為了使鐵神一號凈化劑（下稱凈化劑）用于鑄鋼和灰鑄鐵生產(chǎn)時取得更好的使用效果，金星鋼研所在傳統(tǒng)包底沖入法的基礎上，通過鑄造生產(chǎn)過程中的摸索，總結(jié)出一種新的“包內(nèi)沖入法”。包內(nèi)沖入法與包底沖入法的根本區(qū)別，在于凈化劑放入包內(nèi)的時間。使用包底沖入法時，凈化劑要在出鐵前放入包內(nèi)，由于熱包溫度很高，有些成份可能被燒損而影響凈化劑使用效果。使用包內(nèi)沖入法時，凈化劑是在出鐵至三分之一左右時，投入鐵水并隨即與鐵水發(fā)生反應，從而提高了凈化劑的使用效果。
包內(nèi)沖入法于2008年6月25日獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利授權(quán)，授權(quán)公告號CN100396402C，專利號：ZL200610021766.3。包內(nèi)沖入法喜獲國家發(fā)明專利，是凈化劑于2007年獲得國家發(fā)明專利基礎上，針對凈化劑加入方法的研究成果而獲得的又一項國家發(fā)明專利�！鞍鼉�(nèi)沖入法”不但規(guī)范了凈化劑的使用方法，而且從整體上提高了凈化劑作為一種具有凈化作用的新型孕育劑的科技含量，必將引起鑄造界對凈化劑的高度關注，加快凈化劑的普及推廣進程，使更多的鑄造企業(yè)通過使用凈化劑，獲得提高鑄件質(zhì)量和增加經(jīng)濟效益雙重效果。
連載
從鑄大國走向鑄造強國應從點滴做起
（二）生產(chǎn)條件與鑄件缺陷
生產(chǎn)條件發(fā)展趨向決定了對鑄件質(zhì)量的要求，首先是對性能均勻性、表面粗糙度和尺寸精度的要求。
以一次性粘土砂型為例，緊實力逐漸提高代表這種生產(chǎn)方法的改善，40年代末震實造型機采用補壓緊實的壓力為0.18~0.28MPa，50年代為0.35~0.42MPa，70年代為0.70~1.40MPa。緊實壓力提高保證鑄鐵件內(nèi)部致密，同時達到尺寸穩(wěn)定性和鑄件表面光潔的嚴格要求。
鑄鐵件中缺陷的60%直接與造型有關，造型的條件改善，對質(zhì)量管理提出新的要求，型砂控制要求更為嚴格。完善的質(zhì)量管理同樣是生產(chǎn)高質(zhì)量鑄件重要條件，否則，先進的工藝方法也難以發(fā)揮應有的作用。
生產(chǎn)條件發(fā)展趨向也決定了工藝過程控制的難易，自硬樹脂砂生產(chǎn)控制比粘土砂易，應用這種混合料生產(chǎn)機床鑄件，勞動強度可降低50%，缺陷率由5.4%降低到1.1%，車間生產(chǎn)能力提高了20%。
鈦及其合金具有強度與重量比值高、耐腐蝕的特點，因而在航空和化工機械中越來越多地代替不銹鋼和超級合金使用。但是，因為在鑄造過程中很難克服其液態(tài)時化學活性強及其與鑄型和其他物質(zhì)作用強烈的弱點，所以鈦鑄件的應用大大低于其技術(shù)上的潛力。類似這種情況是由于對鑄件缺陷形成機理的尚認識不足。
原材料管理是基本生產(chǎn)條件。按照質(zhì)量管理要求，這方面管理首先按質(zhì)量標準進行采購訂貨。如發(fā)現(xiàn)原材料規(guī)格不符合標準時，應予退貨并報廢。我國原材料標準和產(chǎn)品（鑄件）標準（國家標準）是協(xié)調(diào)的。例如鑄造生鐵中有低硫（≤0.02%）、低磷（≤0.05%）、低錳（≤0.2%）。球墨鑄鐵用生鐵（GB1412—85），從原材料看生產(chǎn)出高韌性球墨鑄鐵350—22（ISO1083）應無問題，但考慮到國內(nèi)生產(chǎn)過程控制水平，GB134888最高檔次僅提至QT400—18A。延伸率放低一個檔次是由于國內(nèi)現(xiàn)階段球墨鑄鐵件生產(chǎn)存在著韌性普遍較低的緣故。
