铸铁件配料方法

1、铸铁件配料方法，及镒铁铭铁加入量配比HT250是珠光体灰铸铁。化学成分：碳 C : 3.16 3.30硅 Si: 1.79 1.93钮 Mn : 0.89 1.04硫 S : 0.094 0.125磷 P : 0.120 0.170根据化学成分考虑原料的成分及烧损就可以知道配料了影响铸铁、铸钢件组织和性能的因素，有化学成分、孕育（变质）处理、冷却速度、炉料的“遗 传性”、铁水过热温度等，在这几个因素中，化学成分含量的高低对铸件物理性能的影响相对 更大些，而且是第一因素。所以在生产过程中，根据铸件物理性能的要求，正确的配料或调料， 严格控制材质的各化学成分含量尤为重要。在生产实践中，作为冶炼技术

2、人员和炉工来说，配料和调料应该是熟练掌握的一般性技术问题。但是对予刚毕业的学生和大多数炉工来说，欲能系统、灵活的掌握，也确非易事。要想控制铸件的化学成分与配料，必须事先了解以下几下问题：1、铸件的目标化学成分。2、库存各种金属炉料的化学成分。3、各种炉料在冶炼过程中化学成分的增减变化率。4、配料方法。一、目标化学成分现在大部分铸件，根据其牌号要求的不同，国标中已做出了相应的要求，从铸造手册中即可查到。但是随着科技的进步，根据铸件的服役状况，市场需要更多物理性能各不相同的铸件，并对铸件的综合性能质量提出了更高的要求，科研单位也不断研究出新材质而取代旧材质，例如某水泥研究设计院研究的“中碳多元合金

3、钢”，成功的代替了原需进口的球磨机衬板，代替了高锰钢，用该材质生产直径62.4甚至直径小4.2的中大型球磨机衬板上，降低了生产成本，取得了良好的经济效益。另外，如某厂生产出口国外石油钻井用的泥浆泵高铭双金属缸套及采石场600 X900破碎机用的锤头，都是超高铬铸铁，这些材质的详细化学成分要求，在铸造手册中是查不到的。在接受生产绪如上述产品时，如果自己没有完全掌握铸件化学成分要求，以及没有详细了解铸件的服役状况时，应让用户提供尽可能详细的化学成分要求范围及热处理工艺。当然作为生产厂家来说，必须尽多详细掌握自己产品所要求的化学成分范围及物理性能。以便生产出用户满意的优质产品。总之在生产配料之前，应

4、了解所产铸件的目标化学成分，做到心中有数。二、原材料的化学成分原材料的化学成分，指的是投炉所用的新生铁、废钢、回炉料的主要化学成分，以及硅铁、锰铁等铁合金的牌号或化学成分含量。三、在冶炼过程中化学成分的增减变化要想掌握各种炉料在冶炼过程中化学成分的变化规律，将是一个较为复杂的问题。冶炼设备的不同，如冲天炉（热、冷风）三节炉，中频感应电炉等，其化学成分的变化都各不相同。即便是同一个炉子，因修炉所用材料的不同，以及操作方法的不同，冶炼过程中化学成分的变化也不相同。以冲天炉为例，热风与冷风，风压的高低，风眼直径的大小，焦碳质量及块度的大小，修炉衬材料是酸性，中性或是碱性，对材质化学成分的变化都不尽相

5、同。1 、碳量的变化碳量的变化大体上可分为四种：（ 1 ）炉料中含碳量高低的不同，碳量的增减率不同。（ 2 ）炉料中硅、锰含量高低对碳量的影响。（ 3 ）炉温高低和炉气氧化性强弱对碳量的影响。（ 4）其它因素。（ 1 ）炉料的平均含碳愈低，碳向金属中的溶解度愈大，铁水就会发生增碳，废钢用量越大，这种现象越明显。炉料中平均含碳量愈高（例如在3.6% 以上），铁水从焦炭中吸收碳量愈少，而碳的氧化烧损增加，铁水含碳量不仅不增加反而减少。如果炉料中的含碳量高达3.63.8%时，冶炼中铁水的含碳量就基本不再变化了。（ 2 ）铁水中含硅量越高，增碳量越少，这是因为硅可以溶解于铁内，降低了碳在铁中的溶解 度

6、。锰则相反，含锰量增加时，铁水增碳量也有所增加。（ 3 ）加大焦炭用量，或者使用的焦炭块度小，都会使增碳量加大，这是由于增加了铁水与焦炭的接触时间和接触面积。铁料熔化成铁水滴下落，当流经赤热的底焦时，焦炭中的碳会慢慢溶到铁水滴中去，使铁水含碳量增加，这叫作增碳作用。这种作用主要发生在过热区和炉缸区。铁水与焦炭接触的时间越长，接触面积越大，温度越高，铁水增碳就越多。冲天炉设有前炉，因为铁水能及时从炉缸中流入前炉，所以增碳较少。搀炉无前炉缸，铁水只能存在炉锅内而与焦炭接触的机率多，所以增碳量就越较大。炉内温度升高会促使碳更快更多地溶解在铁水中，使增碳显著。因此，如果其它条件不变而采用热风冲天炉，就

7、会因为提高了炉内温度，使增碳量加大。在炉内还存在着使碳减少的因素，如铁水滴接近风口，或者风量很大，风压很高时，炉气中的氧会氧化铁水而使含碳量减少（或称脱碳）。增加风量，提高铁水温度，也会促使增碳。但是增加风量后，由于加强了铁水氧化，又有促使脱碳的作用，不过，在这种状态下，脱碳作用大于增碳作用。（ 4）除以上因素之外，还有其它具体因素也影响着碳量。提高底焦高度，铁水的过热路程延长，铁水温度提高的同时，也促使了碳向铁水中的溶解。因此，底焦高度过高时，铸铁的增碳量也大。如果炉底高度垫的高，铁水下落流经的路程短，铁水及时流入前炉缸，减少了与焦炭的接触时间，增碳率就小。反之增碳量就大。炉料过碎小而且配用

