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一、感應(yīng)爐鐵液質(zhì)量控制的四個(gè)方面

　　人們常說：“成分決定組織，組織決定性能。”這句話大體上是對(duì)的，但不夠全面。因?yàn)?，過去一提化學(xué)成分，往往只是５元素和合金元素；除了成分因素外，結(jié)晶的控制對(duì)組織的形成亦很重要，比如與鑄鐵壁厚、鑄型條件有關(guān)的冷卻速度，結(jié)晶核心的預(yù)設(shè)，石墨形態(tài)的走向等等。把冷卻速度的外因放在一邊，鑄鐵熔煉方面應(yīng)著力做到化學(xué)成分準(zhǔn)確、鐵液干凈、干擾元素少和石墨核心有布控等四個(gè)方面。

　　１．鐵液化學(xué)成分要準(zhǔn)確穩(wěn)定

　　把鑄造做強(qiáng)，提高鑄件的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，贏得鑄件定價(jià)的話語權(quán)，性能穩(wěn)定達(dá)到客戶的要求非常重要。一時(shí)一事把化學(xué)成分做準(zhǔn)，不算本事，始終準(zhǔn)確，穩(wěn)定生產(chǎn)才有水平。

感應(yīng)爐比沖天爐的燒損少的多，但畢竟有燒失。應(yīng)當(dāng)盡量減少燒損，并減少燒損波動(dòng)的因素。

要特別提醒幾點(diǎn)：

　　（１）凈料入爐相當(dāng)好，爐料又臟又雜是大忌。

　?。ǎ玻┎捎帽裙β蚀蟮臓t子，并輔以合理的裝料投料操作，以實(shí)現(xiàn)快速熔煉?？s短熔解期，并防止?fàn)t底過熱尤其重要，因?yàn)檠趸饕阼F料的熔解階段。

　?。ǎ常╄F液過度過熱，分次出鐵和澆鑄拖沓都會(huì)引起成分的波動(dòng)。

　　（４）在弄清各種爐料成分的基礎(chǔ)上，要仔細(xì)計(jì)算配料。配料時(shí)務(wù)必把熔煉后期因“自沸騰”而引起的脫C量和增Si量考慮在內(nèi)。

　　２．凈化鐵液

　　凈化鐵液是指排除鐵液中的非金屬夾雜物和氣體。

　　借電磁攪拌和“自沸騰”，感應(yīng)爐有較好的排渣除氣作用。如果爐料比較干凈，又認(rèn)真用除渣劑清渣，***非金屬夾雜物不成問題，有無非金屬夾雜物從顯微檢驗(yàn)中也容易發(fā)現(xiàn)。H、O、N氣體就不那么直感了。但其中溶解H，即［H］，只要熔煉后期所用輔料不是潮濕的，［H］不會(huì)成問題，可保證［H］＜2ppm。鑄件中產(chǎn)生針孔，是由鑄型或澆包中的水分造成的，不是［H］的過。熔煉中、后期由于［O］和［FeO］被C還原，感應(yīng)爐鐵液中的氧并不多。在生產(chǎn)灰鑄鐵時(shí)，有時(shí)甚至還要設(shè)法增O。所以除氣實(shí)際上是除N的問題。

　　隨著我國(guó)廢鋼積存量的增加，感應(yīng)爐中廢鋼用量必然增加。多用廢鋼，不但降低爐料成本，還可以提高鑄鐵性能，一舉兩得。廢鋼的含N量高，此外多用廢鋼少用生鐵，必然要用增碳劑增C，增碳劑又會(huì)帶來一些N。所以［N］可能超標(biāo)（如薄壁件＞100ppm，厚壁件＞80ppm）,致使鑄件中產(chǎn)生裂隙狀氣孔，對(duì)性能的穩(wěn)定性也不利。所以不要用含N高的廢鋼和增碳劑，必要時(shí)除N需要采取附加措施，如吹A(chǔ)r。個(gè)別工廠借用鑄鋼經(jīng)驗(yàn)，用LF爐精煉，生產(chǎn)純凈的高端鑄件。如果［N］不是很高，又無妨于機(jī)加工性能，則加Ti等使［N］生成TiN等,進(jìn)行固N(yùn)處理，則是相當(dāng)簡(jiǎn)捷的辦法。

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　　有害微量元素是通過異化石墨形態(tài)，產(chǎn)生脆性相和影響基體組織等而起不利作用的，它們主要由某些地方生鐵和廢鋼帶來。控制有害微量元素的辦法，一是把好爐料關(guān)，防止有害元素混入。二是采用鑄造用高純生鐵，稀釋有害微量元素含量。

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　　眾所周知，感應(yīng)爐鐵液的過冷傾向大，因此白口傾向大，收縮傾向大，影響切削加工性能。追根溯源是感應(yīng)爐的熔煉時(shí)間長(zhǎng)，使生鐵及回爐料中帶來的石墨，殘存少或全部消溶了，而鐵液中某些SiO2之類可作為石墨外來核心的數(shù)量又不足，導(dǎo)致鐵液過冷傾向增大。

