受焦炭?jī)r(jià)格不斷上升、環(huán)保以及用戶對(duì)鑄件質(zhì)量要求越來(lái)越高等因素的影響，電爐在很多地方已經(jīng)取代了沖天爐。又由于生鐵價(jià)格的不斷上升，廢鋼在社會(huì)上沉淀存留量較多而價(jià)格較低，所以這幾年廣泛的用廢鋼加增碳劑的方法生產(chǎn)球鐵及灰鐵。如果工藝操作正確，不但可以提高鑄件的綜合物理性能質(zhì)量，同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本。
用電爐冶煉廢鋼加增碳劑生產(chǎn)鑄鐵件，盡管電爐便于化學(xué)元素含量的調(diào)整，而且主要元素可以調(diào)整到材質(zhì)要求的范圍之內(nèi)，但是如果不采取有效的處理手段，生產(chǎn)出鑄件的質(zhì)量，確與用沖天爐生產(chǎn)出的鑄件質(zhì)量有較大差異。最主要的不同之處就是：用電爐熔化的鐵液，無(wú)論是廢鋼加增碳劑或者是用鐵屑作爐料，生產(chǎn)出的鑄件白口傾向大，硬度高而精加工困難。本文就此談?wù)勛约旱膶?shí)踐體會(huì)和認(rèn)識(shí)。
一． 沖天爐和電爐熔煉出鐵液質(zhì)量的不同之處
1.沖天爐熔煉的鐵液
沖天爐是用焦炭作燃料，將固體的鐵塊和其它爐料，經(jīng)過(guò)預(yù)熱、熔化、過(guò)熱、還原，最后鐵液經(jīng)爐底流入前爐缸，所經(jīng)歷的時(shí)間很短，大約10min左右，鐵液往往要在前爐缸中停留一段時(shí)間，在這段停留時(shí)間里，對(duì)金屬液的增碳是有利的。雖然沖天爐的出爐溫度一般在1450℃左右，但是鐵液經(jīng)過(guò)過(guò)熱區(qū)的瞬間，爐溫約1700℃，盡管鐵液通過(guò)過(guò)熱區(qū)的時(shí)間很短，卻是以細(xì)小液滴通過(guò)的，能得到高溫過(guò)熱，有助于石墨溶于鐵液，消除新生鐵中粗大石墨片的遺傳性。鑄鐵中的主要元素碳，在熔煉過(guò)程中有一個(gè)燒損和吸收的減增過(guò)程，由于鐵液滴在灼熱的焦炭上，鐵液就吸收了焦炭中的碳原子，所以在整個(gè)熔化過(guò)程中，碳的吸收大于燒損，最終含碳量是增。同樣鐵液也會(huì)從焦炭中吸收部分硫。
在壓球化劑作球化處理之前，都要先燙包。由于沖天爐的熔化速度快，當(dāng)?shù)谝话蜩F澆注完畢后，再處理下一包時(shí)，包內(nèi)溫度還很高，沖天爐內(nèi)鐵水倒入澆包內(nèi)降溫少，所以再進(jìn)行球化處理時(shí)，出爐溫度與電爐相比較可以稍低些，對(duì)球化處理質(zhì)量（球化劑的熔化及吸收、澆注溫度），影響不大或沒(méi)有影響。用電爐熔化鐵液，每爐熔化間隔時(shí)間約50－60分鐘，有時(shí)間隔的時(shí)間可能會(huì)更長(zhǎng)些，澆包散熱時(shí)間長(zhǎng)，包內(nèi)溫度低，經(jīng)球化處理后，包內(nèi)鐵水溫度約下降80℃，冬天溫度下降的可能會(huì)更多，所以用電爐熔化鐵液處理球鐵時(shí)，出爐溫度要比沖天爐的溫度高些。
2.用電爐熔煉鐵液對(duì)材質(zhì)性能的影響