8、量大时，易出现熔化速度快、铁水下落快、增碳量很小的现象。伴随着这种现象的同时，铸铁件也易出现白口缺陷。在用冲天炉冶炼时，增碳和减碳这两个矛盾着过程，是同时进行的，影响含碳量的因素太多，很难精密的确定。用中频感应电炉冶炼时，无论是酸性、中性、或者是碱性炉，对碳量均有烧损。如果操作不当，碳量的烧损更大，当炉温达到浇注温度时，应及时降低功率，保温浇注。金属液在炉内随着高温时间的延长，碳的烧损量增大，自发晶核减少，应添加增碳剂并加入接力脱氧剂。2 、硅量的变化硅量的变化，主要取决于两个因素，（ 1 ）炉衬的属性（酸性、中性或碱性）。（ 2 ）炉温的高低以及在炉内的停留时间。用石英砂（SiO2 ）作修炉

9、料，即用酸性炉冶炼钢铁时。硅量的烧损不明显，如果颗粒细小的石英砂或石英粉用量大时，硅量不但不减少，反而会增加。用镁砂（碱性）或铝钒土（中性）修炉衬时，硅的烧损量就大，其烧损率一般可按10 15%计算，硅铁合金中硅的烧损率还要更高一些。3 、锰量的烧损无论在任何炉中冶炼，锰量均有烧损，炉温越高，金属液在炉中的停留时间越长，铁水含硫量越高，锰的烧损率就越高，其烧损率一般按15 25% 计算，锰铁合金中锰的烧损率还要更高一些。在冶炼过程中，除铜、钼等元素烧损量极少，在配料时可以不考虑其烧损率，其它元素都有不同程度的烧损。四、配料配料前在选择原材料时，即要照顾到铸件的质量要求，还要注意到各材料的价格，

10、以及库存量，尽可能多的利用本厂的回炉料、废钢、废杂铁，以降低库存积压和降低铸件的生产成本。配料方法及工式，除碳的配料计算方法是两个以上外，其它元素的配比计算方法，均是累积法。1 、碳的计算工式一、C=1.8%+CL 2式中C铁水的含碳量（%）CL 炉料中的平均含碳量（ %）1.8% 在用冲天炉冶炼时，炉料经预热、熔化、过热、还原过程中，脱碳量和增碳量的（估算）中间值。该式只适应用于冲天炉碳量的计算，不适用于电炉配料的计算，且为了计算结果符合本单位设备的冶炼情况，1.8% 系数须根据多次熔炼经验的修正选取。例如： HT250 牌号灰铸铁的含碳量为3.1 3.4%，所用新生铁的含碳量3.8% ，回

11、炉料的含碳量 3.2%，废钢的含碳量0.4%。估算配比，新生铁加入量40% ，回炉料加入量35% ，废钢加入量25% 。C=1.8%+3.8 X0.4+3.2 X0.35+0.4 X0.25 2 X100%=3.17%2 、累积计算法 就是将按比例投入的各种炉料，各自代入成分的量，相加在一起，把冶炼过程中的增减率计算在其中，再调整到目标成分的范围，该计算方法适应于冲天炉的配料，也适应于电炉的配料。当然每次配料，不可能一次配料计算成功，需多次调整配料比，方能达到理想，对于初掌握者来说，尤其是这样。3 、碳的计算方法三，列方程式该配料方法的优点是，在掌握了冲天炉增碳率之后，可一次配料成功，不需要试

12、调配几次。原材料的化学成分含量如表二所示；铸件材质HT200 ，各化学成分要求范围如表三所示；冲天炉增碳率为10% 。先确定回炉料的加入量为40% ，回炉料代入碳：3.2 % X0.4=1.28%总入炉料应代入碳（即未增碳10% 以前的量）：3.3 % （要求碳量中线）1+10% （增碳量）«=2.91%生铁和废钢共需代入碳：2.91%-1.28%=1.63%列方程式：设生铁加入量为x3.5 % （生铁含碳量）X x+0.4% （废钢含碳量）X （1-40%）-x=1.63% x=45%废钢加入量：（1 40%） 45%= 15%以上配料，碳达到了预期目的，但硅、锰仍达不到要求，需要

13、补加硅铁和锰铁，补加硅铁、锰铁及其它任何铁合金，均可用下式求得。补加量（）=要求%合金含量乂收得率%X100%目标中线硅含量是1.95，炉料中代入硅是1.37，还差0.58的硅量，需要添加硅铁来补充其差，硅铁的需补加量即可用上式算出。硅铁 7 5 # 补加量（） =0.58% 75% X0.8X100%M%目标中线钮含量应是0.8%,炉料代入的钮是0.56 8 %,还差0.232的钮量，需添加钻铁来补 充。钻铁 6 5 # 补加量（） = 0.232% 65% X0.75 X100%25%在生产普通铸铁或者普通钢时，掌握了以上方法基本可以指导生产了，但是，在生产合金钢，特别是高合金钢时，还要考

