淺談如何處理大型球鐵鑄件的特有問(wèn)題

　　一、淺析國內型球鐵鑄件行業(yè)能減排的方法
　　我國大型球鐵鑄件行業(yè)節能減排的對策是：以提高鑄件質(zhì)量、降低廢品率、減少消耗為中心的節能減排，以發(fā)展   鑄件，提高性能和質(zhì)量、降低廢品率、減少消耗為主攻方向，以發(fā)展先進(jìn)成型技術(shù)、計算機技術(shù)應用、新材料技術(shù)，采用先進(jìn)熔煉工藝與設備、造型工藝與設備，煙塵治理與廢渣綜合利用等技術(shù)集成和創(chuàng )新為主要手段，是先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)設備、先進(jìn)管理的集成與創(chuàng )新。
　　對于大型球鐵鑄件行業(yè)的節能降耗，可以分為兩種途徑：一種是顯性的節能，可以通過(guò)設備的改進(jìn)（提高設備的能源利用率）等措施來(lái)實(shí)現；另一種則是隱性的節能，即在單位產(chǎn)品質(zhì)量的能耗指標上體現的節能，需要通過(guò)提高生產(chǎn)技術(shù)水平來(lái)實(shí)現。隱性節能措施不僅對能耗降低貢獻很大，同時(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
　　對于大型球鐵鑄件行業(yè)的污染廢棄物的減排，也可分為兩種途徑：一是采用先進(jìn)技術(shù)和設備來(lái)減少污染物的產(chǎn)生量；二是采用鑄造廢棄物的資源化處理新技術(shù)，減少排放量。
　　二、大型球鐵鑄件特有問(wèn)題的處理方法
　　大型球鐵鑄件應用廣泛，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著(zhù)所組成機械的性能。其中如大型柴油機缸體、大型風(fēng)電鑄件、大球磨機端蓋、高爐冷卻壁等大型球鐵鑄件，因為涉及設備機械的特殊性，除了需通過(guò)一般性標準規定的要求外，還需要進(jìn)行特殊的檢測，如風(fēng)電鑄件要求低溫沖擊韌度，核渣罐有許多附加的特殊驗收標準等。結合大型球鐵鑄件的這些特點(diǎn)，在生產(chǎn)前   要做周密的考慮，對于其生產(chǎn)過(guò)程中遇到的特有問(wèn)題，也要采取相應的來(lái)解決。下面我們就來(lái)進(jìn)行一下分析。
　　1、生產(chǎn)大型球鐵鑄件需考慮的問(wèn)題
　?。?）首先要考慮的是如何獲得健全、致密、尺寸合格的鑄件。生產(chǎn)大型球鐵鑄件的技術(shù)流程與灰鑄鐵件基本相同，只要結合球鐵鑄件的特點(diǎn)在縮尺的選定、砂箱設計等方面稍作修正即可。
　?。?）其次要針對大型球鐵鑄件的共同特點(diǎn)做相應工作。大型球鐵鑄件的共同特點(diǎn)是特別厚重，大多數要求鐵素體基體，力學(xué)性能   滿(mǎn)足標準數據，有時(shí)外加低溫沖擊性能要求等。
　　2、大型球鐵鑄件生產(chǎn)的特有問(wèn)題
　　由于大型球鐵件冷卻速度緩慢，導致共晶凝固期長(cháng)達數小時(shí)，而在此期間要形成球鐵的主要組織，因而就出現了大斷面球鐵或大型球鐵件所特有的一系列問(wèn)題：球墨數量少、球墨直徑大、球墨畸變、石墨漂浮、化學(xué)成分偏析、晶間碳化物以及碎塊狀石墨等。這些問(wèn)題早已受到關(guān)注，雖形成機理尚不統一，但對具體問(wèn)題已有了初步的解決措施。還有一個(gè)重要問(wèn)題是如何滿(mǎn)足和解決低溫沖擊韌度的要求？問(wèn)題的巧合在于解決這兩大難題的方向及措施大致相同。
　　3、解決大型球鐵鑄件特有問(wèn)題的途徑
　?。?）改進(jìn)工藝技術(shù)
