【正文】 爐前檢測(cè)。取樣后在鐵液表面立刻覆蓋上草木灰，減少鐵液與空氣的接觸。檢驗(yàn)合格后即迅速澆注，以免球化和孕育的衰退。一般要求在處理后20~30min內(nèi)澆注完畢。綜上所述，QT5007的孕育劑選用FeSi75復(fù)合孕育劑，這樣可延長(zhǎng)孕育時(shí)間，%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），采用瞬時(shí)孕育法。圖43 澆口杯孕育處理工藝示意圖 1澆包 2小勺（加硅鐵） 3石墨塞 圖44 包外孕育處理工藝示意圖4澆口杯 5油砂芯 6鑄型 7直澆道鐵液的澆注溫度不同，對(duì)鑄件的質(zhì)量將會(huì)有一定的影響。當(dāng)澆注溫度過(guò)高時(shí)，對(duì)澆注特性影響如下：氣孔增多。結(jié)晶粗大，機(jī)械性能下降。應(yīng)力增加。縮孔疏松傾向增大。充型能力提高，除渣干凈。當(dāng)澆注溫度過(guò)低時(shí)，對(duì)澆注特性影響如下：澆注溫度太低容易出現(xiàn)澆不足、冷隔。流動(dòng)性差，充型能力差。在國(guó)內(nèi)球墨鑄鐵的澆注溫度確定原則是：在保證能澆滿鑄型的前提條件下，溫度越低越好，以減少液態(tài)收縮量，減少縮孔和縮松。因此根據(jù)此兩點(diǎn)，一般鑄造手冊(cè)中對(duì)工程實(shí)際進(jìn)行總結(jié)，根據(jù)壁厚和單重推薦了球墨鑄鐵的澆注溫度為1360~1440℃。各工程技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況是可以調(diào)整的，厚壁大件取上限值，薄壁小件取下限值。5 質(zhì)量檢驗(yàn)及分析 生產(chǎn)中常用的檢測(cè)方法有以下幾種：從處理好的鐵液中取樣，澆入爐前三角試片砂型中，待試樣冷到暗紅色時(shí)，底面向下淬入水中，然后打斷試樣，觀察斷口來(lái)判斷球化是否良好。若三角試片斷口晶粒較細(xì)，有銀白色光澤，尖角白口清晰，側(cè)面有明顯的縮陷，中心有縮松，敲擊時(shí)聲音清脆近似鋼，遇水有電石臭味，表明球化良好，否則球化不良。若斷口呈麻口或白口，且有放射狀結(jié)構(gòu)，則認(rèn)為球化可以而孕育差，應(yīng)補(bǔ)加孕育劑。此法迅速、簡(jiǎn)便，且比較可靠、成本低，生產(chǎn)中常采用。此外還有采用圓棒試樣、矩形試樣等檢驗(yàn)法。經(jīng)球化處理的鐵液，在補(bǔ)加鐵液孕育或倒包時(shí)，可以看到鐵液表面會(huì)冒出亮白色的火苗，生產(chǎn)中根據(jù)火苗的特征可以判斷球化情況和控制補(bǔ)加鐵液量?；鹈缍喽辛?，說(shuō)明球化良好；火苗少而無(wú)力，則可能球化不良。此法準(zhǔn)確可靠，但需要一套金相試驗(yàn)設(shè)備和熟練的操作人員，一般在爐前2~3min內(nèi)完成磨片拋光制樣，然后在顯微鏡下直接觀察球化情況。但應(yīng)注意，由于試樣尺寸小，其球化情況比鑄件實(shí)際的要好，評(píng)定時(shí)試樣要求應(yīng)高于鑄件。發(fā)射光譜分析是一種通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的發(fā)射光譜的波長(zhǎng)和強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行定性和定量分析的方法。