我們知道用電爐熔煉爐料，是由感應(yīng)圈經(jīng)導(dǎo)電產(chǎn)生磁場(chǎng)，在爐料中產(chǎn)生電渦流，由電渦流發(fā)熱藉以熔化爐料。
（1）、對(duì)“自發(fā)晶核”的影響
廢鋼的熔點(diǎn)比鑄鐵高，增碳劑的熔點(diǎn)更高，當(dāng)廢鋼在熔化過(guò)程中以及熔化之后，增碳劑被加熱緩慢的溶解和擴(kuò)散，增碳劑中的碳才能被鋼液侵蝕吸收。鋼液逐漸的變成鐵液，即常稱之為“合成鑄鐵”。由于廢鋼熔化溫度高，鋼液從增碳劑中吸收碳原子之后，在變成鐵液的過(guò)程中，有短暫時(shí)間過(guò)熱溫度往往很高。在高溫下，鐵液中的碳易于被氧化成CO，因此有人認(rèn)為鐵液中的碳也是一種“氣體形成元素”。CO在鐵液中的溶解度很少，形成后即釋放于鄰近液面的大氣中。在生產(chǎn)實(shí)踐中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)高溫鋼液倒入抬包后，抬包中有放射狀火花飛出（俗稱賊花），即可能是高溫氧化的釋碳現(xiàn)象。這些現(xiàn)象都會(huì)影響到材質(zhì)的質(zhì)量。
電爐在熔煉鐵液過(guò)程中，具有電磁攪拌摩擦的特性。鐵液過(guò)熱溫度高、過(guò)熱時(shí)間長(zhǎng)、且又有感應(yīng)電流的攪拌摩擦，鐵液中微細(xì)的晶態(tài)石墨即自發(fā)晶核和外來(lái)結(jié)晶核心，都會(huì)逐漸溶于鐵液而消失；或浮經(jīng)液面與集渣劑粘裹在一起被挑出爐外。這樣，使鐵液中可在共晶結(jié)晶時(shí)作為石墨外來(lái)晶核的物質(zhì)大幅度減少。
硫在鑄鐵中，尤其是在球墨鑄鐵中是有害元素。但有資料介紹說(shuō)①：在灰鑄鐵中當(dāng)含硫量小于0.06﹪時(shí)，硫的一些有益作用就無(wú)法得到發(fā)揮。在鑄鐵中存在有細(xì)小而分散的硫化物夾雜，能在石墨的生核和成長(zhǎng)中起積極而有益的作用。用感應(yīng)電爐熔煉廢鋼加增碳劑的合成鑄鐵，其最終含硫量一般不會(huì)超過(guò)0.03％的。如果原鐵水的含硫量過(guò)低，球化劑中的鎂就無(wú)從與硫化合，過(guò)多的殘余鎂量不但阻礙石墨化，而且還會(huì)使鑄件產(chǎn)生縮孔、氣孔等鑄造缺陷。如果減少球化劑的加入量，綜合考慮又恐會(huì)影響到球化率。所以在原鐵水含硫量很低的情況下，要從球化劑的選擇、球化劑的加入量、球化處理操作工藝上采取措施，以保證球鐵的球化質(zhì)量。
合成鑄鐵在感應(yīng)電爐中，因含硫量過(guò)低、過(guò)熱溫度高、電流的攪拌摩擦等因素影響，鐵液中石墨化的核心大幅度減少。②這種缺乏石墨化結(jié)晶核心的鐵液，過(guò)冷度很大，對(duì)孕育處理的回應(yīng)能力極差，很難通過(guò)常規(guī)孕育處理措施，使鑄鐵具有符合要求的微觀組織。因而即使化學(xué)成分含量完全符合要求，往往澆注出的鑄件硬度高，不便于機(jī)械加工。有資料介紹：硫從0.02％增加到0.06％，抗拉強(qiáng)度增加50MPa以上，即可提高一個(gè)牌號(hào)以上，硬度值即可增加HB20。