　?、?、精心選擇原材料
　　為了生產(chǎn)出   大型球鐵鑄件，無(wú)論怎樣精選爐料都是值得的。原料的干擾元素應盡可能低，特別要注意的是生鐵來(lái)源、廢鋼品種、增碳劑的選用。
　?、?、注意孕育問(wèn)題
　　孕育是   主要的工藝技術(shù)措施之一，只有解決好這個(gè)問(wèn)題，才有可能既保證低w（Si）量又不出現問(wèn)題，也才能保證低溫性能過(guò)關(guān)。而孕育問(wèn)題無(wú)非是孕育劑及孕育處理方法的選擇?？梢赃x擇孕育作用時(shí)間長(cháng)的孕育劑，如含Ba劑（含Sr劑對灰鑄鐵   有效，而且Ca要低）、含石墨的孕育劑或在孕育劑中適當地混些RESiFe。目前，有不少企業(yè)都有自制孕育劑，我猜想遵循的都是這個(gè)原則?？傊?，孕育“要滯后，要瞬時(shí)”，不但效果好，而且劑量可大大減少。那種老的方法如處理時(shí)覆蓋，效果很差，但w（Si）倒是降低了?，F在的問(wèn)題是，要w（Si）低，又要效果好，出路只有改變方法。事實(shí)證明，w（Si）量2.0%是可以做到的，成功的標識是石墨要小，要多。小了就多，小了球化率就高，小了就不出滲碳體，小了偏析程度就輕。大件如能做到石墨球在200個(gè)或以上，大小5～6級，球化率、鐵素體量自然不出問(wèn)題?？傊痪湓?huà)，去和石墨斗爭，為爭取小而多的石墨努力，主要手段就是通過(guò)孕育處理。w（Si）低了，而且又沒(méi)有自由滲碳體，塑性及常溫、低溫沖擊韌度就很容易過(guò)關(guān)。對于大型鑄件來(lái)說(shuō)，在澆杯中進(jìn)行大塊孕育處理，以及澆道內放一塊孕育塊是輕而易舉的事，問(wèn)題是   有正確的理念。
　?、?、選擇雙聯(lián)熔煉
　　雙聯(lián)熔煉能充分發(fā)揮沖天爐鐵液成核能力強、電爐熱效率高的特點(diǎn)。鐵液   高溫出爐，有條件時(shí)可脫S，在電爐內的時(shí)間不要太長(cháng)。根據情況決定球化溫度，不能太高亦不能太低。
　　筆者主張大型件球化處理不要用沖入法，因為時(shí)間太長(cháng)。至少用蓋包法，   好用特色法或喂絲法，在固定地方喂絲，甚至可連同喂孕育絲。球化劑千萬(wàn)不要用常用的，   好重稀土球化劑和輕稀土球化劑混合使用。如采用沖入法，球化劑中w（Mg）6%，w（RE）1.0%～1.5%就可以了；如生鐵較純，w（RE）0.5％～1.0％亦可。如采用喂絲法，可用高w（Mg）量的球化劑，但w（RE）要低，稍含些Ca即可。澆注溫度要合適（1300～1350℃），不要太高，否則液態(tài)收縮太大；宜采用分散內澆道中速澆注，盡可能用高剛度鑄型以充分利用石墨化膨脹進(jìn)行鐵鑄鐵的自補縮，減輕冒口負擔，確保鑄件內部致密。
　?、?、強化冷卻以加速凝固
　　關(guān)于碎塊狀石墨的成因普遍較易接受的說(shuō)法有二：一是球狀石墨破碎而引起；二是由于熱流或某些合金元素特別是Ce和La的偏析造成奧氏體外殼的穩定性降低，導致球墨的生長(cháng)模式改變而形成。不管哪種理論或說(shuō)法，可以肯定的是，共晶階段凝固時(shí)間太長(cháng)（即緩慢冷卻）是形成碎塊狀石墨的直接和客觀(guān)因素。因此不管采取什么方法，只要能縮短凝固階段的時(shí)間，都可有效地阻止碎塊狀石墨的出現。
　　也有文獻指出，球墨畸變有一個(gè)臨界冷卻速度（0.8℃/min）。石墨畸變有時(shí)是一個(gè)突變過(guò)程，因此加速冷卻，縮短凝固時(shí)間，特別是縮短共晶階段的凝固時(shí)間，想方設法使共晶凝固階段縮短至2h以?xún)仁怯酗@著(zhù)效果的。圍繞這個(gè)原則有不少措施：強制冷卻；金屬型掛砂；使用冷鐵等。