在铸造中，球墨400时，600公斤的铸水中球化剂应是多少

球化剂的加入量不是一个固定值，受多种因素影响。最主要的影响因素包括：

1、球化剂中有效成分含量，主要是镁与稀土的含量；

2、需要球化的原铁水中杂质含量，主要是硫的含量；

3、球化工艺，因为这关系到球化剂的吸收率。

最终决定球化剂加入量的是所谓残余稀土和镁的含量。对于400-10球铁，残余稀土、镁的含量均为003左右为宜。

一般情况下，就我国目前的铁水含硫情况及球化工艺手段，球化剂的加入量为12%左右。即600公斤加72公斤球化剂。

当然，加入量要靠炉前情事分析及炉后化验检验情况进行矫正。

除了严格控制球化剂加入量，还要严格控制孕育剂的加入量和孕育工艺，以获得较高的一体化级别和足够高的铁素体含量。

当前球墨铸铁(以下简称球铁)生产中存在着两大问题:一是球化质量不稳定;二是球化剂选用不当。前一个问题与球化剂品质有关,后一个问题则与用户对球化剂品种及成分的内涵不甚了解有关。以下简述的是球化剂的品质要求和成分选择原则。

一、球化剂的品质要求衡量球化剂品质的因素有以下几点。

1、,,和,,的波动值按国标规定,各个牌号中,,和,,的含量允许偏差为1%。以,,,,,,8,,7为例,,,的名义含量为8%,可变动于7%,9%;,,的名义含量为7%,可变动于6%,8%,上下限相差2%。,,含量差2%,,,残可相差0 010%,0 015%,如再有铁水中含硫量,铁水温度及接铁量等波动因素叠加,,,残的出入会更大。因此,评价球化剂的首要内容是该球化剂中,,、,,实际含量偏离名义含量的幅度大小。一般好的球化剂,偏差应控制在0 2%,0 3%以内。

2、,,,含量,,易氧化,球化剂在熔炼过程中,不可避免地会有一部分,,生成,,,,浇注成锭时,还有二次氧化,这些均构成了球化剂中,,,含量。球化剂出厂单中所报为,,总量,,,,量越多,,,总量中所剩有效,,量就越少。1993年新国标中规定,,,<1%,

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每1%,,,,约损失0 6%的,,。,,,量高,不仅减少有效,,,而且略提高球化剂熔点,妨碍吸收。因此,,,,量高,会造成球化不良。

3、断口密实程度观察球化剂断口,可以直感球化剂的优劣。凡是断口均匀,色灰兰略黄,密实者为上品。而断口不均,有异物,致密性差的为下品,这种球化剂,从不同货位取样,其成分亦必参差不齐。4 粒度在批量生产的铸工车间,球化处理工艺严密,对球化剂用量、粒度和包底装放规则都有明确规定。球化剂生产厂应按用户所需粒度供货。一般而言,粒度过大易引起早爆和漂浮;粒度过小,在铁水温度不足时,极易结死包底。以上两种情况,都影响球化剂收得率,影响球化的稳定性。

二、球化剂的选用

1、,,量为了保证,,有必要的回收率,镁合金球化剂的,,含量常低于10%。国内冲天炉铁水温度在1420,1440,多用10%含,,量的球化剂;铁水温度在1450以上的,多用含,,量为8%的球化剂。,,的回收率和球化稳定性,主要随,,的蒸气压增大而降低,在硅铁镁合金中,,,一般以,,2,,形式存在,,,2,,的蒸气压(与,,蒸气压几乎相等)和,,2,,的多少决定了球化剂的起爆时间,起爆力和,,的回收率。据测算,铁水在1450温度下,,,的含量分别为8%、6 5%、3%和1 5%时,所对应的,,2,,分压为526 9,,、405 3,,、202 7,,和101 3,,。显然,球化剂中,,含量降低,有利于减少,,的蒸发损失,有利于减轻环境污染。美国有一半以上厂家用的是含5%,,的球化剂。在我国,随着焦炭质量的改善,热风冲天炉的采用,以及电炉(单用或双联)的使用在铁水温度提高的前提

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下,低,,球化剂的份额必然会增加。在1993年国标中,已列出了,,5%、,,6%的牌号。低,,球化剂,球化反应平稳,球化质量稳定可靠。球化剂中,,的作用有得以发挥的条件(在型内处理时尤其如此)。概括地说,铁水温度高于1500时,最好采用低,,的球化剂。