14、虑到，为保证材质有足够的合金成分含量，在添加铁合金时，随之 而代入的其它成分，另外还要考虑到如何降低生产成本。在配料过程中，铬含量取中线5%， 就需要加入上表两类铬铁共计8%（因为低碳铬铁和高碳铬铁的含铬量接近，所以先混在一起计算其加入量），才能接近中线要求。由于铬铁中含有一定量的碳和硅，加入8%铬铁的同时，势必引起碳和硅的增加。另外，在保证铬含量5%时，如果全部用高碳铬铁，碳量必超。如果全部用低碳铬铁，再用增碳剂调碳，又会因为低碳铬铁的价格比高碳铬铁的价格高的太多，而使生产成本上升。在保证化学成分合格又要降低生产成本的情况下，采用低碳铬铁和高碳铬铁的搭配使用。在实际生产中，当炉前化验结果出来

15、后（碳、硅），要想很快的正确的搭配投料比，确有一定困难，而且往往容易忙中出错，所以要不断总结经验， 作到熟中生巧。为了便于配料，我们列制一个如表五的常规配料表，操作起来就方便、快捷、准确了。在了解上述配料基本知识和注意事项之后，虽然可以指导生产了。但是，想要使自己的产品质量更加稳定，使铸件化学成分稳定在最佳含量范围内，从而达到铸件最佳物理性能的匹配，作到物尽其用，还是不足到，还要进一步了解，并懂理以下因素：（ 1 ）即便是同一材质要求的铸件，由于铸件自身几何形状不同，以及铸件服役工况条件的差异，而有意把其中某个成分控制在上线，或某个成分应控制在下线。例如球磨机的一仓衬板与二仓衬板或隔仓板。一仓

16、衬板在服役工作时所承受的冲击力较大，而二仓衬板所承受的冲击力相对较小。大直径球磨机衬板所承受的冲击力就大，而小直径球磨机衬板所承受的冲击力就小。即便要求都是“中碳多元合金钢”材质，但是在配料作业中，前者的碳量有意识的取下线，提高其冲击韧性，防止工件断裂而失效。后者的碳量则应取上线，而提高其硬度，增强抗磨损能力。隔仓板由于其几何形状复杂，厚薄悬殊大，孔多体长，自身产生应力较大，虽然承受的冲击荷较小，其含碳量也应有意识的取下线。2 ）根据铸件的服役状况，什么样的铸件应取什么样的金相，哪个成分的高低，对材质金相 有什么样的影响？能引起材质综合物理性产生什么样的变化？都应作到心中有数。例如油田钻井用的

17、泥桨泵高铭双金属缸套的内套和采石厂用的破碎机锤头，它们的材质都是高 铭铸铁，其主要成分见表一，由于它们的工况条件各不相同，在控制其化学成分的上下线时就 存在有一定的差异。如碳和钮，在高铭铸铁中，碳含量高金相组织中的碳化物量多，材质相对 硬度高耐磨性好而韧性降低。钮在高铭铸铁中起到稳定奥氏体的作用，我们知道，奥氏体是个 软相，硬度低而韧性好，只有在强冲击磨损条件下才发生相变，才能使硬度提高耐磨损性能良 好。泥桨泵缸套的内套，主要承受的是滑动磨损，几乎不存在冲击磨损，对材质的硬度要求高 而对韧性要求相对较低些，所以其含碳量应控制在中上线，而钮含量应控制在中下线。破碎机 锤头的情况就不同了，工作中承

18、受着强冲击磨损，对材质的冲击韧性及硬度要求都高，而耐磨 性和冲击韧性又是一对矛盾，有时还不得不顾此失彼，为了实现材质冲击韧性和硬度的最佳配 合，需要弄清诸多因素存在间的相互关系，此处不再赘谈。就仅对高铭锤头材质中碳和锐量来 说，碳含量应适当取中下线，而钮含量应取其中上线。炉前调整化学成分（即调料）由于低谷电价低，而焦炭价格不断上升，另处，随着科学技术的不断进步，对铸件质量要求越 来越高，对铸件化学成分的控制也越来越严格，所以越来越多的厂家选用中频电炉生产铸件。在市场竞争中，为了降低生产成本，有用粒子钢或废钢加增碳剂来生产球铁，用废杂钢生产铸 钢件，这就要求炉工和炉前技术人员掌握调整成分即调料的

19、技术。调料仍按上述的配料工式，只是应用起来速度较慢。如果工式的计算过程全部理解了，其实在 生产过程中无需用笔，通过口算、心算就可以解决问题。以一吨电炉调硅含量为例如果终硅要求含量是1.8%，炉前化验是1.3%，还要补加0.5%的硅，补充硅含量用的是硅铁，需要加多少硅铁？把硅铁的含硅量按 70%计算，（硅铁7 5 #真实含硅量大都达不到75% ,还有烧损率）心算时把70%念作0.7,乘多少（即加入量）接近于0.5%的0.5呢？心算“七七得四十九”，硅铁加入量按 0.7%时带入硅是0.49% ，接近于0.5%，为了成分更准确些，无非是在称硅铁时，适当多称几两即可。如果需要补加0.2%的硅，心算“三

20、七得二H一”，加入0.3%的硅铁就可以了。心算的工式可以这样排列： 合金含量XX （加入量）=需要补加量“熟能生巧”，经常总结经验，用增碳剂或生铁如何提高碳，用废钢如何降碳，都可以通过心算或者口算一次搞定。另外在熔炼操作中，为了便于准确的调整、控制各元素的含量，对没有化验前原铁、钢水的成分含量，也要作到心中有数不同对待，如：铸钢的含碳量有意识的往中、下线上靠近，不要使其超高，因为调整铸钢的含碳量是“提高容易降低难”，如果原钢水含碳量低，稍加点新生铁就把碳提上去了，甚至不需要再化验就可以直接出钢。如果是原钢水含碳量过高需要降碳，一般工厂通常采用的措施是：添加低碳的薄皮料往下降碳，不易控制和掌握，

