钢包吊至5t电炉前，倒入5t铁水。同时将粒度为5-12mm的炉前孕育剂随铁水流入浇包，加入量为0.5%，对铁水进行孕育，然后刮渣2-3遍，覆盖保温覆盖剂。
浇注温度:1350℃-1400℃。浇注时，通过专用漏斗随流加入粒度为1-3mm的瞬时孕育剂，加入量为0.2%。根据浇注时间控制瞬时孕育剂的加入速度，浇注后在600℃左右开箱空冷。
⑥铸件成分结果:
C3.4%，Si1.6%，Mn0.46%，s 0.01.2%，P≤0.03%，剩余Mg0.051%，剩余Re 0.026%；铜0.4%、钼0.3%
⑦金相试验结果:
球化等级为2-3级，石墨尺寸为6，珠光体为76%，铁素体为22%，碳化物为2%左右，呈细条状，少数呈颗粒状；
⑧力学性能测试结果:
抗拉强度为653 Mpa、707 Mpa、698Mpa，平均值为686 Mpa；屈服强度为443 Mpa、395 Mpa、403Mpa，平均值为413.7 Mpa；；伸长率分别为3.2%、3.6%、3.7%，平均值为3.5%；
4应用过程中的分析和总结
应选择纯度高的(1)炉料，铁水中杂质越少越好；
(2)铁水成分:生产风电铸件时，控制点是低CE、低Mn、S、P和尽可能低的Cu、Cr、Mo、Ti、Sn、V等。，具有高残留Mg和低残留RE；生产厚大断面珠光体铸件时，控制要点是低铈、低硫、磷、铬、钛、锡、钒等。、较高残余Mg、比风力发电铸件略高的残余RE以及适当的元素如Mn、Cu和Mo。
(3)球化处理:低温处理、低温浇注、多次孕育和瞬时孕育是重点；
(4)与单一轻稀土球化剂和硅铁等常规孕育相比，厚大断面铸件专用球化剂和孕育剂具有更高的球化率和石墨量，特别是中心石墨畸变几率大大降低，组织更加致密，铸件的综合力学性能相应提高；
(5)厚大断面铸件专用球化剂和孕育剂结合工艺使用，不能单独使用，否则会严重影响使用效果。