中頻爐熔煉過(guò)程中，為了降低生產(chǎn)成本，從減少基體的割裂、優(yōu)化爐料配比、優(yōu)化操作工藝、化學(xué)成分控制及加強孕育處理人手，最終通過(guò)控制灰鐵基體組織、石墨長(cháng)度，來(lái)控制灰鐵的抗拉強度。實(shí)踐表明，除了提高技術(shù)水平、穩定工藝、控制生產(chǎn)成本外．穩定車(chē)間操作質(zhì)量顯得格外重要。

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2012年8月，無(wú)錫一汽鑄造有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“錫鑄”)完成了新工廠(chǎng)的整體搬遷工作，熔煉方式由老廠(chǎng)沖天爐一電爐雙聯(lián)熔煉轉變?yōu)橹蓄l爐熔煉，如此轉變給熔煉工作提出了挑戰。中頻爐熔煉中。原鐵液中硫含量較低，即主要反球化(蠕化)元素含量低．因此，對處理蠕鐵、球鐵有明顯的優(yōu)勢。但灰鐵則不同，原鐵液因不同加料工藝、不同配比等因素導致的不同鐵液特性，對抗拉強度有大的影響。對于灰鐵，經(jīng)過(guò)低合金化后，其珠光體數量基本一致(≥95％)，若細化珠光體片間距則需增加更多細化奧氏體枝晶的合金元素Mo、Cr等，由此提高抗拉強度，但此法不僅增加生產(chǎn)成本，而且需承擔細化奧氏體枝晶后帶來(lái)的鑄件縮松后果，另需額外增加高強孕育成本，而細化石墨控制相對性能的提高更加有效且成本較低。本文針對中頻爐熔煉中，提高柴油機HT250、HT300缸蓋(六缸，四氣門(mén)、兩氣門(mén))抗拉強度，談一些心得與體會(huì )，與同行交流。

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中頻爐雖不如工頻爐攪拌能力強，但較多夾渣的原輔材料加人電爐后，附著(zhù)爐壁(或侵蝕爐襯)及存在于鐵液中的低熔點(diǎn)夾渣概率依然較大，后續熔煉過(guò)程中需進(jìn)行高頻率、高效的挑渣，如：多次高溫靜置，并及時(shí)進(jìn)行挑渣，直至靜置后期電爐表面無(wú)新增浮渣，如此將大大增加了鐵液在電爐中的保持時(shí)間、勞動(dòng)成本、勞動(dòng)強度及能耗，同時(shí)降低生產(chǎn)效率；另，人工高頻率、高效挑渣對生產(chǎn)車(chē)間的操作質(zhì)量提出了嚴峻的挑戰。為此，使用較多夾渣的原輔材料在很大程度上影響了鐵液的純凈度．輕則細小夾渣割裂鑄件基體，降低抗拉強度，重則直接導致鑄件夾渣、縮松缺陷而報廢.

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常見(jiàn)原輔材料不純表現為：①廢鋼銹蝕、夾渣；②回爐料粘砂、銹蝕；③生鐵銹蝕；④硫化鐵夾渣。為此建議：①選用單一品種廢鋼，室內堆放、加工廢鋼；②回爐料處理、轉運進(jìn)行防水(雨)處理，滾光(拋丸)徹底，杜絕回爐料有粘砂、粘渣；③生鐵轉運、堆放進(jìn)行防水(雨)處理；④硫化鐵選用優(yōu)質(zhì)礦源材料經(jīng)高純提煉至低品位的產(chǎn)品，減少熔煉增渣。

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鑄件得到細小石墨，需建立在一定的相對高碳當量前提下，一般CE范圍為3．8％～3．9％，其主要控制思路為：鐵液中有足夠多的長(cháng)效核心，且鐵液在凝固初期石墨生長(cháng)速度緩慢，迫使石墨在凝固后期長(cháng)大，細化石墨的同時(shí)減少鑄件縮松傾向(減少漏水率)。

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生鐵、增碳劑均含碳，碳在熔煉過(guò)程中隨著(zhù)溫度的升高、時(shí)間的延長(cháng)，或擴散、分解或溶解，在出鐵處理前，原鐵液中碳的存在形式主要為細小的石墨顆粒及碳原子。細小的石墨顆?？芍苯幼鳛槭龀龅姆蔷|(zhì)形核核心，碳原子是石墨析出的溶質(zhì)。即不做任何處理，原鐵液已初具石墨析出、長(cháng)大的條件。從細化石墨的角度考慮。原鐵液中不希望出現過(guò)多的碳原子，這勢必減少石墨的核心數。由于碳原子在冷卻過(guò)程中更易形成能量更低的滲碳體，為此筆者將相同成分不同爐料配比的鐵液進(jìn)行三角試塊白口比較，結果為：生鐵比例越高白口傾向越大：增碳劑比例越高，白口傾向越小，且隨時(shí)間延長(cháng)白口數增長(cháng)緩慢(增碳劑比例大于2．2％、一次升溫至1540℃，保溫20min，白口數基本不變)。由此可見(jiàn)。生鐵中的碳極易熔解成碳原子。白口傾向大；增碳劑擴散較為緩慢，可作為“長(cháng)效孕育劑”；爐料配比中增加增碳劑比例可增加非均勻形核核心數，進(jìn)而為細化石墨打下堅實(shí)基礎。因此，建議爐料配比為：生鐵％≤5％，廢鋼％≥60％．回爐料％≤35％，增碳劑％≥1．8％。