21、往往还需要二次化验；铸铁的含碳量应是有意识的往中、上线上靠近，不要使其含量过低，这是因为调整铸铁的含碳量是“降低容易提高难”，如果原铁水含碳量过高，稍加点废钢就可以把碳降下去。如果是原铁水含碳量过低需要往上提碳，那就困难了，通常采用的措施是：1.添加新生铁；由于新生铁的含碳量与铁水的含碳量悬殊不大，要把碳提上去需要加大量的新生铁，往往调碳的时候炉内铁液已经较满，加入大量的新生铁炉膛可能容纳不下。2.添加增碳剂；我们知道：增碳剂的熔点很高，增碳剂在炉内不是熔化后被铁水吸收的，而是被铁水包围侵蚀吸收的，通常增碳剂随炉料一起加入，增碳剂的吸收率高，如果增碳剂漂浮在铁水表面，其吸收率很低，且不易控制和

22、掌握，往往还需要采取一些措施。除上述之外，还应有炉前三角试片的观察分析能力，例如，同样的 HT200或HT250 ,但由于 铸件的大小，厚薄不同，要求各成分含量的高低就不同，特别是用大型冲天炉，浇注生产体积 大小不同的铸件，仅靠炉后配料控制铁水的化学成分含量，是不能满足各种铸件结晶组织和物 理性能要求的。在这种情况下，炉前观察分析三角试片尤为重要，例如；当浇注薄壁铸件时， 三角试片的白口深度，比以往观察（经验）的大时，就要及时住包中适量加硅铁，进行调补。当浇注厚大铸件时，如果三角试片的白口深度过小，就要及时往浇包中加入适量的钮铁。还要 总结掌握，通过观察三角试片铁水的翻花花纹，来分析判断铁水性

23、能的经验，以便尽早的及时 采取措施。近年来为减轻汽车重量，采用高强度钢较多。铸铁炉料中，高强度钢的比例也增加了。与普通 钢相比，高强度钢含钮量多，致使铸铁含钮量增加。需要知道钻对铁素体球墨铸铁的各种影响。钮是稳定珠光体元素，铁素体球墨铸铁受钻的影响，会不会降低伸长率或恶化加工性能。 为此， 研究了添加硫化物1）、氧化物2）脱钮，吹入空气脱钮3）,或者添加稀土 4）消除钻的有害 作用。FCD450（相当QT450）铁素体球墨铸铁大型厚壁铸件的生产受到上述炉料条件影响，需要知道 钮对厚壁球墨铸铁件材质的影响及对策。 目前有关此问题的研究报告很少。 本文以FCD450为 对象，研究不同含钮量和壁厚的

24、球墨铸铁件中组织对机械性能的影响。2.实验方法采用生铁、含锰废钢、硅铁、锰铁、增碳剂做炉料，用10 吨工频炉熔化铁液。原铁液含锰量1500kg, 都在包0.3%，添加锰铁以获得含锰0.6%、 0.9%、 1.5% 的铁液。每种含锰量的铁液内用硅铁孕育，用硅铁镁稀土合金球化处理。是最终目标化学成分。表 1 目标化学成分（质量% ）Mn0.3%CSiMnPSFe3.52.60.30.030.03其余/、AI、0.6Mn0.6%Mn0.9%0.9Mn1.5%1.5包内球化孕育处理后，在自硬树脂砂型于1623K浇注直径25mm,长 250mm试棒及尺寸测定园棒试100 X100 X500mm、300

25、X300 X500mm、500 X500 X500mm 的厚壁楔型试块块和厚壁楔形试块的温度，规定1523K 到共晶温度的温度变化速度为冷却速度。测出直径25mm,长250mm 试棒的冷却速度为1.90K/s , 100 X100 X500mm 楔型试块冷却速度为0.22K/s,300 X300 X500mm 楔型试块冷却速度为0.12K/s,500 X500 X500mm 楔型试块冷却 速度为 0.08K/s 。从园棒试块和厚壁楔形试块切取试样加工成JIS Z 2201 规定的 4 号拉伸试样，测定抗拉强度和伸长率。在拉伸试样旁取样观察金相组织，测定硬度。用金相显微镜放大50 倍和 100

26、倍观察5 个视野，测定石墨球径、石墨球数、球化率和珠光体面积率。对含锰量0.9%的各种壁厚试样用电子探针分析仪做面分析和线分析，了解锰的分布状况。用X 线衍射做相分析。通过热处理调整基体组织，研究基体组织和石墨对机械性能的影响。从含钮量0.3%、0.9%的500 X500 X500mm 厚壁楔形试块切取直径26mm长度220mm 圆棒，用电炉对其进行热处 理。从1173K缓慢冷却到1023K ,使厚大试块切取的圆棒热处理后获得的珠光体面积率和同 一含钮量的铸态圆棒试样的珠光体面积率相同。热处理试样的石墨组织和热处理前相比，没有 大的变化。从热处理试样切取4号拉伸试样，测定抗拉强度和伸长率，在拉

27、伸试样旁测定硬度 和观察金相组织。用珠光体面积率相同的铸态圆棒和热处理圆棒进行比较，研究石墨组织的影 响。用同一个厚壁楔形试块切取的珠光体面积率不同的铸态试棒和热处理试棒进行比较，研究 基体组织的影响。增碳剂的选择及使用一、合成铸铁有个重要参数易忽视近年来，铸件市场竞争激烈，而铸件质量要求越来越高，价格却是低来越低，而对企业的环保要求也越来越严格，所以在很多地方，已用感应电炉取代冲天炉熔化铁液。从原材料的价格上来说，由于工业发达国家的废钢供应充足，我国废钢在社会上沉淀存留量较多，废钢价格比新生铁价格低的多，所以这几年广泛采用废钢加增碳剂的方法生产铸铁， 即“合成铸铁”。在生产过程中如果工艺操作