進(jìn)一步增加硫到0.1％，強(qiáng)度值和硬度值變化不大，有此可見(jiàn)在灰鑄鐵中，硫控制在0.06-0.1％為宜（我廠生產(chǎn)的汽車制動(dòng)鼓，材質(zhì)是HT250，硫控制在0.07-0.09％）.順便也談?wù)動(dòng)秒姞t熔煉“鑄鐵屑”，即便熔煉的鐵屑干凈無(wú)銹蝕，不需要高溫，過(guò)熱溫度并不是很高，但是由于電磁攪拌的摩擦作用以及碳、硅的燒損，如果澆注前不進(jìn)行元素調(diào)配和采取有效的孕育措施，生產(chǎn)出的鑄件同樣是硬度高。
（2） 用感應(yīng)電爐熔煉對(duì)提高材感質(zhì)質(zhì)量的影響
感應(yīng)電爐熔煉，鐵水溫度可升以提到1570℃以上，并可以在高溫狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間的保溫，在該溫度下，可以使原材料帶入的夾雜物，以及在熔煉過(guò)程形成的夾渣及夾雜物上浮至鐵液表面。對(duì)于廢鋼＋增碳劑、尤其是粒子鋼＋廢鋼＋增碳劑＋回爐料，這些爐料無(wú)論是廢鋼、粒子鋼或者是粒子鐵，大都是白口組織，白口組織具有較強(qiáng)的遺傳性，要消除遺傳性就需要適當(dāng)?shù)奶岣呷刍瘻囟?，增加保溫時(shí)間，才能夠比較好的凈化鐵液，減少鑄件缺陷。
合金元素?zé)龘p量低，鐵水中錳、硅的燒損低于沖天爐熔煉。便于各元素的調(diào)控，能夠穩(wěn)定化學(xué)成分含量。
生產(chǎn)球墨鑄鐵時(shí)，含硫量過(guò)高將會(huì)直接影響到球鐵的質(zhì)量。如球化級(jí)別低下、材質(zhì)強(qiáng)韌性差、鑄件有夾渣等鑄造缺陷。用電爐熔煉鑄鐵時(shí)不存在有增硫反應(yīng)。
用廢鋼＋增碳劑生產(chǎn)合成鑄鐵，由于廢鋼的夾雜物含量低，成分穩(wěn)定，加增碳劑經(jīng)高溫熔煉之后，消除了爐料的遺傳性，鐵液的純凈度得到提高，同時(shí)增碳劑具有孕育作用，促使石墨化的效果更加穩(wěn)定突出，鑄件的基體組織晶粒會(huì)更加均勻、細(xì)化，所以生產(chǎn)出鑄件材質(zhì)的韌性和強(qiáng)度均得到提高。
(二)、揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短、優(yōu)化操作程序
用廢鋼生產(chǎn)球墨鑄鐵的優(yōu)點(diǎn)前面已談，就不再贅述。
用電爐熔煉廢鋼（鐵屑）＋增碳劑生產(chǎn)球墨鑄鐵，欲想穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，需要補(bǔ)的“短”，主要是解決金屬液在凝固結(jié)晶時(shí)，自發(fā)晶核少、鐵液過(guò)冷度大、石墨化能力差、鑄件硬度高而不便于機(jī)械加工的問(wèn)題。具體的“補(bǔ)短”操作方法是：①在冶煉后期要注意“自發(fā)晶核”的培養(yǎng)。加入適量的廢鋼使鐵液激冷，同時(shí)適量的加入硅鐵以及細(xì)顆粒的增碳劑，上面覆蓋保溫劑，降低功率或停電保溫一段時(shí)間，以促使析出微細(xì)的晶態(tài)石墨。②在出爐或澆注過(guò)程中，進(jìn)行充分的多次孕育處理，以補(bǔ)充“外來(lái)晶核”，可以添加小顆粒的增碳劑、碎硅鐵粉粒以及復(fù)合孕育劑，雖然加入量很少，但是促進(jìn)生核的效果很好。③如果含硫量過(guò)低（特別是生產(chǎn)HT時(shí)）可適量加入些硫鐵，但必須控制在要求的范圍內(nèi)?？傊畠?yōu)化操作程序指的就是：爐料入爐的先后順序、熔煉中的溫度和出爐溫度的控制、化學(xué)成分的選控、以及強(qiáng)化孕育和復(fù)合孕育。
