【正文】 爐前檢測。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，這樣可延長孕育時間，%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），采用瞬時孕育法。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，對鑄件的質(zhì)量將會有一定的影響。當(dāng)澆注溫度過高時，對澆注特性影響如下：氣孔增多。結(jié)晶粗大，機械性能下降。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)澆注溫度過低時，對澆注特性影響如下：澆注溫度太低容易出現(xiàn)澆不足、冷隔。流動性差，充型能力差。在國內(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，一般鑄造手冊中對工程實際進行總結(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)量檢驗及分析 生產(chǎn)中常用的檢測方法有以下幾種：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，底面向下淬入水中，然后打斷試樣，觀察斷口來判斷球化是否良好。若三角試片斷口晶粒較細，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)，則認為球化可以而孕育差，應(yīng)補加孕育劑。此法迅速、簡便，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、矩形試樣等檢驗法。經(jīng)球化處理的鐵液，在補加鐵液孕育或倒包時，可以看到鐵液表面會冒出亮白色的火苗，生產(chǎn)中根據(jù)火苗的特征可以判斷球化情況和控制補加鐵液量。火苗多而有力，說明球化良好；火苗少而無力，則可能球化不良。此法準(zhǔn)確可靠，但需要一套金相試驗設(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際的要好，評定時試樣要求應(yīng)高于鑄件。發(fā)射光譜分析是一種通過測量物質(zhì)的發(fā)射光譜的波長和強度來進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)元素的特性光譜強度來判斷某元素的含量（定量分析）。發(fā)射光譜分析操作簡單，選擇性好，靈敏度高，準(zhǔn)確度較高。在爐前現(xiàn)場一般使用臺式光譜儀或便攜式光譜儀，監(jiān)測時選好工作模式和分析程序，然后把光譜槍對準(zhǔn)檢測樣品并按下激發(fā)按鈕，檢測結(jié)果即可顯示，也可用打印機打印出來。在球墨鑄鐵生產(chǎn)中，除了產(chǎn)生一般的鑄造缺陷外，還會產(chǎn)生一些特有的缺陷，常見的有球化不良、球化衰退、石墨漂浮等。球化不良是稀土鎂球墨鑄鐵經(jīng)常遇到的問題之一。球化不良是指澆注過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塊狀、開花狀、枝晶狀、蠕蟲狀、厚片狀。特征銀白色的斷口上分布有黑色斑點，破斷鑄件在其整個斷面上分布有明顯可見的小黑點，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、團狀石墨，嚴(yán)重時還出現(xiàn)片狀石墨。球化不良使力學(xué)性能急劇下降，不能達到牌號所規(guī)定的性能指標(biāo)。 主要是因為鎂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，%以上時，經(jīng)常造成球化不良。(2)與灰鑄鐵交界鐵液沒有分離干凈，由于爐料計算誤差，灰鑄鐵鐵液過多，交界鐵液沒有分離干凈。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，鎂石強烈脫氧劑，結(jié)果一部分鎂耗費在脫氧上，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)鐵液溫度過高或過低，鐵液溫度過高，中間合金與鐵液作用激烈，鎂燒損嚴(yán)重；鐵液溫度過低，中間合金容易“結(jié)死”在包底不起作用。(6)前爐儲存鐵液不足，球化處理時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)生強烈的翻滾，使?fàn)t渣卷入鐵液與球化劑作用。因為渣中硫高，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大，使球化劑量相對減少。(2)處理前鐵液溫度過高或過低；過高球化劑作用激烈，球化元素?zé)龘p嚴(yán)重；過低，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程度，球化劑放在包中裝的太松，反應(yīng)過于激烈，如出鐵溫度過低，則應(yīng)及時捅開包底的結(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，防止鐵液過度氧化，在和其他牌號的鐵液同爐熔化時，要注意分離交界鐵液，防止混入高硫鐵液。(4)出鐵時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，要及時扒渣，以免“回硫”，消耗過多的球化元素，造成球化失敗。(5)生鐵中有時會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，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，有時會遇到這種情況，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；或爐前檢驗的球化良好，但鑄件上出現(xiàn)球化不良。這說明球化處理后的鐵液在停留一段時間后，球化效果會消失。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，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間的延長而逐漸減少，當(dāng)減少到不足以保證鐵液球化時，石墨便由球狀過渡到團片狀、厚片狀，嚴(yán)重時會變成片狀；扒渣不充分，鐵覆蓋不好，鐵液的運輸、攪拌、倒包過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、運輸及停留時間；最好選用具有抗衰退能力的長效球化劑（如釔基重稀土鎂球化劑等），必要時可適當(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)量過高，而且隨碳當(dāng)量的增加而嚴(yán)重；鑄件壁厚，凝固緩慢，時間長，加劇了石墨漂?。粷沧囟雀?，使鐵液在鑄型內(nèi)保持液態(tài)時間長，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，使共晶點左移，石墨易漂浮，而增加鎂的殘留量（使共晶點右移），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，鑄件各種壁厚所對應(yīng)的臨界碳當(dāng)量見表51。 表51 鑄件各種壁厚所對應(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，可加入少量反球墨化元素（如鉬）。（6）在配料時，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)計運用鑄造合金熔煉的基礎(chǔ)知識，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4~5 級；其抗拉強度 σb (MPa):≥500，條件屈服強度 (MPa): ≥320，伸長率 δ (%):≥7，硬度 :170~230HB。化學(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。然后進行計算爐料的比例用量。因為在沖天爐熔煉過程中，化學(xué)成份是一個變化的過程，根據(jù)手冊確定成份的增減率，設(shè)所用堿性沖天爐熔化率為5t/h，爐料以500kg計，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)，進行質(zhì)量檢測及分析。本次設(shè)計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，這樣可延長孕育時間，%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），采用瞬時孕育法。瞬時孕育法是在鐵液澆注入鑄型前的瞬間進行孕育，使進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)量檢測我們采用爐前三角試片檢驗法、火苗判斷法、爐前快速金相法、爐前光譜分析法來進行質(zhì)量、化學(xué)成份的分析和檢測。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、運輸及停留時間。（4）最好選用具有抗衰退能力的長效球化劑，必要時可適當(dāng)增加球化劑的加入量，以防止衰退。對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，可加入少量反球墨化元素（如鉬）。（6）在配料時，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，他仔細審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。指導(dǎo)老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！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)及實踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。感謝和我在一起進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)、生活中認識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[ 1 ] 司乃鈞，王麗鳳 ，[ 2 ] 陸文華，李隆盛，黃良余 ，[ 3 ] 蔡啟舟，吳樹森 ，[ 4 ] 張文富 ，[ 5 ] 馬春來 ，[ 6 ] 金至開 ，[ 7 ] 胡美些 ，[ 8 ] ：，1993[ 9 ] 李昂，2003[10] ，2012[11] 郝石堅 ，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] 王運炎，葉尚川 ，200