28、正确，不但铸铁的化学成分和温度便于控制，还可 以提高铸件的综合物理性能，同时也可以降低铸件的生产成本。在合成铸铁技术不断发展、不断完善的过程中，废钢的加入量也越来越多，从最初的少量加入，现已经增加到80%,电炉熔炼铸铁不像冲天炉那样有增碳源， 为了得到合格的含碳量，添加增碳剂是必不可少的措施，这样增碳剂的选择和使用方法，对改善铸铁组织、提高铸铁的综合物理性能，是至关重要的问题。二、增碳剂的选择增碳剂的种类很多，可以用作铸铁增碳剂的材料也很多，但质量悬殊很大，价格差也很大，在保证铸件质量的前提下，应根据企业产品的特点和质量要求，正确选择增碳剂。增碳剂的种类很多，根据大多数工厂的使用情况，仅扼要介

29、绍两种常用的增碳剂：1 .人造石墨在常用的增碳剂中，人造石墨是品质最好的增碳剂。制造人造石墨的主要原料是粉状的优质煅烧石油焦，在其中加入少量其他辅料。原料配齐后压制成形，然后经25003000 C、非氧化性气氛中处理，使之石墨化。经高温处理后，灰 分、硫、气体含量都大幅度减少。由于其生产工序多及生产周期较长，所以价格较高。铸造厂常用的人造石墨增碳剂，大都是制造石墨电极时的切屑，废旧电极和石墨块等循环利用的材料。2 .石油焦石油焦是目前广泛使用的增碳剂。石油焦是精炼原油得到的副产品。原油经过常压蒸储或减压蒸储得到的油渣及石油沥青, 都可以作为制造石油焦的原料，再经焦化后就得到生石油焦。生石油焦中

30、的杂质含量高，不能直接用作增碳剂，必须先经过煨烧处理。石油焦的煨烧是为了脱除硫、水分和挥发物。将生石油焦在12001350 C煨烧，可以使其成为基本纯净的碳。各种石油焦制品的成分列于表1 (供参考)。除此之外，还有天然石墨以及焦炭和无烟煤，由于在合成铸铁中很少使用，故不做介绍有资料介绍：(1)普通煨烧石油焦增碳剂，具因为没有经过高温煨烧，可能煨烧温度偏低，时间偏短。氮含量一般在9000Ppm 左右，硫含量也高。在白纸上无法画出清晰的痕迹。(2)高温煨烧石油焦增碳剂，氮含量在 300500Ppm ,硫比前者低很多。在白纸上可 以留下清楚痕迹。(3)质量最好的高温煨烧石油焦增碳剂，氮含量在 100

31、Ppm 。硫比前者更低。在白纸上 可以留下清晰痕迹，手感舒适，就像 6B铅笔一样。根据笔者到过几个企业所知，很多工厂在购买增碳剂时，一般注意的：一是增碳剂的价格; 二是增碳剂中的固定碳、硫、灰分、挥发分、水分的含量，虽然这些对稳定产品质量和降低生 产成本固然很重要，但往往忽视了一个重要参数，那就是增碳剂中的氮含量。氮在铸铁中的作用具有两面性：一般认为当氮含量在70120Ppm时，氮具有稳定珠光体、提高铸铁力学性能的作用；当铸铁的含氮量超过临界点（一般认为约140Ppm ）时，就会 使铸件产生氮气孔。虽然国外很多企业尤其是近年日本的很多企业，要求铸铁的氮含量在60120Ppm ,钛含量要求小于0

32、.025%。但是，氮毕竟是惰性气体，通常氮以三种形态存在于铸铁中：溶于 液态或固态铸铁中。与铁液中的元素形成氮化物。从铁液中析出，以单质气体的形式存在， 形成气孔。有资料介绍，炉料中废钢的使用量为15%时，铸铁中的氮含量为0.003%0.005% ; 炉料中废钢的使用量为50%时，铸铁中的氮含量约为0.008%0.012% ;炉料全部为废钢时， 氮含量可能高达0.014%以上。由于废钢的加入量不断增加，增碳剂的加入量也不断增加，所 以必须重视增碳剂中的氮含量。为了避免铸件出现气孔缺陷，在购买增碳剂时，一定要选购含 氮量低的品种，如有可能，应该查增碳剂的中的氮含量。现在，不要说增碳剂中的氮含量，

33、就 是铸铁中的氮含量，很多企业都不能准确地分析出来。根据笔者的经验，在购买增碳剂时，要 购买大型企业的产品，可以在购买前到生产厂家去考察，到已经使用过的用户里去了解，一旦 使用后铸件质量稳定，就不要轻易更换供应商。即便是固定的供应商，在又一次批量进货时， 也要先试用几炉，确定对铸件质量没有影响时，再正常使用。我公司和驻马店某企业长期以来一直使用舞钢市某公司生产的增碳剂，产品质量很稳定， 后间断使用SD某公司生产的增碳剂，铸件加工后成批出现气孔，严重时铸件落砂后就可以发 现。金相分析：气孔周围没有石墨，边沿白亮，呈“贫碳”现象。与“埃肯国际贸易（上海） 有限公司”提供的金相图谱相对比，应该属于氮

