使用废钢合成球墨铸铁的生产工艺研究和实践

使用废钢合成球墨铸铁的生产工艺研究和实践

发表时间：2020-03-19T02:52:51.750Z 来源：《建设者》2019年23期作者：曹二兵[导读] 用合成铸铁直接生产铸态铁素体球墨铸铁管，不仅成本低，而且在化学成分相同时，还可以获得稳定的、更好的力学性能。

芜湖新兴铸管有限责任公司安徽芜湖 241000摘要：本文提出了一种利用废钢生产球墨铸铁件方法，包括：步骤 1. 在炉内加入废钢，并在废钢加入同时添加增碳剂，然后加热使钢熔化

并充分渗碳；步骤 2. 再次加入废钢，并加入回炉料；步骤 3. 加入球化剂、孕育剂进行球化、孕育处理；步骤 4. 进行浇铸。原理在于：钢和铁不同处主要是含碳量，给钢增碳到一定量钢就成了铁。用合成铸铁直接生产铸态铁素体球墨铸铁管，不仅成本低，而且在化学成分相同时，还可以获得稳定的、更好的力学性能。

关键词：废钢；增碳剂；含碳量；铸态铁素体；球墨铸铁管一、前言

目前铸造行业面临着炉料价格快速上涨，尤其是生铁价格不断攀升的现实，随着钢铁价格的持续攀升，铸造生铁价格越来越高。生铁的超高价格和质量上的参差不齐，不仅使球墨铸铁管的生产成本上升，质量上也大受影响，因此探求提高产品质量的新生产工艺和降低生产成本势在必行。通过试验球墨铸铁管的各项性能指标均优于使用生铁熔炼的工艺，同时大大降低了生产成本，提高资源的利用率。目前川建管道有限公司已经按此工艺批量生产球墨铸铁管产品。

二、制备工艺

1、原料选用

废钢

球墨铸铁管生产工艺对成分要求比较严格，因此在选材上要特别重视，对于铸态球墨铸铁来说成分是根本。因此我们在选用废钢的时候，遵循的原则是高碳、高硅、低锰、低硫、低磷的原则。

增碳剂

在使用废钢制备球墨铸铁铁水工艺过程中，增碳剂起到了较大的作用，因此增碳剂的选用十分关键。为避免熔炼后期增碳后成分发生变化。要求增碳剂含碳量极高（≥ 98.5%）而杂质特别是 S、P 含量应极低。

孕育剂及球化剂使用孕育剂是 75 硅铁，其硅含量不小于 72%，粒度在 0.3-1.0mm之间，吨管耗量为 1.5kg，孕育效果良好。

球化剂的选用对球化质量存在较大影响，因此在球化剂的选用方面制定了严格的标准要求。活性镁含量 >92%。采用的是先进的喷镁球化的方式，纯镁的粒度对吸收率存在影响，为此通过长时间的摸索，对镁的粒度制定了标准范围，标准在 180μm-830μm（即 20-80 目）。

2、熔炼制备工艺成分要求

球墨铸铁管生产工艺对铁水成分的要求比较严格，以当前球墨铸铁管 QT450-10 标准成分要求见下表：

在实际生产过程中根据球墨铸铁管的管径可以适当的进行调整碳含量，调整原则为管径越小，碳含量可调整到上限，反之调整到下限。

炉料的温度控制

球墨铸铁金属液是 Fe-C-Si-O 合金液。其内部存在化学反应及化学反应平衡问题。平衡温度在 1390-1420 之间，故推荐球化处理温度为1450±20 为最佳温度。当炉内铁水温度达到 1320℃左右时，清除铁水表面熔渣取样进行光谱分析，根据分析结果进行 C，Si 的调整，通过调整达到标准后将温度升至 1450 左右即可出铁进行球化，铁水制备程序完成，进入到球化喷镁进行球化处理。

熔炼工艺对材质的影响

对材质质量的影响。首先，感应电炉熔炼时铁液温度可以提升到1550 度以上，并可以在高温状态下长时间保温，使原材料带入的夹杂物，以及在熔炼过程中形成的渣及夹杂物上浮至铁液表面。对于废钢加增碳剂，尤其是粒子钢 + 废钢 + 增碳剂 + 回炉料，这些炉料无论是废钢、粒子钢，大都是白口组织，其具有较强的遗传性。而消除遗传性就需要适当的提高熔化温度，增加保温时间，才能较好的净化铁液，减少铸件缺陷。其次合金元素烧损量低，铁液中锰、硅的烧损较其他熔化方式低，便于各元素的调控，能够稳定化学成分。第三，

用废钢加增碳剂生产合成铸铁时，由于废钢的夹杂物含量低，成分稳定，加增碳剂经高温熔炼之后消除了炉料的遗传性，铁液的纯净度得到提高，同时增碳剂具有孕育作用，使石墨化效果更加稳定突出，铸件的基体组织晶粒会更加均匀、细化，因此铸件材质的韧性和强度均得到提高。

三、产品质量检测

使用合成球墨铸铁生产的球墨铸铁管产品，经检测金相球化等级为2级( 最低不得低于3级 ), 石墨大小为7～8级( 最低不得低于6级 ), 石墨球数≥ 700 个每平方毫米，布氏硬度≤ 230。铸管实体切割做力学性能试验，抗拉强度≥ 420，延伸率≥ 12%，完全符合产品要求。（见图1、图 2）

废钢价格每吨在 2000 元左右，加上增碳、增硅成本，远低于生铁价格。

参考文献

范英俊杨彬球墨铸铁管生产工艺及装备；

宋协春王东废钢发展情况综述，中国装备 2009.3；

杨群收王志明废钢合成铸铁的发展前景，废钢加增碳剂冶炼球墨铸铁的研究；洪利兵阳家丽合成铸铁生产铸态铁素体铸件的工艺控制点