（三）、化學(xué)成分的選擇
我們的產(chǎn)品是汽車輪轂，造型采用的是鐵模覆砂工藝，材質(zhì)是QT450－10，其硬度是HB160－210，屬于鐵素體基體球鐵。但是用戶為了便于機(jī)械加工提高生產(chǎn)速度，除要求材質(zhì)的抗拉強(qiáng)度及延長(zhǎng)率合格之外，還要求鑄件的硬度≦HB200。所以在化學(xué)成分含量的選擇上，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)和研究：碳（C）碳之所以能促進(jìn)石墨化，是由于碳本身就是構(gòu)成石墨的元素（是石墨化膨脹的內(nèi)部因素），所以，碳高則析出的石墨數(shù)量多，提高含碳量石墨化膨脹量大，可以減少縮孔體積，使鑄件組織致密。但是碳量過(guò)高，鑄件易出現(xiàn)石墨漂浮,還可能產(chǎn)生開(kāi)花狀石墨，降低力學(xué)性能。根據(jù)鑄件的大小和厚薄，控制在3.6―3.9％硅(Sī) 硅是促進(jìn)石墨化元素（是石墨化膨脹的外部因素），尚若以孕育劑方式加入，則其石墨化能力更強(qiáng)烈。硅之所以能促進(jìn)石墨化，是因?yàn)楣枘芙档吞荚谝合嗪凸滔嘀械娜芙猓ㄅ盘棘F(xiàn)象）度①，阻礙Fe原子和C原子的化合，從而增加了碳的活度，能夠使碳充分的以游離狀結(jié)晶碳，即以石墨的形態(tài)析出；硅能夠提高共晶和共析轉(zhuǎn)變溫度，有利于石墨核心的成長(zhǎng)和延長(zhǎng)成長(zhǎng)時(shí)間②；硅具有使液相線下降的特性，在碳當(dāng)量一定時(shí)，提高硅的含量，在相同的澆注溫度下，相對(duì)提高了鐵液的過(guò)熱度，增加了鐵水的流動(dòng)性，便于鑄件成型。以上這些，都是硅在促進(jìn)石墨化過(guò)程中起到的諸多作用。
近十幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外鑄造科技工作者，對(duì)硅在球墨鑄鐵中作用的研究更加廣泛和深入，并取得了較大的成果。利用硅在一定條件下對(duì)鐵素體的固溶強(qiáng)化作用，提高硅的含量，不僅可以使球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度得到提高，同時(shí)也使延伸率得到提高。1998年瑞典就規(guī)定用Si3.2％來(lái)生產(chǎn)QT450，用Si3.7％來(lái)生產(chǎn)QT500。2012年3 月，德國(guó)和歐洲的球墨鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)DIN EN1563在修改時(shí)，又增加了三個(gè)牌號(hào)（見(jiàn)附表），大幅度地提高了鐵素體—珠光體混合基體球墨鑄鐵的屈服強(qiáng)度和延長(zhǎng)率。
