球墨铸铁500—7的铸造生产工艺

作者：张燕明
针对铸件结构、尺寸特点，选择适当的化学成分，使用球铁专用浇包，加强球化处理过程控制，稳定生产出符合技术要求的铸态QT500-7薄壁小型球墨铸铁件
铸态高强度球墨铸铁的生产可以通过合金化强化基体组织等措施而获得，但是铸态综合性能良好的QT500-7球墨铸铁的生产，由于生铁、废钢和合金等原材料含有许多强化基体组织的微量合金元素导致球墨铸铁的性能下降，其生产难度较大。现将我公司小型（重量1～10Kg）、薄壁球墨铸铁件（壁厚5～20mm）多年生产实践总结如下。
1性能及金相组织的要求
抗拉强度≥500N／mm2，屈服强度≥320N／mm2，延伸率≥7，布氏硬度170～230，球化等级≤3，珠光体15%～45%，渗碳体≤1，石墨大小≥6级。
2化学成分的选择
化学成分对集基体组织和铸造生铁机械性能起着重要作用，根据铸件结构特点、大小及要求化学成分选择如下：3.6%～3.9%C，原铁液含Si量选择为1.2%～1.6% ，终Si量控制在2.6%～2.9%，碳当量（CE）：4.5%～4.7%，0.2%~0.3%Mn，＜0.05%P，＜0.03%S，＜0.03%RE残，0.035%～0.06%Mg同时应保证RE残／Mg残≤2／3。
3球化处理工艺
笔者所在的企业采用0.5T中频炉熔化铁液，出铁温度在1520℃以上。采用0.5T球铁专用凹坑式浇包冲入法进行球化处理。球化剂为GB4138-88的FeSiMg8RE5，孕育剂为硅钡复合孕育剂，炉前检验合格后，快速浇注。控制浇注时间在15min内，防止球化孕育衰退。
3.1球化剂
处理铁液量0.5吨，球化剂的粒度应为10～20mm，球化剂粒度小于10mm的质量分数不大于10?，球化剂应烘干并预热，预热温度最好在150～200℃，如无条件也可制作专用料斗在炉口烘烤。生产球铁希望铁液温度高，气体含量小不氧化，化学成分稳定。现国内多采用各种冲天炉熔炼铁液，由于各种炉型都有自己的特点，应从实际出发，选择更利于生产球铁的炉型。我公司使用的是中频炉，环保方面较好，铁液温度容易控制，化学成分稳定，波动不大。
3.2浇包
3.2.1尺寸要求：使用球铁专用浇包。一般浇包的高与直径比值为1.1~1.2，球铁浇包的高与直径比值为1.5（直径指包口直径），凹坑内面积占包底面积的50?～60?，深度能够容纳加入的球化剂、孕育剂和覆盖剂。球铁浇包包口直径小于同一规格的一般浇包包口直径。浇包设计考虑因素：A、包高则使球化剂上方有足够高度，增加铁液柱压力。球化剂上浮时间长，利于铁液吸收，同时镁气泡上浮，逸出铁液表面的时间也长；B、包口直径小，则同时逸出的镁气泡减少，氧化烧损小，温度损失减缓。浇包尺寸、结构
3.2.2烘干程度要求：浇包在使用前必需烘干、烘透。
3.3处理方法
3.1.1浇包预热，首次使用的浇包必须用劈柴烘烤透彻，再次使用时可用劈柴烘烤或用铁液烫包。
3.2.2球化剂加入量1.0%～1.2%，孕育剂加入量0.8%～1.0%，覆盖剂加入量0.5%～1.0%.
3.3.3装入方法，先把球化剂放入包底凹坑内并捣实，然后在其上覆盖孕育剂并再次捣实，最后依次加入覆盖剂和铁盖板并将铁盖板捣实（如条件允许最好用干燥、无油污的干净同牌号球铁铁屑代替铁盖板）。
3.3.4具体处理工艺，将炉内铁液冲入浇包，保证首股铁液落在铁盖板中心，避免铁液冲击铁盖板边缘，导致铁液过早和球化剂接触反应，最好控制铁液漫过球化剂300mm时开始球化反应，出完铁液后迅速用铁皮罩盖住球化处理包，反应平稳后拿去铁皮罩将渣扒干净后撒入覆盖剂。
4生产结果汇总
4.1铸件成分和试样性能：
4.2试样石墨和基体金相图片
5生产过程的质量控制
笔者总结多年薄壁（壁厚5～20mm）小型（重量1～10Kg）铸态球墨铸造生铁件生产实践经验，体会到：要使QT500-7的金相、性能达到技术要求，在保证球化良好的条件下，控制基体组织中珠光体的含量是十分重要的，笔者认为以下几点对稳定生产铸态QT500-7球墨铸铁最为关键：
5.1铁液出炉温度：铁液出炉温度过高，会使球化反应时间提前，即铁液没有达到足够的高度就开始球化，同时铁液翻腾过于剧烈，Mg烧损严重吸收率下降，而且孕育衰退较快，造成球化不良或衰退；铁液出炉温度过低又会导致铁液球化起爆迟缓甚至不反应。0.5T浇包在球化反应过程温度大约降低80～100℃，所以铁液出炉处理温度要高于浇注温度100～120℃，故铁液出炉处理温度应控制在1500～1520℃.
5.2控制铁液中碳、硅含量，严格按照“高碳低硅”的原则执行。
5.3应严格控制RE残、Mg残的含量,应保证RE残／Mg残≤2／3。
5.4采用优质原材料，并稳定材料来源，严格控制硫和微量有害元素的含量。为此，必须加强炉料管理，炉料要分类堆放，并有明确标识，加料时称量要准确。
5.4.1生铁：最好选择含硅＜2%，磷＜0.1%，硫＜0.05?的。其吨位不小于50吨，以保持球铁质量有一个相对稳定期[2]。
5.4.2回炉料：本牌号球铁废品及浇冒口，必需去除表面的粘砂和氧化物，分类堆放并标明化学成分。
5.4.3废钢：尽量使用优质碳素废钢，同时锈蚀严重和厚度＜2mm者，不用于球铁炉料，以便减少氧化物，有利于去硫[3]。以上炉料块度均应小于＜1／3炉膛内径，以防止棚料影响铁液温度。
5.5球化剂必须密封保存，防止氧化和受潮。