生產(chǎn)條件的重要內(nèi)容之一是過程控制，包括工藝管理和生產(chǎn)管理。工藝是鑄件生產(chǎn)的依據(jù)，只有完善的工藝才能得到高質(zhì)量的鑄件。這反映在工裝的設計、制造、管理、工藝卡片編制等應完美無缺。生產(chǎn)管理強調(diào)生產(chǎn)中的工藝紀律檢查和生產(chǎn)過程檢測。當前大部分工廠的鑄造生產(chǎn)，相當一部分工序依賴手工操作，因此必須加強對操作人員的教育，并輔以適當?shù)慕?jīng)濟和行政措施，嚴格按工藝守則操作，避免隨意性，防止偶發(fā)性鑄件缺陷的出現(xiàn)。工序間檢驗在鑄造生產(chǎn)中還是一個薄弱的環(huán)節(jié)，必須給予高度重視。如型砂性能檢測、爐前檢測及各種熔煉、加熱設備的參數(shù)測控和各種材料試樣的性能檢測等。工序間檢驗及時發(fā)現(xiàn)過程偏差，防止鑄件產(chǎn)生缺陷。
對鑄造工人要求掌握上崗技術(shù)，自覺保養(yǎng)設備和管理好工器具，并具有一定質(zhì)量意識。此外，應該考核其文明生產(chǎn)習慣、工作態(tài)度是否認真和隨時注意工作環(huán)境及維護生產(chǎn)秩序。
從業(yè)人員還應懂得鑄件缺陷生成與其操作之間的關系。因為缺陷不一定是一種原因形成的，要消除或減少缺陷必須綜合治理才會收到良好的效果。從業(yè)人員應努力提高其本位工作質(zhì)量、協(xié)調(diào)相鄰工序工作，避免缺陷發(fā)生。
三、廢品率
在鑄件質(zhì)量分等通則（JB/JQ82001—90）中，質(zhì)量等級以外的鑄件稱為不合格品，鑄件作為商品如不滿足訂貨合同規(guī)定的要求也是不合格品。
不合格品也稱不良品。不良品可分為廢品、次品、返修品和回用品（回爐料）。
廢品是指不符合規(guī)定要求而不能正常使用的產(chǎn)品，或是鑄件缺陷無法修補或修補費用太高，經(jīng)濟上不合算的不合格品。在鑄造生產(chǎn)中廢品還分為外廢（件）與內(nèi)廢（件）。外廢是指鑄造車間以外的場所（例如機械加工車間等）檢驗出來的廢品。內(nèi)廢則是指在鑄造車間內(nèi)，由鑄造工作者自己檢查出來的廢品。內(nèi)廢在本手冊中與回用品的意義相同。
次品是指存在缺陷但不影響產(chǎn)品主要性能，如外觀有少量砂眼等。造成次品也不一定是由于有了鑄件缺陷，機械損傷或加工差錯也可能導致次品。
返修品是指在技術(shù)上可以修復，并在經(jīng)濟上值得修復的不合格產(chǎn)品，鑄鋼件的焊補是一個例子。汽缸蓋等需要承壓的鑄件發(fā)生滲漏時，在真空處理后，用浸滲劑加壓填充缺陷可減少內(nèi)廢率。
回用品，實質(zhì)上即廢品。廢品一般作為工業(yè)廢料回收其殘值，而回用品一般由本企業(yè)作為熔化爐料回收，再次投入本企業(yè)的生產(chǎn)。
在規(guī)定期內(nèi)，鑄件廢品量（W1）（內(nèi)廢量）占合格鑄件量（W）、廢品量（W1）及鑄造車間自用件量（W2）（例如砂箱、芯骨等）之和的百分比，稱為廢品率或內(nèi)廢率（P1），即
P1對鑄件質(zhì)量無意義，因為鑄件質(zhì)量只能以鑄件使用特性來評判，而內(nèi)廢件沒有出車間大門，是不具有任何使用特性的。但是出廠廢品（外廢件）卻頗為接近鑄件質(zhì)量概念。設外廢量為W外，則（W—W外）/W反映無缺陷鑄件比例的高低或者稱為鑄件無缺陷水平。近年來鑄造車間傾向?qū)Τ鰪S鑄件進行預加工（粗加工），其目的在于提高鑄件無缺陷水平。
（一）廢品與鑄件質(zhì)量