關(guān)于硅固溶強(qiáng)化鐵素體，提高球鐵綜合物理性能的論述，中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院的張伯明、王繼祥等老師，在很多文章中有較詳細(xì)的講解，此處不再贅述。我們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中仍然是：原鐵水硅控制在1.2—1.4％(原)、2.6—2.8％（終）。
錳（Mn） 錳在球墨鑄鐵中的作用于硅相反，錳是阻止石墨化元素。錳可以提高碳在鐵水中的溶解度，促進(jìn)白口及珠光體的生成，提高鑄件的強(qiáng)度和硬度，隨著含錳量的增加，鑄件縮孔、縮松的傾向增大。生產(chǎn)實(shí)踐證明：在其它條件（成分含量、澆溫、鑄型）相同的情況下，錳含量從0.20％提高到0.45％，鑄件硬度就有可能由HB180，上升到HB210-220,珠光體含量就有可能在5～25％之間波動(dòng)。 錳含量控制在0.2—0.4％之間是理想的。
磷（P） 磷是隨金屬爐料，如煉鋼生鐵、回爐料進(jìn)入球墨鑄鐵的，磷雖不影響球化率，但確是有害元素。磷在鐵中有一定的溶解度，但是當(dāng)金屬材料中磷的含量達(dá)到一定量時(shí)，在鑄鐵中就易形成磷共晶，含磷量越多磷共晶數(shù)量越多，有資料介紹：鑄鐵中含磷量每增加1％，反應(yīng)到金相上，磷共晶就增加20％。由于磷共晶的熔點(diǎn)低，在球墨鑄鐵凝固過(guò)程中，其較長(zhǎng)時(shí)間的保持液態(tài)，不斷被共晶團(tuán)排擠，最后被“驅(qū)逐”到共晶團(tuán)邊界，在那里凝固，因此磷共晶呈多角狀（像做衣服剪下代尖的布頭）分布在共晶團(tuán)邊界上，破壞了晶界間的結(jié)合能力；另外由于磷共晶尖銳角對(duì)金屬基體具有一定的切割作用，所以降低了材質(zhì)的強(qiáng)度、朔性及韌性，使鑄件易脆裂。球鐵的含磷量越低越好。我們控制磷含量≤0.07％
硫（S） S與Mg、Re具有很強(qiáng)的親和能力。含硫量高消耗球化劑量多，使鑄件材質(zhì)球化不良和球化衰退，而且產(chǎn)生的硫化物是球墨鑄鐵形成夾雜（渣）缺陷的主要原因之一，所以硫是球墨鑄鐵中的反球化元素，屬于有害雜質(zhì)。原鐵水含硫量盡可能控制在0.025％以下。
鎂（Mg殘）
鎂是主要的球化元素，其作用有：
球化石墨：少量的鎂殘存在鐵水中，可使石墨在結(jié)晶時(shí)呈球狀；同時(shí)使鐵水過(guò)冷度增加，并強(qiáng)烈阻止一次結(jié)晶的石墨化，使碳化物穩(wěn)定，所以球墨鑄鐵有較大的白口傾向。
脫硫：鎂非常容易與鐵水中的硫化合，進(jìn)行硫化反應(yīng)生成硫化鎂 FeS﹢Mg﹦Fe+MgS MgS的比重比鐵水小，熔點(diǎn)高，故能上浮進(jìn)入熔渣去除；
脫氧：鎂的化學(xué)性質(zhì)很活潑，極易與氧作用FeO＋Me＝Fe＋MgO生成的氧化鎂比重比鐵水輕，可上浮進(jìn)入熔渣而去除，使鐵水中的含氧量顯著下降，也使球鐵鐵水表面容易形成氧化膜。
去氣和去夾雜物：鎂的熔點(diǎn)低，加入到鐵水中后，即發(fā)生鎂的氣化、沸騰和劇烈地?cái)嚢枳饔茫硅F水中的氣體如氫、氮等有所降低，并使夾雜物大量排出。