發(fā)射光譜分析技術(shù)就是從識(shí)別這些元素的特征光譜出發(fā)，鑒別某元素是否存在（定性分析）并根據(jù)元素的特性光譜強(qiáng)度來(lái)判斷某元素的含量（定量分析）。發(fā)射光譜分析操作簡(jiǎn)單，選擇性好，靈敏度高，準(zhǔn)確度較高。在爐前現(xiàn)場(chǎng)一般使用臺(tái)式光譜儀或便攜式光譜儀，監(jiān)測(cè)時(shí)選好工作模式和分析程序，然后把光譜槍對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)樣品并按下激發(fā)按鈕，檢測(cè)結(jié)果即可顯示，也可用打印機(jī)打印出來(lái)。在球墨鑄鐵生產(chǎn)中，除了產(chǎn)生一般的鑄造缺陷外，還會(huì)產(chǎn)生一些特有的缺陷，常見(jiàn)的有球化不良、球化衰退、石墨漂浮等。球化不良是稀土鎂球墨鑄鐵經(jīng)常遇到的問(wèn)題之一。球化不良是指澆注過(guò)程中因球化劑加入量不足等原因而形成的鑄鐵石墨未充分球化的現(xiàn)象。鑄件中的石墨多呈團(tuán)塊狀、開(kāi)花狀、枝晶狀、蠕蟲(chóng)狀、厚片狀。特征銀白色的斷口上分布有黑色斑點(diǎn)，破斷鑄件在其整個(gè)斷面上分布有明顯可見(jiàn)的小黑點(diǎn)，愈往中心愈密。球化不良的程度越嚴(yán)重，黑斑直徑越大數(shù)量越多，甚至全部斷口為黑灰色，類似灰鑄鐵的斷口。金相微觀分析能發(fā)現(xiàn)有集中分布的厚片狀石墨或晶間石墨以及少量球狀、團(tuán)狀石墨，嚴(yán)重時(shí)還出現(xiàn)片狀石墨。球化不良使力學(xué)性能急劇下降，不能達(dá)到牌號(hào)所規(guī)定的性能指標(biāo)。 主要是因?yàn)殒V和稀土元素的殘留量不足造成的。產(chǎn)生原因(1)使用高硫的焦炭和新生鐵，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，%以上時(shí)，經(jīng)常造成球化不良。(2)與灰鑄鐵交界鐵液沒(méi)有分離干凈，由于爐料計(jì)算誤差，灰鑄鐵鐵液過(guò)多，交界鐵液沒(méi)有分離干凈。結(jié)果高硫、低碳的灰鑄鐵鐵液混入球墨鑄鐵中，而造成球化不良。生產(chǎn)中經(jīng)常遇到與灰鑄鐵交界的第一包球墨鑄鐵球化不良。(3)鐵液氧化，最后一包球墨鑄鐵是打爐鐵液，操作不當(dāng)往往造成鐵液氧化，鎂石強(qiáng)烈脫氧劑，結(jié)果一部分鎂耗費(fèi)在脫氧上，起球化作用的鎂量不足而造成球化不良。(4)使用鎂燒損嚴(yán)重的稀土鎂合金。(5)鐵液溫度過(guò)高或過(guò)低，鐵液溫度過(guò)高，中間合金與鐵液作用激烈，鎂燒損嚴(yán)重；鐵液溫度過(guò)低，中間合金容易“結(jié)死”在包底不起作用。(6)前爐儲(chǔ)存鐵液不足，球化處理時(shí)將爐渣也出到鐵液包中。由于稀土鎂中間合金與鐵液作用，產(chǎn)生強(qiáng)烈的翻滾，使?fàn)t渣卷入鐵液與球化劑作用。因?yàn)樵辛蚋?，氧化物多，就消耗了部分鎂和稀土，這也造成球化不良的原因之一。防止措施(1)如果球化劑中球化元素含量不足，加入量不夠，則應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)條件，選用合適的球化劑和確定加入量，要嚴(yán)格掌握鐵液量，防止失控造成出鐵量過(guò)大，使球化劑量相對(duì)減少。(2)處理前鐵液溫度過(guò)高或過(guò)低；過(guò)高球化劑作用激烈，球化元素?zé)龘p嚴(yán)重；過(guò)低，則球化劑易在包底凍結(jié)。