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就細化石墨而言。電爐熔煉控制的重中之重是控制增碳劑的核心作用，由于增碳劑擴散較為緩慢，針對增碳劑，熔煉中應堅持“前期促溶解，后期防過(guò)熱”的原則．即在加料前期隨廢鋼加入增碳劑。在廢鋼的低碳環(huán)境中促進(jìn)增碳劑的擴散、吸收，成分調整結束后應及時(shí)出鐵及避免高溫保持時(shí)間過(guò)長(cháng)，減少作為核心的增碳劑過(guò)熱成晶胚乃至碳原子的傾向。需特別注意的是：①前期加入高比例增碳劑時(shí)應至少分3批、均勻加入，避免增碳劑積聚爐壁造成爐襯侵蝕；②配料中應使C走上限或超過(guò)控制范圍0．05％，通過(guò)加廢鋼減低C至目標范圍，否則，因C低需加增碳劑時(shí)，為使增碳劑較好擴散、溶解。避免大尺寸增碳劑產(chǎn)生粗大石墨，需進(jìn)行多次倒包及較高溫度保持，嚴重影響生產(chǎn)效率；③后期應嚴格控制出鐵溫度小于1530℃(小于l520℃最佳)。

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電爐熔煉原鐵液較沖天爐一電爐雙聯(lián)熔煉有以下差異：①沖天爐熔煉的鐵液中，氧含量為0．004％～0．006％．無(wú)芯感應電爐熔煉的鐵液氧含量在0．002％左右，有時(shí)還會(huì )更低些【；②后者，爐內熔化帶的溫度也在1700℃以上[”，爐料的不良遺傳性得以消除，同時(shí)沖天爐的冶金效果較強，鐵液較為純凈；電爐熔煉鐵液最高過(guò)熱溫度為1550℃，爐料的不良遺傳性很難消除。同時(shí)電爐具有強烈的攪拌作用，爐渣極易附著(zhù)在爐襯表面，即便通過(guò)高溫靜置，也難以完全使其快速上浮，純凈度較沖天爐熔煉差。關(guān)于鐵液中O、S、Mn、C成分的主要控制如下。

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灰鐵中作為石墨核心的硫化物一氧化物的中心為氧化物(球鐵石墨核心構成剛好相反)，在較低0條件下硫化物夾渣缺陷增多。為此，當然可以選擇含氧化物的預處理劑進(jìn)行鐵液增氧處理。但顯著(zhù)增加成本；爐料少量銹蝕也能增氧，但風(fēng)險較大，易失控；后期或可進(jìn)行鐵屑壓塊(高氧含量)試驗，降低爐料成本的同時(shí)對鐵液進(jìn)行增氧。

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S、Mn元素均為反石墨化元素，Mn具有一定的合金化作用，但兩者易生成硫化錳，高氧條件下可作為石墨形核的基底，低氧環(huán)境下則易形成硫化錳夾渣。資料顯示，在現生產(chǎn)碳當量條件下，硫化錳析出的成分條件為：S=0．1％、Mn=0．6％，且兩者成反比關(guān)系，即硫量越高時(shí)，少量的錳即可生成硫化錳。從減少硫化錳夾渣的角度，應控制硫量小于0．1％．這樣允許存在的錳量高些。但實(shí)際操作則發(fā)現，若不能充分發(fā)揮S的作用，很難同時(shí)實(shí)現高性能、低漏水率。原因如下：實(shí)現高性能的關(guān)鍵是細化石墨，增加核心，但同時(shí)需實(shí)現低漏水率時(shí)，必須控制石墨的前期生成速度(前期的石墨析出膨脹對解決縮松無(wú)效)圓。因此，在不生成硫化錳的前提下，適當提高硫含量，除了能抑制無(wú)效石墨膨脹．還能顯著(zhù)增加核心。

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關(guān)于C控制，可結合增碳劑加入量進(jìn)行優(yōu)化設計，通過(guò)近500組數據對“拉伸強度．C”、“性能一增碳劑比例”進(jìn)行線(xiàn)性回歸計算(如圖1、圖2)顯示，性能與C負相關(guān)很強．與增碳劑正相關(guān)很強，另就典型數據源進(jìn)行歸納計算，可得出性能(y)與C、增碳劑()加入量的經(jīng)驗公式：Y=364．8+3．88~(10T一13．33C)，MPa。為此，當需要提高鐵液流動(dòng)性、減少縮松而需提高C時(shí)，可通過(guò)調整爐料配比、增碳劑加入量對試驗C進(jìn)行設計。

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中頻爐熔煉優(yōu)質(zhì)成本低、高強度灰鑄鐵，控制機體組織、石墨大小是關(guān)鍵。另外，現實(shí)生產(chǎn)中，總難免性能的波動(dòng)，因此，除了提高技術(shù)水平、穩定工藝、控制生產(chǎn)成本外，穩定車(chē)間操作質(zhì)量顯得格外重要，高質(zhì)量的生產(chǎn)過(guò)程控制不僅能減少質(zhì)量波動(dòng)、批量事故，更能為熔煉技術(shù)的不斷提高提供可信的實(shí)踐數據。