鐵神一號(hào)凈化劑應(yīng)用于球墨鑄鐵生產(chǎn)的創(chuàng)新技術(shù)
蔣祖濱
(都江堰市金星鋼鐵助劑研究所，四川都江堰 611833)
摘要：介紹了現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)應(yīng)用于球墨鑄鐵生產(chǎn)而形成的幾項(xiàng)球墨鑄鐵生產(chǎn)的創(chuàng)新技術(shù)；尤其是“增加回爐料加入法”這一創(chuàng)新技術(shù)，突破了在生產(chǎn)厚大斷面球墨鑄鐵件中，“不能過多使用回爐料或者硅含量過高的生鐵，原鐵液硅含量不能超過一定范圍”這個(gè)禁區(qū)，實(shí)現(xiàn)了低成本生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)球鐵鑄件，可以提高鑄造企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
關(guān)鍵詞：鐵神一號(hào)凈化劑，現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，球墨鑄鐵，創(chuàng)新技術(shù)
Innovation in and Application of No. 1 Shentie Purifying Agent for Nodular Cast Iron
Jiang Zubin
(Jinxing Institute of Metallic Additives, Dujiangyan 611833, China)
Abstract: New techniques for nodular cast iron production were presented, with an emphasis being put on the technique of increasing addition of foundry returns. The technique breaks the limits to foundry returns and to the silicon concentrations of pig iron and molten iron in production of cast iron parts with large cross sections, which can decrease the production cost.
Key Words: No. 1 Shentie Purifying Agent; modern technique for molten iron purification; nodular cast iron; technology innovation
鐵神一號(hào)凈化劑（下稱凈化劑）是由都江堰市金星鋼鐵助劑研究所（下稱金星鋼研所）研究生產(chǎn)，已經(jīng)獲得了中國發(fā)明專利授權(quán)的不含硅的具有復(fù)合功能的新型長(zhǎng)效孕育劑（專利號(hào)：ZL2004 1 0033193.7）。凈化劑從2004年投放市場(chǎng)以來，已經(jīng)廣泛用于灰鐵、球鐵、合金鑄鐵和鑄鋼生產(chǎn)并取得了較好的使用效果。
由于凈化劑具有不含硅，用后不增硅的特點(diǎn)，以及凈化劑在具有長(zhǎng)效孕育作用的同
時(shí)，具有強(qiáng)烈的凈化鐵液的功能和明顯的細(xì)化晶粒的作用，在應(yīng)用于球墨鑄鐵生產(chǎn)的過程中，產(chǎn)生了一些創(chuàng)新技術(shù)，不但可以減少球鐵鑄造缺陷，提高球鐵力學(xué)性能，提高球
作者簡(jiǎn)介：蔣祖濱（1944- ），四川省都江堰人，中國發(fā)明協(xié)會(huì)會(huì)員，都江堰市金星鋼鐵助劑研究所所長(zhǎng)，研究方向：鋼（鐵）水凈化。手機(jī)：13882139065
鐵品質(zhì)，還可以降低生產(chǎn)成本，可以為用戶創(chuàng)造價(jià)值，是一些值得大力推廣的實(shí)用技術(shù)。
1、現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)
長(zhǎng)期以來，我們?cè)谇蜩F生產(chǎn)中，大都重視球鐵爐料配制，重視熔煉溫度；在制定工藝措施時(shí)，大都重視球化工藝、造型工藝和澆注工藝，完全忽視了對(duì)熔煉后鐵液的凈化精煉。尤其是在生鐵質(zhì)量下降，球化劑質(zhì)量下降，硅鐵質(zhì)量下降的前提下，混熔或懸浮在球鐵鐵液中的氧化物、硫化物、硅酸鹽等非金屬夾雜物大量增加，降低了球鐵鐵液的潔凈度。在這種情況下，如果不對(duì)球鐵鐵液進(jìn)行凈化精煉處理，混熔或懸浮在球鐵鐵液中的各種形態(tài)的非金屬夾雜物就會(huì)隨著鐵液的凝固而留存在球鐵鑄件中，形成各種鑄造缺陷，降低球鐵的力學(xué)性能，惡化球鐵的加工性能。因此，要清醒地認(rèn)識(shí)到：提高球鐵鐵液的潔凈度是保證球鐵鑄件品質(zhì)的主要措施。要降低球鐵鑄造缺陷，要提高球鐵力學(xué)性能，要提高球鐵產(chǎn)品質(zhì)量，必須從球鐵鐵液的凈化精煉著手。
