影响球墨铸铁过冷度因素及控制方法
刘建东
伏克松
刘思涛
射线灯
（长城须崎铸造有限公司，宁夏银川７５００２１）
摘要主要对标志铁水冶金质量的过冷度的影响因素和控制方法进行了阐述。最后结合实际对过冷度的应用进行了总结。关键词 过冷度
冶金质量
作者简介：刘建东（１９８１～），男，助理工程师，主要从事铸造熔炼技术工作。
１前言
铁水冶金质量的好坏直接影响到铸件的性能和
使用，因此实际熔炼中必须要保证铁水良好的冶金质量。冶金质量的好坏是由很多因素共同决定的。要判断冶金质量的好坏就必须要对冶金质量通过一定的方法进行量化。为此，熔炼工作者到了一个量化指标－过冷度。过冷度是铁水冶金质量的一个标志，过冷度的大小直接反映铁水冶金质量的好坏，而且过冷度也是判断铁水冶金质量的一个重要的量化指标。因此，应该对铁水过冷度予以重视，在实际熔炼过程中对过冷度的影响因素和控制方法不断摸索和总结，建立过冷度判断铁水冶金质量的方法或标准，用来指导实践熔炼。 ２实施过程２．１
过冷度影响因素
２．１．１炉料
木材旋切机
资料表明，过冷度与金属的本性和纯度有关，金属的纯度越高，则过冷度越大，使用的金属不同时，过冷度也不同。二者对过冷度有决定性的影响。在实际熔炼中，当使用的炉料（主要指生铁）发生变化后，过冷度值会明显发生变化。所以，实际熔炼中使用的炉料应尽可能固定。不要频繁更换炉料，以免给过程控制造成影响，铁水质量发生波动。
２．１．２加料顺序
生铁不仅是调节成分的必须炉料之一，而且可以起到形成石墨核心的作用。铁水熔化是一个逐步升温的过程，熔化时间越长，熔化温度越高，对生铁形成石 墨核心的破坏越严重。所以在球墨铸铁铁水熔化过程中，加料顺序就显得很重要。一般规定的加料顺序是废钢—机铁—生铁。这样就可以把生铁起石墨核心作用的破坏降到最低。
２．１．３孕育处理
蒸纱锅孕育处理是增加铁水外来核心，提高石墨化的过程。提高铁水凝固过程中石墨球数的增加及石墨球尺寸等级。采用适当和有效的孕育方法可以很好补充铁水中石墨核心的损失，使石墨球数达到比较理想的数目。在铁水冷却曲线上可以看到，过冷度比较小，而且会出现石墨的后析出（见图１）。
图１过冷度曲线
图２
硫含量与过冷度关系
技术交流
前析出后析出
ＴＤＭ
ＴＤＭ
过冷
间硝基苯甲酸度１
２３
４５６７
８０．００１０．００２０．００３０．００４０．００５０．００６０．００７０．００８０．００９０．０１０
硫
《宁夏机械》２００７年第２期
－３５－
另外，理论认为铁水中的化学成分硫对孕育过程有积极作用，铁水中的硫含量不能过低，硫对石墨核心的形成有利。硫含量与过冷度的关系如图２所示。从图２可以看出，随着硫含量的增大，过冷度在减小。而过冷度又与石墨球数成反比关系，所以要增加石墨球数，铁水的硫含量不能太低，但也不能太高，因为硫是反球化元素。
２．１．４球化处理
铁液经过球化处理后，原有的氢、氧和一氧化碳气体含量减少，铁液得到了净化，致使外来核心减少。并且，铁液的过热温度越高，净化程度也越高，此外，球化元素镁和稀土均能与碳形成碳化物，由此减少了石墨化程度，加大了收缩倾向。所以一定要控制球化反应的时间和残余镁量。
２．１．５温度控制
在铁水熔化过程中，石墨核心不断损失，尤其是铁水处于高温状态下，损失更为严重。尤其是在过热过程中。所以在铁水熔化过程中，必须要对温度进行控制，铁水熔化过程中，加料要有规律，使铁水在熔化中处于比较低的温度，而且避免铁水长期处在高温状态下和铁水反复的升降温。
除此之外，冷却速度对过冷度也有影响，冷却速度越大，过冷度越大，反之亦然。
２．２控制方法
要得到良好的铁水质量和铸件性能，就要对过冷度进行控制，我们已经知道过冷度的影响因素包括炉料、加料顺序、变质处理（球化处理和孕育处理）温度控制等方面。对过冷度的控制方法主要分为两部分，下面进行详细阐述。
２．２．１炉前过冷度的控制
对过冷度的炉前控制方法主要包括炉料、加料顺序控制及适当添加调整材料。炉料加入以后加热和熔化，当铁水处于过热温度状态后开始取样，待分析仪检测结果，如果检测结果是△Ｔ＞８℃，则要对原铁水重新进行处理。
为了弥补炉前过冷度改进的局限性，采取的措施是严格按照加料顺序的要求，当电炉内没有铁水时可以加一定的生铁，作为起熔体，加快熔化速度，剩余的生铁最后加入炉内。当电炉中有铁水时，则应该以废钢－机铁－生铁的顺序加料。
２．２．２炉后过冷度控制
基本原理：铁液经过球化处理后，原有的氢、氧和一氧化碳气体含量减少，铁液得到了净化，致使外来核心减少。并且，铁液的过热温度越高，净化程度也越高，此外，球化元素镁和稀土均能与碳形成碳化物，由此减少了石墨化程度，加大了收缩倾向。而孕育处理是增加铁水外来核心，提高石墨化的过程。提高铁水凝固过程中石墨球数的增加及石墨球尺寸等级。