34、气孔。表2为出现气孔炉次的化验结果。、增碳剂的使用方法影响增碳剂吸收的因素有：（ 1 ）增碳剂的自身质量。（ 2 ）铁液的含碳量一般情况下，铁液的含碳量越低，增碳剂的吸收率越高，当原铁液的 wC 在 3.6%以上时，再往上增碳就困难了。（ 3 ）铁液的含硅量原铁液中的硅越高，越影响增碳剂的吸收，这是因为硅具有排碳作用，降低了碳在铁液中的溶解度。（ 4）铁液的含锰量原铁液中的锰含量高，有利于增碳剂的吸收。有资料介绍，初始碳量每增加0.1%，增碳剂吸收率可降低1%2%;硅量每增加0.11% , 增碳剂吸收率可降3%4%;硫量每增加0.1%，增碳剂吸收率可降低1%2%;钻量每增加 0.1% ,增碳剂

35、吸收率可提高2%3%。由此可见，当铁液中初始碳含量高时，在一定的溶解极 限下 , 增碳剂的吸收速度慢,吸收量少, 烧损相对较多, 增碳剂吸收率低。当铁液初始碳含量较低时 , 情况相反。另外 , 铁液中硅和硫阻碍碳的吸收, 降低增碳剂的吸收率。而锰元素有助于碳的吸收 , 提高增碳剂吸收率。就影响程度而言, 硅最大 , 锰次之 , 碳、硫影响较小。因此, 在实际生产过程中, 应先增锰, 再增碳 , 最后增硅。（ 5 ）炉料和铁液质量（是否严重氧化）。（ 6）炉工操作增碳剂还没有被吸收，就不停的往外挑渣，把增碳剂和熔渣一起挑出来。（ 7 ）加入时间及加入方法增碳剂不要先加入炉底。由于增碳剂的熔点高，

36、其是依靠铁液的包围被缓慢地分解吸收的，所以如果直接加入炉底，不但会延长增碳剂的分解时间，集聚的高温还可以把炉底烧成海绵状，把炉底烧穿。因此，应在炉底有少量铁液时，增碳剂随废钢起加入，力争在炉料加入3/5时，把计算的增碳剂加入完毕(8)炉温控制 在正常的生产条件下，铁液温度较高，则碳较易溶于铁液，增碳效率因而较高。用废钢加增碳剂生产合成铸铁，在选用增碳剂时，要根据废钢的加入量来选择增碳剂，如 果废钢的加入量少，可以选择含氮量适当高的增碳剂；如果废钢的加入量多，可以选择含氮量 低的增碳剂。优质的增碳剂，不但具有增碳作用，还具有对铁液的孕育作用。由于氮毕竟是气 体，且不易化验和控制，所以在购买增碳剂

37、时，力争购买含氮量低的增碳剂为好。灰铁铸造加废钢的比例与增碳剂的关系及含氮量 对灰铁铸造的影响，符废钢的分类与选择。灰铁废钢的加入量要根据各生产厂对废钢纯净度和对成本的酷毙而定。受生铁成本价居高不下 的影响。现在许多企业基本不使用生铁，铸造中全部采用废钢加一部分的回炉料。而大部分的 企业是将废钢的加入量控制在 40%左右。由废钢原料进灰铁的铸造生产，增碳是工艺中重中之重。所以，选择与废钢类型相匹配增碳剂 就显得尤为重要。现在市场中的增碳剂质量参次不齐。好的增碳剂能起到稳定增碳、促进吸收 的效果。但是增碳的比例，则要根据废钢成份而定。增碳剂在灰铁铸造中需要注意的事项1.增碳剂的成分，应该以氮含量

38、的成分多少来区分。以感应炉加入50-60%以上的废钢，熔炼合成铸铁而论，废钢加入量越大，铁水氮含量也越大。由于合成铸铁铁液中的钛、铅、睇等 有害元素低，所以应该使用低氮的增碳剂。如果增碳剂氮含量较高，则容易使铸件出现氮气孔。 一般而言，低端增碳剂含氮都比较高。由于铁水中钛的含量很低，不可能用Ti 消耗大量的氮，使铸件容易因为氮含量太高而出现氮气孔，裂隙状氮气孔或者有关缺陷。这种现象，已经在我以前工作过的单位发生，许多专家在其发表的文章中也谈过，增碳剂质量不好带给他们的重大损失，特别强调合成铸铁熔炼，关键在使用质量好的，氮含量低的煅烧石油焦。很多铸造朋友以为，增碳剂硫量较高，不会影响普通灰铁（孕

39、育铸铁）的质量，但是增碳剂硫量高，伴随着其中的氮也会很高，带来质量问题。2. 国际上增碳剂标牌注名只有高氮，中氮，低氮三种之分，增碳剂的氮含量是非常重要的指标！目前国内对铸造使用增碳剂尚没有建立标准，普通煤，没有煅烧的石油焦氮含量很高，一般超过 500-4000PPM （ 0.05-0.40% ）。经过高温煅烧的石油焦，氮含量一般小于300PPM ，但是供应商生产增碳剂时，煅烧温度等等控制措施不同，氮含量也有不同，特别是氮含量的检测，很多工厂不具备，造成工厂验收比较盲目，只是看碳的石墨化成度，以增碳剂颗粒在白纸上书写，手感舒适，笔画清晰与否来判断。最好的石油焦增碳剂氮含量小于100PPM 。3