稀土（Re）的主要作用：
⑴． 凈化鐵水：稀土元素可與鐵水中的氧、硫、氮等形成高熔點(diǎn)化合物，特
別是與氧的親和力大，能起強(qiáng)烈的脫氧作用。同時(shí)稀土元素與硫的親和力比鎂大，是強(qiáng)烈的脫硫劑。所產(chǎn)生的氧化物和硫化物不溶解于溶液中，他們集聚上浮，因而能使鐵水凈化。此外，稀土元素可以和鉛、鋅、錫、銻、鉍、砷、等反球化元素組成高熔點(diǎn)化合物，從而消除干擾元素的反球化作用；
⑵． 強(qiáng)化基體：細(xì)化晶粒：鑄鐵中殘留的稀土能微量溶入鑄鐵的基體中，起
合金化作用，從而強(qiáng)化基體。另一方面，有一部分稀土氧化物、硫化物高度彌散地分布在鐵水中，形成外來(lái)晶核，增加了晶核數(shù)目，從而細(xì)化了晶粒；
⑶． 促進(jìn)碳化物的形成：當(dāng)稀土殘留量較高時(shí)，稀土有明顯的促進(jìn)碳化物生
成的作用，引起鑄件白口傾向增大，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)“反白口”現(xiàn)象；
⑷． 改善鑄造性能：稀土元素加入鐵水中，能減少氣體和夾雜物含量，凈化鐵
液，因而改善了鐵水的流動(dòng)性，減少了氣孔、夾渣、縮松等的傾向。
總之，為了保證球化，得到理想的球鐵質(zhì)量。Mg和Re在中和了S等反球化元素的作用后，留下一定的量，起到使石墨呈球狀化的作用。同時(shí)Mg又是強(qiáng)烈的反石墨化元素，其含量過(guò)高時(shí)，鑄件易出現(xiàn)白口、縮松、夾雜等鑄造缺陷。在有Re的情況下，鎂（Mg殘）量可控制在0.035~0.06％。
Re元素有脫硫、去氧、凈化鐵液和球化及抵消反球化元素（的球化干擾）等有利作用，但Re量過(guò)高會(huì)引起球墨畸形，影響球墨的圓整度即球化率降低。具體含量要根據(jù)干擾元素的高低而選擇（干擾元素的來(lái)源是原材料的產(chǎn)地），Re含量還應(yīng)低于Mg的含量，（在2012年4月12號(hào)曲阜會(huì)議上，鄭州大學(xué)的郭振廷教授提出：Mg比Re高出0.015﹣0.02％； 河北工業(yè)大學(xué)的錢(qián)立教授提出：Re／Mg＝0.3﹣0.5，兩位老師的要求結(jié)果基本是一致的。）稀土含量?？刂圃?.02~0.04％?；瘜W(xué)成分的選擇和控制﹙％﹚:
CE:4.6－4.8C:3.6－3.9 Si:1.2－1.4（原）2.6－2.8（終）
Mn:0.2－0.4P: ≦0.05 S: ≦O.035(原) ≦0.022（終）
Re:0.02－0.04 (殘)Mg:0.03－0.06（殘）
（四）、熔煉工藝（爐料的加入順序、操作方法及溫度控制）和球化處理