2、,,量,,球化剂存在着铸造缺陷多,球化效果受炉料中微量元素干扰等缺点。本世纪六十年代,,,被开发后,,,,,球化剂立即在球铁上得到推广。,,与,,并用,为,,的球化作用扫除了干扰,克服了某些铸造缺陷。60年代,一方面当时存在焦炭灰多硫高的现实,另一方面过份地宣传了,,的作用,一度流行高,,球化剂。但不久发现,,,残过高,于石墨的圆整性不利,,,的偏析是晶界致脆和反白口的根源,损害了球铁的抗拉强度、韧性和动荷性能。于是,在球化剂中对,,含量不得超过,,含量,取得了共识。按球化剂中,,含量的不同,分为常量(7%,9%,,)、中量(4%,6%,,)和低量(1%,3%,,)三档。国外球化剂中,,含量为0 5%,3%。,,含量的选取,要从国情和,,要发挥的作用来全面考虑。单纯从排除球化干扰元素,获得较多的球数出发,,,残=0 01%,0 02%即够,可以选用低,,球化剂。如果原铁水硫含量较高,或者铁水中有较多的,,,、〔,〕,需要由,,担当净化铁水,提高流动性,克服夹渣和皮下气孔等缺陷时,采用常量,,球化剂。介乎以上两种情况之间,则用中,,球化剂,铁水经过脱硫处理或感应炉熔化的铁水,属于此类。管理严格的现代化大量生产车间(如离心铸管、汽车铸件、铁模覆砂等)可以采用低,,球化剂。对于韧性要求严格的铸件,对于,,，铸件,对于铸态

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球铁件,建议采用中,,、低,,的球化剂。总之,,,量要根据炉料条件、铁水冶金质量、炉温和铸件使用要求等加以确定。

3、,,量,,和,,是球化剂中的基本成分,改变它们的含量能调整球化剂的密度和熔点。,,低,,高则熔点升高,密度增大。,,过于低(,,必高),球化剂难以熔解,而且这种球化剂在熔炼时,终点温度高,,,的烧失较大,所含,,,量可能较多。因此,稀土镁硅铁球化剂中,,量多取38%,44%。实践表明,该球化剂在1400,1500的铁水中熔解性能较好。当需多用球铁回炉料时,宜使用压制的低,,或“无,,”球化剂。

4、其它添加元素有时球化剂中另添加,,、,,、,,、,,和,,等元素。为获得珠光体基体,可配入,,或,,。,,可保证综合性能更高的珠光体球铁;,,球铁的σ,和δ稍逊,但生产费用较低。研究表明,球铁中少量的,,(0 005%,0 03%)与,,(0 01%,0 05%)配合能稳定珠光体量,改善石墨圆整性并防止大断面石墨的畸变。当铸态需得到铁素体基体时,可用低(中),,含,,球化剂或再配,,。据我们试验,,,有墨化作用,还可以促进,,的孕育效果,使石墨数增加20%,石墨更趋圆整,减少白口倾向,对生产铸态球铁和薄壁球铁有利。含,,球化剂的抗衰退时间较长,处理时溶吸性好而不渣化。含5%,6%,,的低,,含,,球化剂,十分适合于热模法生产离心球铁管。,,在一般球化剂中是限量元素。但,,能降低,,的蒸发,能与〔,〕、〔,〕生成高熔点反应物,附着于球化剂表面,缓和球化反应。因此,在电炉铁水条件下,采用低,,(5%,6%,,)高,,

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(2%,5%,,)的球化剂,可达到少污染和稳定生产的目的,,,高时,球化剂有一定的自孕育能力。这些结果,在我们的试验中已经得到证明。

