浅谈如何处理大型球铁铸件的特有问题

　　一、浅析国内型球铁铸件行业能减排的方法
　　我国大型球铁铸件行业节能减排的对策是：以提高铸件质量、降低废品率、减少消耗为中心的节能减排，以发展   铸件，提高性能和质量、降低废品率、减少消耗为主攻方向，以发展先进成型技术、计算机技术应用、新材料技术，采用先进熔炼工艺与设备、造型工艺与设备，烟尘治理与废渣综合利用等技术集成和创新为主要手段，是先进技术、先进设备、先进管理的集成与创新。
　　对于大型球铁铸件行业的节能降耗，可以分为两种途径：一种是显性的节能，可以通过设备的改进（提高设备的能源利用率）等措施来实现；另一种则是隐性的节能，即在单位产品质量的能耗指标上体现的节能，需要通过提高生产技术水平来实现。隐性节能措施不仅对能耗降低贡献很大，同时提高了产品质量。
　　对于大型球铁铸件行业的污染废弃物的减排，也可分为两种途径：一是采用先进技术和设备来减少污染物的产生量；二是采用铸造废弃物的资源化处理新技术，减少排放量。
　　二、大型球铁铸件特有问题的处理方法
　　大型球铁铸件应用广泛，其质量的优劣直接影响着所组成机械的性能。其中如大型柴油机缸体、大型风电铸件、大球磨机端盖、高炉冷却壁等大型球铁铸件，因为涉及设备机械的特殊性，除了需通过一般性标准规定的要求外，还需要进行特殊的检测，如风电铸件要求低温冲击韧度，核渣罐有许多附加的特殊验收标准等。结合大型球铁铸件的这些特点，在生产前   要做周密的考虑，对于其生产过程中遇到的特有问题，也要采取相应的来解决。下面我们就来进行一下分析。
　　1、生产大型球铁铸件需考虑的问题
　　（1）首先要考虑的是如何获得健全、致密、尺寸合格的铸件。生产大型球铁铸件的技术流程与灰铸铁件基本相同，只要结合球铁铸件的特点在缩尺的选定、砂箱设计等方面稍作修正即可。
　　（2）其次要针对大型球铁铸件的共同特点做相应工作。大型球铁铸件的共同特点是特别厚重，大多数要求铁素体基体，力学性能   满足标准数据，有时外加低温冲击性能要求等。
　　2、大型球铁铸件生产的特有问题
　　由于大型球铁件冷却速度缓慢，导致共晶凝固期长达数小时，而在此期间要形成球铁的主要组织，因而就出现了大断面球铁或大型球铁件所特有的一系列问题：球墨数量少、球墨直径大、球墨畸变、石墨漂浮、化学成分偏析、晶间碳化物以及碎块状石墨等。这些问题早已受到关注，虽形成机理尚不统一，但对具体问题已有了初步的解决措施。还有一个重要问题是如何满足和解决低温冲击韧度的要求？问题的巧合在于解决这两大难题的方向及措施大致相同。
　　3、解决大型球铁铸件特有问题的途径
　　（1）改进工艺技术
　　①、精心选择原材料
　　为了生产出   大型球铁铸件，无论怎样精选炉料都是值得的。原料的干扰元素应尽可能低，特别要注意的是生铁来源、废钢品种、增碳剂的选用。
　　②、注意孕育问题
　　孕育是   主要的工艺技术措施之一，只有解决好这个问题，才有可能既保证低w（Si）量又不出现问题，也才能保证低温性能过关。而孕育问题无非是孕育剂及孕育处理方法的选择。可以选择孕育作用时间长的孕育剂，如含Ba剂（含Sr剂对灰铸铁   有效，而且Ca要低）、含石墨的孕育剂或在孕育剂中适当地混些RESiFe。目前，有不少企业都有自制孕育剂，我猜想遵循的都是这个原则。总之，孕育“要滞后，要瞬时”，不但效果好，而且剂量可大大减少。那种老的方法如处理时覆盖，效果很差，但w（Si）倒是降低了。现在的问题是，要w（Si）低，又要效果好，出路只有改变方法。事实证明，w（Si）量2.0%是可以做到的，成功的标识是石墨要小，要多。小了就多，小了球化率就高，小了就不出渗碳体，小了偏析程度就轻。大件如能做到石墨球在200个或以上，大小5～6级，球化率、铁素体量自然不出问题。总之一句话，去和石墨斗争，为争取小而多的石墨努力，主要手段就是通过孕育处理。w（Si）低了，而且又没有自由渗碳体，塑性及常温、低温冲击韧度就很容易过关。对于大型铸件来说，在浇杯中进行大块孕育处理，以及浇道内放一块孕育块是轻而易举的事，问题是   有正确的理念。
　　③、选择双联熔炼
　　双联熔炼能充分发挥冲天炉铁液成核能力强、电炉热效率高的特点。铁液   高温出炉，有条件时可脱S，在电炉内的时间不要太长。根据情况决定球化温度，不能太高亦不能太低。
　　笔者主张大型件球化处理不要用冲入法，因为时间太长。至少用盖包法，   好用特色法或喂丝法，在固定地方喂丝，甚至可连同喂孕育丝。球化剂千万不要用常用的，   好重稀土球化剂和轻稀土球化剂混合使用。如采用冲入法，球化剂中w（Mg）6%，w（RE）1.0%～1.5%就可以了；如生铁较纯，w（RE）0.5％～1.0％亦可。如采用喂丝法，可用高w（Mg）量的球化剂，但w（RE）要低，稍含些Ca即可。浇注温度要合适（1300～1350℃），不要太高，否则液态收缩太大；宜采用分散内浇道中速浇注，尽可能用高刚度铸型以充分利用石墨化膨胀进行铁铸铁的自补缩，减轻冒口负担，确保铸件内部致密。
　　④、强化冷却以加速凝固
　　关于碎块状石墨的成因普遍较易接受的说法有二：一是球状石墨破碎而引起；二是由于热流或某些合金元素特别是Ce和La的偏析造成奥氏体外壳的稳定性降低，导致球墨的生长模式改变而形成。不管哪种理论或说法，可以肯定的是，共晶阶段凝固时间太长（即缓慢冷却）是形成碎块状石墨的直接和客观因素。因此不管采取什么方法，只要能缩短凝固阶段的时间，都可有效地阻止碎块状石墨的出现。
　　也有文献指出，球墨畸变有一个临界冷却速度（0.8℃/min）。石墨畸变有时是一个突变过程，因此加速冷却，缩短凝固时间，特别是缩短共晶阶段的凝固时间，想方设法使共晶凝固阶段缩短至2h以内是有显著效果的。围绕这个原则有不少措施：强制冷却；金属型挂砂；使用冷铁等。