先在爐底加入新生鐵，再加入廢鋼、增碳劑（根據(jù)爐料情況憑經(jīng)驗(yàn)而加，以防增碳劑堆積形成高溫層），邊熔化邊加廢鋼和增碳劑，盡可能在粒子鋼沒(méi)有加入之前，把增碳劑需要加入量的60－70％加完，最后加回爐料。在這段時(shí)間里，為了提高增碳劑的吸收率，消除鐵液中的遺傳性，宜采用大功率高溫熔化。 但上述加料方法也存在著兩個(gè)問(wèn)題: ①當(dāng)鐵水含碳量達(dá)到一定量時(shí)，再提高鐵水含碳量就困難了。②在熔煉后期加入粒子鋼，爐內(nèi)金屬液噴濺嚴(yán)重，不能保證安全生產(chǎn)。因此也可以采用另一種加料順序，先熔化粒子鋼，邊熔化邊往外舀渣，當(dāng)熔化完畢需加入量（一般40―50％）并達(dá)到一定溫度時(shí)，關(guān)閉電源，消除爐內(nèi)液面“駝峰”，使液面平穩(wěn)，熔渣就會(huì)往液面中心部聚集，這樣就便于舀凈熔渣。熔渣清除干凈之后，就可以適當(dāng)多加些增碳劑。啟動(dòng)電源高功率熔化，邊加廢鋼邊加增碳劑直至爐滿，加入部分硅鐵取樣分析。
球鐵金屬液是一種鐵水被飽和的Fe－C－Si－O之合金溶液，其內(nèi)部存在化學(xué)反應(yīng)與反應(yīng)平衡問(wèn)題：③
2（C）＋（SiO2） （Si）＋2CO
鐵水溫度高于平衡溫度時(shí)，反應(yīng)向右，碳被氧化放出CO降碳，是還原反應(yīng)。低于平衡溫度時(shí)反應(yīng)向左，Si被氧化，形成SiO2黑渣，是氧化反應(yīng)。平衡溫度在1390－1420℃之間。故推薦球化處理溫度在1450±20℃之間。根據(jù)上述資料分析增碳劑合適的加熱溫度，如果加熱溫度高于平衡溫度時(shí)，鐵液中的碳被氧化損耗增加，增碳劑的吸收率降低。當(dāng)加熱溫度低于平衡溫度時(shí)，由于溫度較低，增碳劑的溶解擴(kuò)散速度下降，因而增碳劑的吸收率也較低。另外，在實(shí)際生產(chǎn)操作中，很難把爐溫控制在平衡溫度線。提高爐溫可以加快增碳劑的溶解和擴(kuò)散，有利于鐵液對(duì)碳的及時(shí)吸收而縮短碳的氧化時(shí)間，盡可能的使吸收遠(yuǎn)大于損耗，同時(shí)也有利于提高熔化速度。所以在熔化前期我們采用大功率高溫熔化。
由于粒子鋼的含渣量太多，在熔化粒子鋼過(guò)程中，需要用特制的勺往外舀渣，所以增碳劑不宜與粒子鋼混裝熔化。當(dāng)爐料熔化完畢并徹底清凈熔渣之后，留下10％的增碳劑作為波動(dòng)可調(diào)空間，其余的全部加入，并加蓋保溫劑。
在爐內(nèi)溫度升高增碳劑溶解被鐵液吸收后，清凈保溫劑及熔渣，加入部分硅鐵，在硅鐵上面覆蓋保溫劑，硅鐵的加入量，應(yīng)在代入硅1.2％左右，這是因?yàn)閺U鋼和粒子鋼的含硅量都很低，加入部分硅鐵，一是為了起到脫氧作用；二是為了縮小后期調(diào)整范圍，使成分含量更加準(zhǔn)確；三是為了鐵液成分含量不超過(guò)熱分析儀的測(cè)量范圍，避免測(cè)量失敗。還需要說(shuō)明的是，無(wú)論在任何階段需要同時(shí)添加增碳劑和硅鐵時(shí)，都要先加增碳劑，待增碳劑熔解擴(kuò)散被吸收之后，再加增碳劑。這是因?yàn)楣杈哂信盘继匦?，即硅量的增加，降低了碳在鐵水中的溶解度。其目的還是為了提高增碳劑的吸收率。
綜上所述，影響增碳劑吸收的因素有：①增碳劑的質(zhì)量；②鐵水的含碳量；③鐵水含硅量：④爐料和鐵水質(zhì)量（是否嚴(yán)重氧化）；⑤爐工操作；⑥加入時(shí)間及加入方法；⑦爐溫控制；