廢品在經(jīng)濟上造成的凈損失容易計算。所謂凈損失是指在廢品的實際成本中扣除了回收材料或廢料價值后的損失。對內(nèi)廢而言，這部分廢品上投入的原材料、能源、人工和設備使用費用都將化為烏有（最多能回收一部分原材料，其它費用是無法回收的）。對外廢而言，這部分廢品上的加工費用和運輸費用更為高昂。廢品損失是我國不良品損失中最主要部分。內(nèi)廢量高時，外廢量亦大。產(chǎn)生廢品的工序越靠近成品工序，造成的經(jīng)濟損失就越大。外廢鑄件甚至打亂全廠生產(chǎn)計劃，延緩生產(chǎn)任務的完成。
盡管降低廢品損失和鑄件質(zhì)量成本管理，都是直接向質(zhì)量要效益的重要內(nèi)容，但不能把消滅廢品，降低損失，同產(chǎn)品質(zhì)量管理所需費用混為一談。質(zhì)量成本在國家標準GB6583.1—86中的定義是：將產(chǎn)品質(zhì)量保持在規(guī)定水平上所需的費用。而產(chǎn)品質(zhì)量也包括鑄件質(zhì)量，如前所述的使用特性的總和，它與內(nèi)廢（件）沒有任何聯(lián)系。鑄件在鑄造廠內(nèi)報廢只對廠的經(jīng)濟指標（價格、成本）產(chǎn)生影響，雖是產(chǎn)品管理系統(tǒng)一項綜合指標，但不是鑄件質(zhì)量指標。
因此企業(yè)中降低廢品率的措施，是一個過程，其目的是降低生產(chǎn)費用，而不是提高產(chǎn)品質(zhì)量。同樣一種鑄件，甲廠鑄件廢品率（內(nèi)廢率）低于乙廠，但不能說甲廠產(chǎn)品質(zhì)量比乙廠高，因為評判標準（鑄件使用特性）是相同的。只能說甲廠的鑄件廢品率低，它的生產(chǎn)費用比乙廠低。乙廠廢品率高，可能有以下三方面原因：①技術(shù)水平低，生產(chǎn)技術(shù)管理差；②對于鑄件要求過于苛刻；③由于對遵守要求進行了嚴格的監(jiān)督。
摘自《鑄件缺陷和對策手冊》陳國楨、肖柯則、姜不居著機械工業(yè)出版社出版
實用新技術(shù)推廣
無硅孕育劑的孕育機理及孕育優(yōu)勢
蔣祖濱 都江堰市金星鋼鐵助劑研究所 四川都江堰 611830
長期以來，鑄造界主要用硅鐵或不同類型的硅基孕育劑對鐵液進行孕育，以求獲得不同的孕育效果。自從獲得兩項國家發(fā)明專利的鐵神一號凈化劑（下稱凈化劑）于2004年批量生產(chǎn)投放市場以來，鑄造界先是對這種不含硅的無硅孕育劑的孕育機理產(chǎn)生疑慮，而后在逐步認識凈化劑的過程中，逐漸發(fā)現(xiàn)凈化劑在鑄造生產(chǎn)中顯現(xiàn)出的越來越多的孕育優(yōu)勢。
1、無硅孕育劑的孕育機理
鐵神一號凈化劑是一種不含硅的無硅孕育劑，主要成份是SiO2、CaO、MgO和La—Lu等。凈化劑已經(jīng)被即將由機械工業(yè)出版發(fā)行的《沖天爐技術(shù)手冊》收錄于該收第四章“鐵液孕育劑”一節(jié)。該章節(jié)這樣介紹凈化劑的性能特點：“凈化劑由多種氧化物組成，不含Si、不增Si、不影響原鐵液化學成份的非硅鐵基礦物類新型復合功能長效孕育劑。”
作為一種不含硅的新型孕育劑，凈化劑是怎樣對鐵液產(chǎn)生孕育作用的呢？要解釋無硅孕育劑的孕育機理，首先要了解硅基孕育劑的孕育機理。
現(xiàn)代孕育理論認為[1]：鑄鐵凝固時，SiO2晶體可以作為鐵液石墨結(jié)晶的外來晶核，對石墨的形成引起促進作用。張文和[2]認為：孕育劑中大量的Si，在鐵液中溶解氧化生成大量的SiO2，正是大量的SiO2強化孕育作用形成細小分散的石墨，改善了鑄鐵的力學性能。