　　解決的辦法有兩個(gè)方面。一方面是快速熔煉，特別是占熔煉時(shí)間70%的化清過程要快。后期過熱溫度不要過高（一般視不同情況取1490～1540℃），保溫時(shí)間不要過長(zhǎng)。目的都是為了多保留些爐料中的細(xì)微石墨。另一方面更重要，就是如何用好增碳劑。前已述及，感應(yīng)爐用了較多廢鋼是需要增C的，應(yīng)選用晶型好的石墨增碳劑。如果增C量大，可以搭用一部分碳素增碳劑，在裝料期加，但一定要留一些石墨型增碳劑在化清后加。冶金型SiC,可以增C增Si，并起到石墨形核的作用。在國(guó)際上SiC是很受推崇的預(yù)處理劑。

　　以上是爐內(nèi)石墨核心布控的思路，至于爐外的各種處理則另當(dāng)別論了

　　二、感應(yīng)爐熔煉中15個(gè)常見問題及對(duì)策

　　感應(yīng)爐工作中出現(xiàn)的問題很多，以下僅就若干常見問題作一介紹。

　　１．元素?zé)龘p偏大

　　感應(yīng)爐中Si、Mn、Cr等易氧化元素的燒損，多在3%～5%。燒損超值，鑄鐵化學(xué)成分波動(dòng)，必然要引起一系列的組織和性能問題。元素?zé)龘p大，一般發(fā)生在熔清時(shí)間過長(zhǎng)，又未注意造渣保護(hù)的時(shí)侯。若廢鋼用量大，輕薄料多，爐料帶水帶銹，問題更是加重。避免元素?zé)龘p過大的辦法是：

　　（１）爐料盡量干凈，形狀不要枝叉，尺寸不能過大、過薄。

　?。ǎ玻┒沤^架料，并創(chuàng)造一切能快熔的條件。

　?。ǎ常┤蹮捛捌谝皶r(shí)造渣，后期高溫下有熔渣覆蓋。充分發(fā)揮熔渣的保護(hù)作用。

      （４）如果工廠有切屑要利用，爐底可鋪一些，熔清向熔池分批添加一些。

　　２．鐵液中O偏高

　　感應(yīng)爐沒有沖天爐的氧化性氣氛，而且由于鐵液中的［O］和［FeO］與［C］產(chǎn)生反應(yīng)，使Fe受到了C的保護(hù)，鐵液中的溶氧是不多的?？墒侨蹮捄笃跒榱舜偈乖鯟劑溶吸，常調(diào)低電頻率以加強(qiáng)熔池?cái)噭?dòng)。如果“駝峰”過高，調(diào)頻時(shí)間過長(zhǎng)，鐵液與大氣接觸幾率增加，被離解的O離子將進(jìn)入鐵液。熔煉后期添加料未經(jīng)烘烤，也會(huì)使［O］、［H］增加。近期，有業(yè)內(nèi)人士提出：在1500℃以上保溫，［O］不會(huì)降低，而是提高的觀點(diǎn)，可供參考。防止O偏高的辦法是：

　　（１）熔煉后期調(diào)頻不要過度。

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　?。ǎ常┻^熱溫度不要過高，切忌高溫下長(zhǎng)時(shí)間保溫。

　　３．鐵液C量低于預(yù)期

　　鐵液溫度超過平衡溫度，反應(yīng)SiO2+2C=Si +2CO向右進(jìn)行，造成鐵液降C增Si。所以配料時(shí)不能忘了補(bǔ)C。要掌握本廠的降C量，把C量如數(shù)補(bǔ)足。還要提醒一點(diǎn)，灰鑄鐵后期調(diào)整成分，要采取先Mn再C后Si的順序。

　?。矗T件機(jī)加工后，發(fā)現(xiàn)有裂隙狀氣孔

　　裂隙狀氣孔是N氣孔的特征。當(dāng)［N］超限時(shí)容易發(fā)生，鐵液中非金屬夾雜物多，發(fā)生的幾率更高?！安目谌搿?，所以要限制電弧爐廢鋼用量，電弧爐廢鋼的［N］高，而轉(zhuǎn)爐廢鋼則不然。更要防止混入含N高的廢合金鋼料，如高錳鋼、耐熱的高鉻鐵素體鋼和鉻錳氮鋼，以及奧化體鋼等。當(dāng)然這些合金鋼帶來的Mn、Cr、N、Ni對(duì)于鐵素體球鐵也是忌諱的。不同增C劑的含N量差別很大，煅燒石油焦的N量要比人造石墨增C劑高出許多，取某兩種產(chǎn)品比較其含N量，前者為500ppm，后者僅為20～25ppm。SiC含N量比人造石墨的還少，用之也是放心的。若發(fā)現(xiàn)鐵液中N量高，應(yīng)當(dāng)機(jī)立斷，用Ti（Fe）、Al、Zr(Fe)等進(jìn)行固N(yùn)處理。

　　必須說明，裂隙狀氣孔當(dāng)然要防，但并不是N越低越好。對(duì)于灰鑄鐵，N可縮短石墨長(zhǎng)度，有使石墨端部圓滑的趨勢(shì)，N溶于固溶體可促使珠光體細(xì)化，并增加珠光體數(shù)量。N還有孕育作用，促進(jìn)石墨化。因此，可溶性N對(duì)灰鑄鐵有利用價(jià)值。在美國(guó)GE特殊合金灰鑄鐵的技術(shù)要求中，規(guī)定N量在60～120ppm，Ti要限制在0.025%以下。埃肯公司在談到汽車行業(yè)中灰鑄鐵時(shí)，認(rèn)為［N］的理想含量是95～160ppm，并指出不要用Ti、Al、Zr進(jìn)行固N(yùn)。