当把原铁水经过必要处理后，铁水达到出铁温度，开始向铁水包内出铁水，当铁水包内的铁水大约为铁水包容量的三分之二后，开始球化处理并开始计时，开始孕育处理。在球化和孕育处理后数分钟取样，迅速倒入分析仪样杯，进行过冷度检测。
２．３实际应用
对过冷度的检测和控制的主要目的是最终形成对铁水冶金质量的判断及控制，进而更好地保证铸件的加工性能，机械性能等。引用热分析仪检测过冷度对实际熔炼过程的意义主要有两点，一是可以监控熔炼过程环节；二是可以预判铸件的机械性能。
如果某一炉铁水分析仪检测的过冷度出现大的波动，就必须对熔炼过程进行检查。这样可以及时发现熔炼过程的失控环节，及时采取措施避免类似的情况再度发生。
通过统计分析建立过冷度和铸件机械性能的关系，可以对铸件的机械性能作出预判，进而评估目前的铁水质量状况。下面分别作过冷度与石墨球数、抗拉强度、屈服强度、延伸率的统计分析。
２．３．１过冷度与石墨球数
方程式１是石墨球数和过冷度的关系式。从关系式（１）可知：过冷度越大，石墨数越小。当△Ｔ＝２时石墨球数平均值最大。但是从总体来看，要得到较多的石墨球数（ＧＮ≥７０），应该有△Ｔ≤４。
表１是对过冷度和石墨球数的关系划分。
Ｙ＝７６．２８５７－０．９２８５７１Ｘ－０．１４２８５７Ｘ２（１）式中：Ｙ——
—平均石墨球数；
Ｘ——
—过冷度。
（下转第４８页）表１过冷度和石墨球数的关系
过冷度（℃）平均石墨球数
１～４≥７０
＞４＜７０
－３６－
２．３．２过冷度与机械性能
上面我们已经知道过冷度与石墨球数的关系，下面通过石墨球数与抗拉强度、屈服强度、延伸率的统计分析（如表２所示），建立过冷度与以上机械性能的间接关系。从表２可以看出，随着石墨球数的增大，铸件的机械性能进一步提升，但差别不大。结合表１的结论，要得到良好机械性能的铸件，应该使石墨球数尽可能多，即要把过冷度控制在适当小的范围。
３结论
３．１影响过冷度（铁水冶金质量）
的因素主要有炉
料、温度控制、过程冶金处理等。
３．２
控制过冷度（铁水冶金质量）的方法主要分为炉前和路后控制两部分，控制方法在具体熔炼过程中具
体对待。
３．３通过对过冷度与石墨球数和机械性能的关系分
析可知，要获得良好的铸件性能，就应该用过冷度对铁水冶金质量进行量化评估，保证熔炼过程的稳定性。
３．４电炉熔炼过程中热分析仪的作用主要有两点：一
是对熔炼过程的一些环节进行监控，如过热温度，过冷度波动后的原因查。二是对铁水的冶金质量进行量化，定期对铁水冶金质量统计分析。保证熔炼过程稳定性。建立铸件性能、石墨球数与过冷度的关系，确立过冷度衡量铸件性能及冶金质量的标准。
参考文献：
［１］刘北兴．金属学与热处理原理［Ｍ］．哈尔滨工业大学出版社，１９９１．
［２］黄惠松，祝光荣．现代铁水质量检测技术［Ｍ］．机械工业出版社，１９８８．
长春密刺［３］钱立，庞凤荣．冲天炉检测与炉况控制［Ｍ］．天津科学技术出版社，１９８５．
（收稿日期：２００７－０３－３０）
机械性能／石墨球数＜６０６０－８０≥８０抗拉强度３６８３６９３７２延伸率２３２４２５屈服强度
２３３
２３４
２３５
表２
石墨球数与抗拉强度、屈服强度、延伸率关系
不平整，还需用粗砂纸等工具对表面不平处打磨，以保证保护层施工平整。保温板铺贴完成后，经相关人员隐蔽验收后，加强网布和面层砂浆可同步施工，加强网铺设，特别注意在应力集中部位，如阴阳角、窗“八字”等，需做加强处理进行加固，网布间的搭接不应小于８０ｍｍ，转角处“反包”不少于２００ｍｍ，对保护层砂浆要求刮光压平。涂料施工不能在强光照射下及负温条件下进行，其次要待保护层干燥到规定的含水率之后才能施工，其施工质量装饰层的观感质量，应认真处理。
５检查验收
外保温施工完成１５天后，还应请检测部门对保
温板与墙体粘结强度做拉拔试验，确认符合《外墙外保温工程技术规程》ＪＧＪ１４４－２００４规定，不低于０．３ＭＰａ。
工程验收应按〈外墙保温检验批验收记录〉中内容进行实体检测，相关人员确认签字。
海砂混凝土总之，建筑物墙体保温工程是一项系统工程，在对其质量控制中应以设计、组织、人员、材料、施工、验收等各方面加以控制，工程技术人员应熟悉此施工技术检验，控制标准，以使外墙保温施工技术更成熟，提高其施工质量，充分发挥其保温作用。
（收稿日期：２００７－０４－３０）
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