40、. 当然各种增碳剂在国内还在逐步适应，特别是高氮增碳剂，牵涉铸件成本，也在大量使用，石墨化不好的石油焦，精煤等等，这些低端产品针对什么铸铁熔炼使用？是否是高含钛铸铁使用？还是铁水在熔炼保温中，气体排出？还需要今后逐步获得经验。石墨化不好的增碳剂，加入铁水，一是吸收率低，（只达40-60% ），二是吸收速度慢，三是炉内产生渣子多。容易使铁水氮含量超标，产生氮气孔。有时没有出现大量气孔缺陷，其中原因，估计与铁水中熟，镐等元素有关，这些元素与氮亲和力较强，希望大家注意，逐步总结经验。4. 增碳剂的加入方法，在做合成铸铁时，增碳剂加入量很大，在电炉熔炼加料前期或中期都可以加入，和废钢同时加入，同时配合

41、加入碳化硅。其中牵涉到熔炼后期加入量，起到预处理，增加石墨核心作用，这时必须加入氮含量低的增碳剂，加入量最好不要太多，不要超过0.2% ，避免石墨粗大。最后补充增碳剂，理想铁水温度在1500 度左右，加在扒净渣子的干净液面，几分钟之后，温度合适就可以出炉，不要理会液面没有吸收的残余增碳剂，因为它在出炉铁水的冲击搅拌过程中，也可以起到孕育作用。5. 氮含量高的增碳剂，在熔炼灰铁铁水时，极易产生氮气孔缺陷，对球铁铁水，氮气孔缺陷 也有出现，几率比灰铁较低，估计是因为球化剂里面有稀土等除气元素起了作用。关于灰铸铁中的氮含量问题1. 03 年开始，日本人对冲天炉熔炼灰铁300 铁水，要求不定期检测氮含

42、量，当时检测的氮含量一般在100-120PPM 。为什么日本人检测氮？当时很多中国铸造人都不清楚，很盲目。2. 06 年初，日本工厂新建工厂开始试生产，使用感应电炉熔炼，而老厂依然使用冲天炉熔炼。在新厂的整个试生产期间，电炉使用的生铁，废钢等原材料与老厂完全一样，成分控制也基本相同，但是灰铁300 力学性能却低于老厂冲天炉的性能。3. 追查原因，大家从孕育，增加硫含量，等措施之后，依然没有改善，最后只好降低碳含量，来提高电炉灰铁300 的力学性能。见光谱仪分析结果。即冲天炉碳从3.2-3.2% 改成电炉3.9- 3.0% 。其余成分不变。4. 我把这个工厂一个月期间，新，老厂光谱仪化验结果做了

43、对比，发现冲天炉钛含量一般低于0.025% ，而电炉钛含量在0.04-0.06% 。钛含量不同是表面现象，实质问题是钛高，结合了强化灰铁基体的氮，影响了力学性能。之后一直就把灰铁钛作为控制的主要元素来对待，去分析一些质量问题。5. 普什铸造的工作经历。6. 08-09 年，和美国GE 公司讨论生产灰铁汽缸体铸件，美国人也要求铁水检测氮和其他微量元素，如钛，铅等等。其中钛要求小于等于0.025% ，氮含量要求60-120PPM 。这些要求和自己熔炼灰铁的经验，即从冲天炉转变成电炉熔炼后，遇到的问题相符。7. 灰铁熔炼从冲天炉转向电炉之后，非合成铸铁配料，同样原材料，碳当量一样，电炉铁水强度性能总

44、是不如冲天炉高，细查原因，在冶金原理上有不同，却没有任何资料可以学习和介绍， 但是从成分上看，可以查出微量元素含量不同，特别是钛含量不同。冲天炉铁水钛含量与美国人要求一样，有时还更低，一般小于0.025% ，而电炉铁水钛含量一般都在0.04-0.05% 以上。之后学习，知道钛强烈结合氮，而氮可以强化基体，是影响灰铁强度的因素之一，而冶金质量 不同，还没有可靠的解释。8. 现在，国内专家在铸造技术会议上多次谈到，在灰铁中，要把氮作为合金元素来对待，使大家逐步认识到影响氮的合金元素，钛，甚至锆，都要注意控制。在铸铁中，随着氮含量增加，铸铁强度增加，直至含量超过150PPM 以上出现气孔为止，铸铁强

45、度提高很多。郝石坚在“现代铸铁学”一书中介绍，铸铁成分在：W( C ) 3.12% ， W(Si) 1.35% ， WMn)0.71%,W(S)0.09%,W(P)0.13% 的铁水中随氮含量的增加，铸铁强度也逐步增加。9. 氮对灰铸铁抗拉强度的影响含量氮含量10.008%20.010%30.014%40.015%该试验以加入氰化钠改变铁水氮含量，以0.3%硅钙孕育。抗拉强度MPaPPM2878030510032814036115010. 大量合成铸铁配料在电炉熔炼灰铁中使用，以增碳剂配料加入，增加铁水碳含量，而带来铁水氮含量大大增加，特别是不好的增碳剂，氮含量极高，同时废钢加入很多，铁水氮含

46、量综合累积，(加上孕育，树脂砂型芯)使铸件出现氮气孔问题，也在影响铸件质量。很多文章介绍他们在解决氮气孔缺陷时，加入钛或者锆的合金，成功克服了灰铁铸件的氮气孔，但是从氮增加铸件强度方面来看，加上目前大量铸造企业准确分析铁水氮含量困难，最终控制铁水氮在合理的含量不足，也存在问题。下面是最近看见章舟老师的一本书中介绍增碳剂的成分。里面谈到含有氢，氧有新意。1. 氮含量过高，引起铸件产生气孔。氮进一步增加，出现裂隙状氮气孔。当然实际铸造，熔炼过程难免有其他气体溶入铁水，一旦有氢溶入，则产生气孔缺陷的氮最高含量要降低。一般要求氮含量不要超过120PPM 。氮含量越高，灰铁强度越高，直至最后因气孔出现，