當(dāng)爐溫達(dá)到1320℃左右時(shí)，清凈液面熔渣，取樣倒入上海產(chǎn)的“賀利氏”牌熱分析儀樣杯中。在取樣分析的前后時(shí)間里，先清理干凈液面熔渣，適量加入一些回爐料；當(dāng)熱分析儀結(jié)果出來(lái)后，調(diào)整原鐵水的碳、硅含量；球化處理采用沖入法。
采取有效措施強(qiáng)化孕育：使用孕育劑的種類有硅鐵75﹟、增碳劑、硅鈣鋇復(fù)合孕育劑。用增碳劑進(jìn)行爐內(nèi)、包內(nèi)雙重孕育；用硅鐵進(jìn)行沖入孕育及浮硅孕育；由大包倒入抬包時(shí)加入硅鈣鋇復(fù)合孕育劑進(jìn)行隨流孕育。只要經(jīng)熱分析儀測(cè)報(bào)含碳量不超上限，出爐前在爐內(nèi)液面（也稱作預(yù)處理或預(yù)孕育）、在球化包底、以及球化反應(yīng)結(jié)束扒渣后，在球鐵液面，酌情適量加放一些細(xì)顆粒（0.5―1.0㎜）的增碳劑。盡管這樣作增碳劑的吸收率較低，但是確能生產(chǎn)大量的“外來(lái)晶核”，促進(jìn)石墨化，有利于石墨的生成。
球化溫度的控制。球化溫度是根據(jù)鑄件的大小、鑄件壁的厚薄以及材質(zhì)的不同而靈活掌握的。而且各單位又有各自的習(xí)慣作法。如山東臨沭興華機(jī)械廠用十噸包處理球鐵，當(dāng)包底有一定的鐵水后，為降低下部鐵液溫度，延緩球化劑的起爆時(shí)間，減少反映沸騰，順包邊加放“熱鐵塊”，也便于降溫澆注大型鑄件，效果很好。濮陽(yáng)一家鑄造廠，用廢鋼生產(chǎn)球鐵，出爐溫度1550℃，當(dāng)包內(nèi)鐵液達(dá)到3／4時(shí)，停止倒鐵水，讓球化包內(nèi)進(jìn)行球化反映，在包內(nèi)作球化反映時(shí)，爐內(nèi)剩余1／4的鐵水繼續(xù)升溫，包內(nèi)反映結(jié)束并清理浮渣，加孕育劑后再出爐內(nèi)剩余1／4的鐵液，這時(shí)爐內(nèi)鐵液溫度已是1570℃，用這種方法作球化處理，生產(chǎn)出的鑄件內(nèi)在質(zhì)量好，無(wú)氣孔等鑄造缺陷。我們?cè)诔鰻t之前的熔化過(guò)程中，要經(jīng)歷一個(gè)先高溫后低溫的過(guò)程，先高溫便于消除鐵液中的“遺傳性”和促進(jìn)增碳劑的吸收，后適當(dāng)?shù)蜏乇阌诰Ш说膹?fù)生和球化處理。我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中，原來(lái)的球化處理溫度控制在1560－1570℃（用光學(xué)測(cè)溫儀），生產(chǎn)出鑄件的硬度偏高，其硬度常在HB200左右徘徊，時(shí)而硬度還有超標(biāo)現(xiàn)象而影響產(chǎn)品質(zhì)量。2010年下半年，逐漸降低球化處理溫度，現(xiàn)在出爐溫度控制在1520℃±10℃左右。
(五)、產(chǎn)品質(zhì)量
產(chǎn)品為QT450－10輪轂，造型采用鐵模覆砂工藝，球鐵的球化級(jí)別1－3級(jí)，石墨大小6－7級(jí)，石墨球密而分布均勻，硬度HB170－190，硬度很少有超過(guò)HB200的。鑄件實(shí)體切割取樣作物理實(shí)驗(yàn)，抗拉強(qiáng)度≧500（常在500左右），延長(zhǎng)率（％）13－16（最高可達(dá)22）。