應(yīng)根據(jù)出鐵溫度掌握好球化劑和覆蓋物的緊實(shí)程度，球化劑放在包中裝的太松，反應(yīng)過(guò)于激烈，如出鐵溫度過(guò)低，則應(yīng)及時(shí)捅開(kāi)包底的結(jié)殼，使球化劑順利反應(yīng)。(3)嚴(yán)格控制鐵液的含硫量和含氧量。選用低硫焦炭和生鐵。掌握好合理的供風(fēng)制度，防止鐵液過(guò)度氧化，在和其他牌號(hào)的鐵液同爐熔化時(shí)，要注意分離交界鐵液，防止混入高硫鐵液。(4)出鐵時(shí)要防止酸性爐渣流入鐵液包，特別是當(dāng)采取爐外去硫操作時(shí)，要及時(shí)扒渣，以免“回硫”，消耗過(guò)多的球化元素，造成球化失敗。(5)生鐵中有時(shí)會(huì)含有一些妨礙球化的元素，數(shù)量雖不多，危害卻很大，因此球化處理不順利時(shí)，可更換一下生鐵。球化衰退是指澆注后期鐵液中球化元素殘留量過(guò)低，而引起鑄件不合格。特征與球化不良相同。在球墨鑄鐵中，有時(shí)會(huì)遇到這種情況，經(jīng)球化處理的同一包鐵液，先澆注的鑄鐵件球化良好，而后澆注的鑄件球化不良；或爐前檢驗(yàn)的球化良好，但鑄件上出現(xiàn)球化不良。這說(shuō)明球化處理后的鐵液在停留一段時(shí)間后，球化效果會(huì)消失。當(dāng)原鐵液中含硫量越高，殘留鎂量越低，包內(nèi)鐵液量越少時(shí)，其球化衰退現(xiàn)象就越嚴(yán)重。產(chǎn)生的原因主要是鐵液中的殘留鎂和稀土量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減少，當(dāng)減少到不足以保證鐵液球化時(shí)，石墨便由球狀過(guò)渡到團(tuán)片狀、厚片狀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)變成片狀；扒渣不充分，鐵覆蓋不好，鐵液的運(yùn)輸、攪拌、倒包過(guò)程中球化元素鎂聚集上浮逸出被氧化等。防止措施應(yīng)盡量降低原鐵液的含硫、含氧量，適當(dāng)控制溫度，注意扒凈渣后加入草木灰、冰晶石粉等覆蓋好鐵液表面，以隔離空氣；加快澆注速度，盡量減少倒包、運(yùn)輸及停留時(shí)間；最好選用具有抗衰退能力的長(zhǎng)效球化劑（如釔基重稀土鎂球化劑等），必要時(shí)可適當(dāng)增加球化劑的加入量，以防止衰退。特征石墨漂浮出現(xiàn)在鑄鐵最后凝固部位的上表面（如冒口處、厚壁鑄鐵上部）和型芯的下表面。它的宏觀斷口呈連續(xù)均勻分布的一層密集的石墨黑斑。顯微鏡下觀察，石墨球密集成串，呈開(kāi)花狀。該區(qū)域碳、硅含量高，鎂和稀土、硫含量高，力學(xué)性能差，易剝落。產(chǎn)生原因主要是鐵液碳當(dāng)量過(guò)高，而且隨碳當(dāng)量的增加而嚴(yán)重；鑄件壁厚，凝固緩慢，時(shí)間長(zhǎng)，加劇了石墨漂?。粷沧囟雀撸硅F液在鑄型內(nèi)保持液態(tài)時(shí)間長(zhǎng)，促使石墨漂?。ㄈ缤话F液先澆的鑄件比后澆的石墨漂浮嚴(yán)重）；鐵液中稀土元素殘留量高，使共晶點(diǎn)左移，石墨易漂浮，而增加鎂的殘留量（使共晶點(diǎn)右移），可以減輕石墨漂浮。防止措施（1）首先是嚴(yán)格控制碳當(dāng)量，這是防止石墨漂浮的根本辦法。根據(jù)鑄件厚壁控制碳當(dāng)量，對(duì)于厚大斷面，碳當(dāng)量還可以降低一些。為了避免石墨漂浮，鑄件各種壁厚所對(duì)應(yīng)的臨界碳當(dāng)量見(jiàn)表51。 