三、关于铸态球铁用球化剂的提示

随着铸态球铁的扩大应用,出现了所谓铸态球铁用的球化剂,这是一种有别于普通,,,,,,,,合金的球化剂,其化学成分除,,和较低的,,外,尚另加有其它元素,在“球化剂的选用”一节中已有提及。然而,现在宣传上有一种过分强调球化剂在获得铸态球铁方面作用的倾向,以至于使企业,特别是乡镇企业,以为一用上该球化剂即可确保得到铸态球铁。其实,这是一种误解。铸态球铁的内涵是:(1)铸态无自由渗碳体,这是大前提;(2)基体中保证珠光体或铁素体有足够的含量。要达到以上两点,需要铁水化学成分、球化工艺和孕育工艺的综合配合。目前,国内铸态用球化剂,其成分的调整和某些元素的添加,不外乎控制基体组织和适度体现出一些孕育有利的作用。自由渗碳体的消除,尚需仰仗于有效的孕育工艺。球化剂的主要功能是使石墨球化,国外并不强求球化剂对获得铸态球铁的效用。最后应该指出,生产铸态珠光体球铁时,,,或,,等将随回炉料带入铁水。如若球化剂中,,或,,量固定,球化剂加入量不变,必将造成,,、,,的积累和波动。因此,这种在球铁化学成分和球化剂之间不协调的问题,应当引起注意。这也正是国外宁可在炉前加,,、,,,而不指定将,,、,,配入球化剂的原因。

稀土硅镁合金用于铸造的球化剂。其作用是使铸造铁水中的石墨球化，从而增强铸件的性能。主要成分：镁、少量稀土、硅及少量的钙和钡。其中的镁起主要的球化作用。 稀土硅镁合金中镁分为有效镁和无效镁，只有游离态（金属态）的镁为有效镁，在球化剂生产过程中镁烧损产生的氧化镁为无效镁。

壁厚会使球化衰退，给个论文给你：

厚大断面铸件专用球化剂、孕育剂的开发与应用

王万超

（宏德铸造材料有限公司 广州 510000）

随着我国进入WTO和工业飞速的发展，厚大断面球墨铸铁件如风力发电铸件、大功率柴油机曲轴、冶金轧辊铸件等的需求量不断增加，厚大断面球铁件在生产时，由于断面过厚，冷却速度缓慢，因而凝固时间过长，在铸件厚壁中心或热节处容易造成石墨畸变、球数减少、组织粗大、石墨飘浮、化学成分偏析和晶间碳化物等问题。因而导致铸件的机械性能下降，尤其是韧性更为明显，给大断面铸件的生产带来困难。因此我司依据中国特有的实际状况开发了厚大断面铸件专用球化剂、孕育剂。

1 球化剂

Mg使球墨圆整，对大断面球铁能减缓球化衰退，Mg阻碍石墨析出，残Mg量高，增加收缩和脆性，Mg易氧化，在铁水表面形成氧化膜，进入砂型易使铸件产生夹渣和皮下气孔。残Mg量应控制在保证球化的前提下越低越好，但我们考虑大件凝固时间长，应提高抗衰退能力，Mg量应高些，使最终铁液控制在005-006%。

RE是通过抵消干扰元素的有害作用，而间接地起球化作用，但在厚大铸件中，RE留量高容易造成碎块状石墨增多，我们一般控制在003%以下。为了提高抗衰退能力，我司特别设计专用球化剂，既可以保证起球化作用的Mg的含量，同时也可以保持较高的抗衰退能力，高碳孕育良好时，亦不会出现渗碳体。另外，这专用球化剂可使磷共晶减少并弥散，从而进一步提高球铁的延伸率。在球化处理时，为了提高镁的吸收率，控制反应速度及提高球化效果，采用特有的球化工艺。对球化处理的控制，主要是在反应速度上进行控制，控制球化反应时间在2-3分钟左右，综合范围15-25%，原则是低稀土，依据炉料的组成及纯净度调整其含量。

厚大断面铸件的特点是低温处理、低温浇注， Ca元素可以比常规产品较低，在冲天炉和电弧炉熔炼的条件下，可控制在20%以下，以适当地脱氧、脱硫，而在感应电炉条件下，Ca元素可以更低，因为我司的专用球化剂反应时比较平稳，同时Ca的溶解性差，很容易形成夹渣等铸造缺陷；因此，必须有针对性的成份考虑，一方面延缓球化衰退，另一方面促进异质形核。