凈化劑具有強(qiáng)烈的凈化鐵水的作用，由金星鋼研所總結(jié)推廣的現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)[1]，已經(jīng)廣泛用于各種球鐵件的生產(chǎn)，尤其在離心球鐵鑄管和20噸至30噸大型球鐵鑄件的生產(chǎn)中，取得了非常好的使用效果。
2、增加回爐料加入量的方法
有研究指出[2]：生產(chǎn)厚大斷面球墨鑄鐵件時(shí)，配料、熔煉工藝必須從嚴(yán)控制，不能過多使用回爐料或者硅含量過高的生鐵，原鐵液硅含量不能超過一定范圍。這個(gè)結(jié)論，把“不能過多使用回爐料或者硅含量過高的生鐵，原鐵液硅含量不能超過一定范圍”，列為生產(chǎn)厚大斷面球墨鑄鐵件的禁區(qū)。
眾所周知：穩(wěn)定生產(chǎn)厚大斷面球墨鑄鐵件的能力是衡量鑄造企業(yè)生產(chǎn)工藝水平高低和國家鑄造技術(shù)發(fā)達(dá)與否的重要標(biāo)志[3-4]，而能否突破“不能過多使用回爐料或者硅含量過高的生鐵，原鐵液硅含量不能超過一定范圍”這個(gè)禁區(qū)，是直接關(guān)系到球鐵鑄件成本和鑄造企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力這兩個(gè)十分重要的核心課題。
為什么生產(chǎn)厚大斷面球墨鑄鐵件不能過多使用回爐料或者硅含量過高的生鐵呢？為什么對(duì)原鐵液硅含量要進(jìn)行恰當(dāng)控制呢？已有的研究結(jié)果認(rèn)為，孕育過量使厚大斷面球墨鑄鐵件終硅量過高時(shí)例如終硅量大于2.0%—2.2%時(shí)，不利于控制石墨畸變和提高力學(xué)性能[5]。
按照這個(gè)結(jié)論，如果過多使用回爐料或者硅含量過高的生鐵將會(huì)使原鐵液含硅量增加。例如當(dāng)原鐵液硅含量超過1.43%時(shí)，使用硅鐵孕育，硅鐵用量少，達(dá)不到孕育效果，有球化失敗的可能；足量孕育，會(huì)導(dǎo)致球鐵鐵液終硅量增加，導(dǎo)致石墨形態(tài)惡化，石墨開花嚴(yán)重，力學(xué)性能下降。導(dǎo)致這個(gè)結(jié)局的重要因素在于硅鐵含硅。
凈化劑是一種不含硅的長(zhǎng)效孕育劑，使用凈化劑對(duì)球墨鑄鐵鐵液進(jìn)行孕育，不但可以獲得長(zhǎng)達(dá)20分鐘左右的孕育時(shí)間，而且由于其不含硅，不會(huì)導(dǎo)致原鐵液終硅量增加而惡化石墨形態(tài)。所以使用凈化劑處理球鐵鐵液，在獲得理想的凈化精煉效果的同時(shí)，獲得了長(zhǎng)效孕育效果，不會(huì)導(dǎo)致原鐵液終硅量增加，打破了厚大斷面球墨鑄鐵件“不能過多使用回爐料和硅含量過高的生鐵以及原鐵液硅含量不能超過一定范圍”這個(gè)禁區(qū)。打破這個(gè)禁區(qū)的實(shí)際意義在于，“是否可以適當(dāng)提高原鐵液硅含量，以充分利用Si固熔強(qiáng)化鐵素體的作用，通過提高原鐵液Si含量來提高厚大斷面球墨鑄鐵件的力學(xué)性能[6]”，這兩個(gè)日益受到人們關(guān)注的課題迎刃而解，達(dá)到了降低生產(chǎn)成本和提高球鐵鑄件質(zhì)量?jī)蓚�(gè)目的。
3、減少電解銅加入量的方法
在生產(chǎn)厚大斷面球墨鑄鐵件和高牌號(hào)球墨鑄鐵件時(shí)，往往需要添加較大比例的電解銅來達(dá)到細(xì)化晶粒，改善鑄件內(nèi)在質(zhì)量的目的。如某機(jī)器公司，生產(chǎn)單件重達(dá)20-30噸的大型注塑機(jī)球鐵件產(chǎn)品，使用凈化劑前，每噸鐵液加入9公斤電解銅，使用凈化劑后，每噸鐵液只加入3公斤電解銅，得到了同樣的效果，每噸鐵液少加入6公斤電解銅，大幅度地降低了生產(chǎn)成本。
4、結(jié)論
在球化處理時(shí)，使用現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，對(duì)鐵液進(jìn)行凈化精煉，可以獲得三種使用效果：
4.1 可以有效減少鐵液中的有害氣體，可以清除混熔或懸浮在鐵液中的各種有害非金屬夾雜物，獲得高潔凈度球鐵鐵水，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)球鐵鑄件產(chǎn)品。
4.2 使用凈化劑凈化孕育球鐵鐵液，由于凈化劑不含硅，用后不增加原鐵液硅含量，因而可以增加回爐料和硅含量較高的生鐵的用量，可以適當(dāng)提高原鐵液硅含量，從而降低爐料成本。
4.3 使用凈化劑變質(zhì)處理球鐵鐵液，可以減少電解銅加入量，大幅度降低電解銅使用成本。
參考文獻(xiàn)：
[1] 蔣祖濱，現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，第十一屆全國鑄造年會(huì)論文集，2006.9：283-285
[2][6]黎振華、李言祥等，原鐵液硅含量對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵件石墨形態(tài)與力學(xué)性能的影響，2007（5）： 513-515
[3] 周繼揚(yáng)，西德的160噸大球鐵件[j]，球鐵， 1984（4）：52-55
[4] 孫燦、梁維中、劉軍等，大型厚壁球鐵件生產(chǎn)現(xiàn)狀及展望[j]，現(xiàn)代鑄鐵，1999（3）：5-11
[5] 丁霖溥、丁刃鋒、柴樹繁等，大型厚壁球墨鑄鐵件的質(zhì)量控制[j]，鑄造，1997，46（1）：27-30