也就是說硅鐵類孕育劑加入鐵液時，并不是Si直接對鐵液起孕育作用；而是分為兩步，第一步，硅鐵中的Si被氧化為SiO2，第二步，大量SiO2包圍依附在硫氧化物之上形成外來晶核，對鐵液產(chǎn)生孕育效果。
既然如此，為什么我們不能認為：凈化劑這樣的無硅孕育劑加入鐵液中時，凈化劑所含的大量的SiO2直接作用于鐵液而產(chǎn)生了良好的長效孕育作用呢？
上述解釋并不一定完善和恰如其份。但是，既然“目前尚未探明硅鍶孕育劑特殊孕育效果的原理，只是生產(chǎn)實踐中證實了其功效[3]”，并不影響鍶硅合金被譽為超級孕育劑。同理，凈化劑的孕育效果在五年生產(chǎn)實踐中，經(jīng)過了數(shù)百家用戶驗證，并且成功進入日本鑄造市場。我們完全可以認為：凈化劑是用自己實實在在的使用效果，確立了自己在孕育家族中的地位。
2、無硅孕育劑的孕育優(yōu)勢
凈化劑作為一種新型的無硅孕育劑，自2004年投入市場以來，在鑄造生產(chǎn)實踐中已經(jīng)顯現(xiàn)出諸多的孕育優(yōu)勢，不僅在國內(nèi)鑄造市場廣泛用于灰鑄鐵、球墨鑄鐵和鑄鋼鋼（鐵）液的孕育和凈化精煉，而且成功進入日本市場。
2.1無硅孕育劑對灰鑄鐵的孕育優(yōu)勢
試驗[4]用硅鋇孕育劑和無硅孕育劑凈化劑對HT200鐵液進行孕育。硅鋇孕育劑加入量0.7%，凈化劑加入量0.6%，加入澆包沖入鐵液，制作試棒檢測結(jié)果見表1。
|
試樣編號 |
斷面硬度/HBS |
抗拉強度/mpa |
斷面硬度差/HB |
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加入凈化劑 |
181 |
261 |
35 |
|
加入硅鋇孕育劑 |
177 |
252 |
46 |
試驗[5]用硅鋇孕育劑和無硅孕育劑鐵神一號凈化劑對QT450—10球墨鑄鐵鐵液進行孕育處理，球化處理溫度1520℃1550℃，試棒澆注溫度1400℃1430℃。球化處理和孕育處理同步完成，球化劑加入量1.5%，凈化劑加入量0.6%，硅鋇孕育劑加入量0.7%，試棒檢測結(jié)果見表2。
參考文獻
[1][2] 張文和，低鈣鋇的硅鋇孕育劑[J]，現(xiàn)代鑄鐵.2006(5):24-26
[3] 張文和、丁俊、聶富榮等，鑄鐵的孕育劑[J]，鑄造工程師.2008(1):19-22
[4] 蔣祖濱、劉金海、曾大本等，鐵神一號凈化劑對灰鑄鐵組織和力學性能的影響[J]，鑄造技革新術(shù).2006(3):234-236
[5] 蔣祖濱、劉金海、曾大本等，鐵神一號凈化對鑄態(tài)球鐵金相組織和力學性能的影響[J]鑄造技術(shù)2006（8）74—776
短消息
鐵神一號凈化劑開始小批量進入日本鑄造市場
獲得高潔凈度的優(yōu)質(zhì)鐵液和對鐵液進行低成本強化孕育，是全球鑄造界面臨的兩個必須解決的重大課題。鑄造技術(shù)十分先進的日本鑄造界，為了很好的解決凈化鐵液和強化孕育兩大難題，從2006年開始試用由都江堰市金星鋼鐵助劑研究所獨家研制并已獲得兩項國家發(fā)明專利的鐵神一號凈化劑（下稱凈化劑）。作為一種不含硅的新型孕育劑——凈化劑終于以強烈的凈化鐵液效果和長效孕育效果以及低廉的使用成本，爭取到了進入日本鑄造市場的話語權(quán)，從2008年開始小批量進入日本鑄造市場。
凈化劑開始小批量進入日本鑄造市場，應當引起包括鑄造學術(shù)界在內(nèi)的國內(nèi)鑄造界的高度重視：凈化劑為什么能夠進入鑄造技術(shù)十分發(fā)達，鑄件質(zhì)量過硬的日本鑄造市場？希望通過對這一疑問的思考，國內(nèi)鑄造界能夠進一步認識鐵液凈化精煉對提高鑄件產(chǎn)品質(zhì)量和降低鑄造成本的重要性，進一步認識凈化劑，加快在國內(nèi)鑄造界普及推廣凈化劑的進程。