表51 鑄件各種壁厚所對(duì)應(yīng)的臨界碳當(dāng)量鑄件壁厚/mm≤1515~3030~5050~100100臨界碳當(dāng)量（%）~~~~~（2）控制適當(dāng)?shù)臐沧囟?。?）在保證球化的前提下，控制球化劑中稀土的殘留量不宜過(guò)高。（4）加快鑄件的冷卻速度（厚壁處放置冷鐵），可以消除或減輕石墨漂浮。（5）在大斷面球墨鑄鐵生產(chǎn)時(shí)，可加入少量反球墨化元素（如鉬）。（6）在配料時(shí)，低硅生鐵搭配回爐料使用，適當(dāng)使用廢鋼。（7）可能的情況下，用電爐替代沖天爐熔煉。6 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)運(yùn)用鑄造合金熔煉的基礎(chǔ)知識(shí)，首先分析了QT5007球墨鑄鐵的成分及性能，為選取熔煉設(shè)備及爐料做好了準(zhǔn)備。其中QT5007球墨鑄鐵的成分及性能要求如下：QT5007 球墨鑄鐵的基體組織是珠光體 + 鐵素體（珠光體25%~35%、鐵素體65%~75%）， 石墨等級(jí)4~5 級(jí)；其抗拉強(qiáng)度 σb (MPa):≥500，條件屈服強(qiáng)度 (MPa): ≥320，伸長(zhǎng)率 δ (%):≥7，硬度 :170~230HB?；瘜W(xué)成份如表61表61 QT5007化學(xué)成分含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）化學(xué)元素CSiMnSPMg稀土含量RE成分含量~~~~其次選取熔煉設(shè)備及方法。球墨鑄鐵的生產(chǎn)需要優(yōu)質(zhì)鐵液，鐵液應(yīng)該是高溫，低硫、磷含量，低的雜志含量（如氧及反球化元素含量等）。為了獲得滿意的低硫、高溫鐵液，采用沖天爐—感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉，中間配合有效的脫硫、脫磷措施。我們主要采用堿性沖天爐進(jìn)行鐵液的熔煉與化學(xué)成份的初步確定及一次脫硫措施，然后在堿性感應(yīng)電爐中精煉，二次脫硫及脫磷，提高溫度，確定化學(xué)成分，為球化、孕育處理做準(zhǔn)備。然后進(jìn)行計(jì)算爐料的比例用量。因?yàn)樵跊_天爐熔煉過(guò)程中，化學(xué)成份是一個(gè)變化的過(guò)程，根據(jù)手冊(cè)確定成份的增減率，設(shè)所用堿性沖天爐熔化率為5t/h，爐料以500kg計(jì)，層鐵焦比為10:1，則爐料如表62：表62 爐料的質(zhì)量（kg）爐料新生鐵回爐鐵廢鋼硅鐵錳鐵層焦質(zhì)量（kg）150kg50kg最后設(shè)定球化、孕育方法，確定澆注溫度參數(shù)，進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)及分析。本次設(shè)計(jì)QT5007 球墨鑄鐵選用的球化劑為稀土硅鐵鎂合金，采用沖入法球化處理。沖入法球化處理適用于密度大，與鐵液反應(yīng)平穩(wěn)的稀土硅鐵鎂球合金球化劑處理。為了提高球化效果，防止球化劑過(guò)早反應(yīng)或上浮燒損，多采用專用澆包。QT5007的孕育劑選用FeSi75復(fù)合孕育劑，這樣可延長(zhǎng)孕育時(shí)間，%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），采用瞬時(shí)孕育法。