47、强度突然降低。虽然氢含量同时作用，产生气孔缺陷，但其在铁水中的最高允许含量比氮含量低一个数量级，灰铁中主要引起气孔缺陷的，还是氮。2. 国外铸件采购客户，在十多年前就要求检测灰铁中的氮含量，现在这些客户把灰铁铁水中氮含量检测要求，更加频繁。牧野机床铸件采购日本人，现在要求这个铸造工厂每月检测一次铁水氮含量。目前，大量灰铁铁水是以感应电炉熔炼，配料则多以合成铸铁，多加废钢和高温煅烧石油焦增碳剂，少用生铁配料。这种熔炼工艺情况下，一般氮含量在80-90PPM 左右。3. 今年 6 月份，在河南新乡一个铸造工厂，看见他们把检测灰铁氮含量，也作为常规检测。但是他们的氮含量经常在40-60PPM ， 感

48、觉偏低。可是他们的灰铁力学性能也没有遇到很大问题。我曾经以60% 废钢， 30% 回炉料，10% 生铁配料合成铸铁，灰铁300. 以前一直很稳定，钛含量一般小于0.025% 左右.但是在一个常年使用硅-锆孕育剂的工厂，则连续2-3 炉铁水力学性能不合格。（碳3.0， 硅孕育前1.4， 钛 0.02） 。 而取消硅锆孕育剂，以硅 -钡 -钙孕育剂代替后，力学性能一下从270 跳到 350MPa 。当时不知道原因，几天之后，在青岛一个铸造会议上，遇见张文和老师，他解释说：锆的固氮作用比钛还要强，这才明白过来。这方面的认识，目前看还很粗浅，很多熔炼实际情况，影响因素很多，还有不同结果，需要继续学习认

49、识。（见照片新乡氮含量）4. 氮含量对灰铁力学性能有影响，但是很多实际情况难以解释。a.氧氮仪分析结果是全氮含量，而对力学性能有影响的是溶解氮，化合氮影响小（王云昭老师要求查清氮分析，与力可技术人员交流是全氮含量，烟台52 分所把试样送宁波兵器部52 所总部，使用美国力可氧氮仪分析，热导法，全氮含量）。b. 大多数工厂化验氮含量手段不具备，偶有铸钢工厂光谱仪有氮通道，可以分析氮，准确度有问题。c.硅，钛，结等等与氮化合的微量元素，对灰铁性能影响的机制，原理不清楚。生产实际中数据积累和试验研究不足。d. 个人经历，钛高于0.05% 肯定明显影响灰铁力学性能。锆也严重影响。（举例海阳北方机械工厂试

50、验合成铸铁。碳3.0%硅 1.4%，孕育后 1.7%，钛小于0.02% ） （南方知名铸造工厂，废钢90% ，回炉料10% 试验合成铸铁，有详细报告给我，钛含量非常低，力学性能勉强合格，估计使用了含锆的随流孕育剂）。5. 最近看了庞凤荣老师组织翻译，王云昭老师审校的日本人写的“反应论铸铁学”，书中看到专门有一章节谈铸铁中氮的行为。日本人，美国人都在十几年前就注重铸铁中氮引起性能变化和影响， 我们国内现在已经开始注意了。王云昭老师在今年五月 “铸造工业”技术会议上提出，要把氮作为铸铁中的合金元素来对待。根据王云昭老师的要求，我在会议之后，去烟台这个铸造工厂，追查铸铁氮含量的分析情况，结果是分析的

51、氮是全氮含量。铸铁里面的氮含量包括溶解氮和化合氮，影响力学性能的是溶解氮，化合氮包括与硅，钛，锆等等的化合物。区别溶解氮和化合氮估计比较困难。补充内容：1. 灰铁熔炼从冲天炉转变为感应电炉，简单认识是感应电炉熔炼时间比较长，石墨结晶核心在高温下越来越少，容易形成白口，总的解释是冶金质量不如冲天炉好。但是，具体，详细的理论解释很少，而在两种熔炼设备的微量元素含量不同方面，有不少理论说法。2. 感应电炉熔炼，对生铁等原材料中的各种元素烧损比冲天炉少很多，即保留了原材料，特别是生铁中的各种微量元素，其中危害元素是钛，铅，碲，等。而冲天炉熔炼，各种元素烧损较大，其中危害元素烧损也较多，为了减少生铁中有

52、害元素对铁水的影响，铸造界现在多以合成铸铁工艺和高纯生铁材料来熔炼铁水。3. 那么感应电炉熔炼铁水，如何使其冶金特性接近冲天炉铁水？近几年铸造工作者提出以下一些在使用的方法：a. 感应电炉的功率密度配置比较大，保证熔炼时间缩短，即要快速熔炼。（沧州工厂10 吨熔炼要 3-4 小时）。b. 严禁铁水在平衡温度以上的高温保温时间过长，减少高温下石墨结晶核心的减少。（二氧化硅微晶问题）。c. 生产中如果需要把铁水分几次出炉，铁水在炉内保存时间过长，则以增加铁水石墨核心的各种处理措施来对铁水做“预处理”。一般来讲，大件铸造车间，一炉铁水温度成分合格之后，都是马上出炉，或一包出完，或分2-3 包出完，马上浇注铸件。而流水线铸造车间，如果炉子配置较大，要分几次出完铁水。（ 20 吨铁水浇注一天。10 吨炉子分4 次出完，等待1 小时多，南方工厂例子，可以看彩色金相照片）。d. 预处理的操作有各种方法：留