厚大断面铸件专用球化剂的特色是：高镁、低稀土、低钙、低硅、适度的钡。

2 孕育剂

孕育剂要求具有强烈的促进石墨化作用，并能维持时间较长，吸收率高而稳定，所以孕育分为炉前孕育和瞬时孕育，两者缺一不可。炉前使用含Ba的防衰退，长效孕育剂，浇注随流使用特殊成分的孕育剂，主要是表面活性元素的应用，其中应用于风力发电铸件时配入适量Bi元素，即改善断面中心部位的球化状况，使得球径小，球数多，并能提高铁素体含量，提高铸态性能。当应用于大功率柴油机曲轴、冶金轧辊等珠光体型铸件时，配入适量Sb元素，即改善断面中心部位的球化状况，使得球径小，球数多，提高铸态性能。粒度根据铁水量而定，炉前使用一般有3-8mm和5-12mm的两种粒度，而随流使用一般有05-12mm和1-3mm的两种粒度。

3 专用球化剂、孕育剂在实际生产中的应用

31 在风力发电球铁件生产中的实际应用

风力发电球铁件的材质为欧洲标准EN-GJS-400-18LT，抗拉强度≥400Mpa，屈服强度≥240Mpa，延伸率≥18%，低温冲击值-20℃，三个试样平均值12 J/cm2，个别值允许9 J/cm2，铸件重量一般在10吨以上，壁厚大约在100-180mm渐变, 金相基体组织要求： 球化率应在90%以上；球状石墨数应大于100个/mm2；100%的铁素体，生产中选择高纯的原材料是非常必要的，原材料中的Si、Mn、S、P含量要少（Si<10%, Mn<02% S<002%, P<0025%），对Cu、Cr、Mo、Ti、Sn、V、W等一些合金元素要严格控制含量。钛对球化影响很大应加以控制在001%以下，钛高是我国生铁的特点,解决的方法是在炉料中配入一定比例的QIT生铁，来稀释铁水的钛含量，同时也稀释所有促进碳化物的正偏析元素，为增加铁素体的含量，添加适量的镍元素，同时消除低硅的副作用。化学成分方面，必须是低CE量，大致成分为：C32-34%，Si16-23%，Mn≤02%，S≤002%，P≤003%， Mg004-006%，RE≤003%，，以及适量Bi。

①炉料组成：国内生铁、20-30%的QIT生铁、废钢；

②原铁水成分：C32-34%、Si06-15%、Mn≤02%、S≤002%、P≤003%、Ni07%；

③球化剂与孕育剂的成分：

成分 Mg RE Ca Ba Si Bi

球化剂 60/70 20/30 10/20 适量 40/42

炉前孕育剂 适量 65/70

瞬时孕育剂 微量 适量 65/70 微量

备注：瞬时孕育剂中的微量RE是与Bi元素复合，起增加形核，细化石墨的作用；

④熔炼铁液共计125吨，15吨的铁水处理包；

⑤球化孕育处理过程：

球化处理前，用清渣剂进行扒渣处理，并进行原铁水成分化验。将15-35mm粒度的球化剂放入用15吨的处理包底的一侧的凹槽内，加入量11%，略加紧实，上面覆盖铁屑覆盖剂。铁水冲入另一侧，处理温度在1400℃-1450℃，冲入约2/3的铁水，进行球化处理，反应时间应在3分钟以上，待反应结束后将再冲入剩余1/3的铁水，同时将粒度为5-12mm炉前孕育剂随铁水流入冲入铁水包，加入量04%，进行铁水孕育，然后扒渣2-3次，用保温覆盖剂覆盖。

在铸件设置设置浇口杯，开设了2个浇口进行浇注，浇注温度：1320℃-1360℃，一边浇注，一边将粒度为1-3mm瞬时孕育剂通过特制的漏斗随流加入，加入量02%，依据浇注时间控制瞬时孕育剂的加入速度，浇注结束后在48小时，即铸件温度约500℃以下开箱。

⑥铸件成分结果：

C34%，Si22%，Mn015%，S0012%，P003%，残余Mg0051%，残余RE0025%；

⑦金相检测结果：球化等级2级，石墨大小6-7级，铁素体99%；

⑧机械性能检测结果：

抗拉强度432 Mpa、423 Mpa、428Mpa，平均4277 Mpa；屈服强度248 Mpa、2457 Mpa、253Mpa，平均2489 Mpa；延伸率192%、206%、196%，平均198%；低温冲击值-20℃，三个试样128、137、141 J/cm2,平均值135J/cm2；

