PDF《球墨铸铁预处理技术原理及生产应用实例》

2004 年开始在国内推广现代预 处理技术. 现代预处理技术和传统预处理技术在 原理和工艺上有很大差别, 且特别适用于生产优 质球墨铸铁件. 现代预处理技术是在球化反应前, 通过加入 预处理剂, 将铁液中的 w (O ) 、 w (S ) 量稳定地控制 在较低的水平,为球化反应提供良好的条件;

同时, 反应的产物能够成为稳定的形核质点和共晶 转变中石墨的形核核心[2] . 预处理剂的功能元素必须具有以下特点: (1 ) 和铁液中

0、 S 反应活性强, 其氧化物、 硫化物 的标准生成吉布斯自由能要低;

(2 ) 这种元素的 氧化物、 硫化物密度尽可能小, 最好和铁液类似;

(3 ) 这种元素的氧化物、 硫化物的熔点要高;

(4 ) 这种元素的氧化物、 硫化物的质点尺寸要适合作 为形核质点.La 和Ba 是能很好地满足这些条 件的元素[3] .笔者公司供应市场的预处理剂 Inoculin390 就是以 Ba 为主、 La 为辅的产品.

2 预处理技术提高铁液冶金质量的 原理 2.1 预处理技术的起因 在球化反反应中, 需要定量考虑的反球化元 素主要是 S, 一般根据 S+Mg→MgS 反应前后 w (S ) 、 w (Mg ) 量的变化来决定球化剂的加入量, 除此之外, 还有一个反应 Mg+O→MgO 容易被忽 略. 铁液中的 w (O ) 量与铁液温度、 保温时间息息 相关: 缓慢熔炼的铁液紊流程度小, 铁液中 w (O ) 量较低 (80 ppm ) , 有时甚至 高达 120~140 ppm.经过计算, 因熔炼条件不一 致, 造成两种铁液的 w (O ) 量一个为

20 ppm, 一 个为

120 ppm, 就相当于原铁液中有 0.0l%的w(S ) 量波动[4] , 这是不容忽视的情况. 目前, 普遍采用感应电炉熔炼, 随着对铸件 内外质量要求越来越高,对铸件的冶金质量、 致 密度, 夹杂物含量的要求也更高;

随着高质量生 铁的使用, 许多铸造厂的原铁液 w (S ) 量在 0.01%~ 0.02%, 而如果我们意识不到有相当于 0.01%的w(S ) 量在波动, 不加以调整球化剂的加入量, 就会 出现严重的冶金质量问题. 若球化剂加入量相对 不足, 将使得石墨球圆整度差、 发生球化衰退, 还 会引起夹杂、 夹渣等表面缺陷;

若球化剂加入量 相对过剩, 将使得游离镁含量高, 而导致皮下气 孔、 显微缩松等铸造缺陷[5] .因而, 为使球化反应 前铁液对球化剂的需求保持在一个相对稳定的 水平, 就必须使球化前铁液的 w (O ) 、 w (S ) 量相对 固定, 这就是预处理技术的起因. 生产实践证明, 预处理技术的作用已远远超 出了最初对它的期许. 2.2 预处理技术的应用要点 预处理技术的核心是预处理剂的使用. 预处 理工艺一定要在球化反应前进行,以便让 Ba+ O →BaO、 Ba +S →BaS、 La +O →La2O

3、 La +S →LaS 等预处理反应在球化之前进行, 为铁液球化处理 提供良好的基础, 同时形成大量的、 长时间稳定 存在的、 不易衰退的形核核心. 对于冲入法球化处理, 应将球化剂放在球化 包包底的一侧, 上面用覆盖剂覆盖严实, 将预处 理剂放在包底的另一侧, 出铁时, 让铁液直接对 着放有预处理剂的一侧冲入, 使得预处理反应先 进行, 其后球化反应再开始;

否则预处理就会丧 失其作用. 2.3 预处理技术与孕育处理的区别 我们的预处理剂 Inoculin390, 也是一种长效 孕育剂. 前文已经述及其用在球化处理之前作预 处理剂的原理, 而用在球化处理之后作孕育剂的 原理也不难理解. 对于球铁, 所有的孕育一定是发生在球化反 应之后的, 球化反应之前的添加物, 即使是通常 所用的孕育剂,我们也不能称之为孕育处理, 因 为它和孕育处理的基本原理不符. 图1是铸铁的 凝固冷却曲线示意图. 孕育的基本功能是降低铁 球墨铸铁与灰铸铁Nodular Iron &