瞬時(shí)孕育法是在鐵液澆注入鑄型前的瞬間進(jìn)行孕育，使進(jìn)入型腔的鐵液處于充分孕育狀態(tài)，完全避免孕育衰退，孕育效果好。根據(jù)球墨鑄鐵的澆注溫度確定原則：在保證能澆滿鑄型的前提條件下，溫度越低越好，以減少液態(tài)收縮量，減少縮孔和縮松。根據(jù)國(guó)內(nèi)球墨鑄鐵的澆注溫度確定為1360~1440℃，各工程技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況是可以調(diào)整的，厚壁大件取上限值，薄壁小件取下限值。關(guān)于質(zhì)量檢測(cè)我們采用爐前三角試片檢驗(yàn)法、火苗判斷法、爐前快速金相法、爐前光譜分析法來(lái)進(jìn)行質(zhì)量、化學(xué)成份的分析和檢測(cè)。QT5007的澆注常出現(xiàn)以下缺陷：球化不良、球化衰退、石墨漂浮等。對(duì)于球化不良我們常采用的措施有：（1）選用合適的球化劑和確定加入量。（2）嚴(yán)格控制球化處理前鐵液溫度。（3）嚴(yán)格控制鐵液的含硫量和含氧量（4）出鐵時(shí)要防止酸性爐渣流入鐵液包。（5）嚴(yán)格控制生鐵中含有的妨礙球化元素。對(duì)于球化衰退我們常采用的措施有：（1）盡量降低原鐵液的含硫、含氧量。（2）適當(dāng)控制溫度，注意扒凈渣后加入草木灰、冰晶石粉等覆蓋好鐵液表面，以隔離空氣。（3）加快澆注速度，盡量減少倒包、運(yùn)輸及停留時(shí)間。（4）最好選用具有抗衰退能力的長(zhǎng)效球化劑，必要時(shí)可適當(dāng)增加球化劑的加入量，以防止衰退。對(duì)于石墨漂浮我們常采用的措施有：（1）首先是嚴(yán)格控制碳當(dāng)量，這是防止石墨漂浮的根本辦法。（2）控制適當(dāng)?shù)臐沧囟取＃?）在保證球化的前提下，控制球化劑中稀土的殘留量不宜過(guò)高。（4）加快鑄件的冷卻速度（厚壁處放置冷鐵），可以消除或減輕石墨漂浮。（5）在大斷面球墨鑄鐵生產(chǎn)時(shí)，可加入少量反球墨化元素（如鉬）。（6）在配料時(shí)，低硅生鐵搭配回爐料使用，適當(dāng)使用廢鋼。（7）可能的情況下，用電爐替代沖天爐熔煉。致 謝首先感謝本人的指導(dǎo)老師，他仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。指導(dǎo)老師淵博的知識(shí)，誠(chéng)懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是遇到困難時(shí)，他給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向他表示真誠(chéng)的感謝！感謝母校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗同學(xué)，在一起討論、研究使我受益非淺。最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！參考文獻(xiàn)[ 1 ] 司乃鈞，王麗鳳 ，[ 2 ] 陸文華，李隆盛，黃良余 ，[ 3 ] 蔡啟舟，吳樹(shù)森 ，[ 4 ] 張文富 ，[ 5 ] 馬春來(lái) ，[ 6 ] 金至開(kāi) ，[ 7 ] 胡美些 ，[ 8 ] ：，1993[ 9 ] 李昂，2003[10] ，2012[11] 郝石堅(jiān) ，2009[12] 董若璟 ，1991[13] 陸文華 等 ，2004[14] 王曉江 主編. ，2011[15] 唱鶴鳴 等 ，2002[16] 王運(yùn)炎，葉尚川 ，200