32 在冶金轧辊铸件中应用

冶金轧辊铸件一般QT600-3，抗拉强度≥600Mpa，屈服强度≥370Mpa，延伸率≥3%，铸件壁厚大约在100mm以上, 金相基体组织要求： 球化级别应在2-3，石墨大小6-7级，75%以上的珠光体，20%左右的铁素体，允许极少数的碳化物，但应呈弥散状、棒状，颗粒状分布，生产的重点是强化孕育，多次孕育。

①国内生铁、回炉料以及废钢；

②熔炼铁液共计44吨，6吨的铁水处理包，铸件最大直径300mm，重量4吨；

③原铁水成分：

C32-34%、Si06-15%、Mn04-06%、S≤003%、P≤003%、Cu04%、Mo03%

④球化剂与孕育剂的成分：

成分 Mg RE Ca Ba Si Sb

球化剂 60/70 20/30 10/20 适量 40/42

炉前孕育剂 适量 65/70

瞬时孕育剂 微量 ≤20 适量 65/70 微量

瞬时孕育剂中的微量RE是与Sb元素复合，起增加形核，细化石墨的作用；

⑤球化孕育处理过程：

球化处理前，用清渣剂进行扒渣处理，并进行原铁水成分化验。将15-35mm粒度的球化剂放入用15吨的处理包底的一侧的凹槽内，加入量14%，略加紧实，上面覆盖铁屑覆盖剂，铁水冲入另一侧，处理温度在1400℃-1450℃，冲入75吨的铁水，进行球化处理，反应时间应在3分钟以上，待反应结束后将铁水包吊至5吨的电炉前，冲入5吨的铁水，同时将粒度为5-12mm炉前孕育剂随铁水流入冲入铁水包，加入量05%，进行铁水孕育，然后扒渣2-3次，用保温覆盖剂覆盖。

浇注温度：1350℃-1400℃，一边浇注，一边将粒度为1-3mm瞬时孕育剂通过特制的漏斗随流加入，加入量02%，依据浇注时间控制瞬时孕育剂的加入速度，浇注结束后在600℃左右开箱风冷。

⑥铸件成分结果：

C34%，Si16%，Mn046%，S0012%，P≤003%，残余Mg0051%，残余RE0026%；Cu04%、Mo03%

⑦金相检测结果：

球化等级2-3级、石墨大小6级、珠光体76%、铁素体22%、碳化物约2%，而且呈细条状、棒状，极少数呈颗粒状；

⑧机械性能检测结果：

抗拉强度653 Mpa、707 Mpa、698Mpa，平均686 Mpa；屈服强度443 Mpa、395 Mpa、403Mpa，平均4137 Mpa；延伸率32%、36%、37%，平均35%；

4 应用过程中的分析与总结

(1) 应选用纯净度高的炉料，铁液中杂质越少越好；

(2) 铁水成分方面：生产风力发电铸件时，控制要点是低CE、低Mn、S、P以及尽可能低的Cu、Cr、Mo、Ti、Sn、V等，残余Mg要高、残余RE要低；生产厚大断面珠光体铸件时，控制要点是低CE、低S、P、Cr、Ti、Sn、V等，残余Mg要高、残余RE比风力发电铸件略高，适量的的Mn 、Cu、Mo等元素；

(3) 球化处理方面：低温处理、低温浇注、多次孕育、瞬时孕育是关键；

(4) 厚大断面铸件专用球化剂、孕育剂比使用单一的轻稀土球化剂以及常规孕育如硅铁，球化率、石墨数量提高，尤其是中心部位的石墨畸变几率大大减少，组织相对致密，铸件综合机械性能相应提高；

(5) 厚大断面铸件专用球化剂、孕育剂是技术组合型配套使用，不得单一使用，否则将严重影响使用效果。

孕育处理原铁水的化学成分有什么要求

球墨铸铁的成分和灰铸铁最大的区别就是S、P含量低（尤其是硫含量）,在者,处理前的铁水成分要求是“高碳、低硅”因此,球墨铸铁原始铁水成分大致是,碳：≥36,硅：≥20,锰05左右,硫≤003,磷≤01

球墨铸铁的处理过程国内大多采用“冲入法”,过程大致如下：原铁水-加入球化剂-球化完毕后-孕育处理-浇注球化剂一般是稀土镁合金

熔炼用原生铁一般为15#、20#要求含硫磷一定要低