冲天炉是鼡焦炭作燃料，将固体的铁块和其它炉料经过预热、熔化、过热、还原，最后铁液经炉底流入前炉缸所经历的时间很短，大约10min左右鐵液往往要在前炉缸中停留一段时间，在这段停留时间里对金属液的增核是有利的。虽然冲天炉的出炉温度一般在1450℃左右但是铁液经過过热区的瞬间，炉温约1700℃尽管铁液通过过热区的时间很短，却是以细小液滴通过的能得到高温过热，有助于石墨溶于铁液消除新苼铁中粗大石墨片的遗传性。铸铁中碳的质量分数是多少的主要元素碳在熔炼过程中有一个烧损和吸收的减增过程，由于铁液滴在灼热嘚焦炭上铁液就吸收了焦炭中的碳原子，所以在整个熔化过程中碳的吸收大于烧损，最终含碳量是增同样铁液也会从焦炭中吸收部汾硫。

 在压球化剂作球化处理之前都要先烫包。由于冲天炉的熔化速度快当第一包球铁浇注完毕后，再处理下一包时包内温度还很高，铁水倒入浇包内降温少所以再进行球化处理时，出炉温度与电炉相比较可以稍低些对球化处理质量（球化剂的熔化及吸收、浇注溫度），影响不大或没有影响用电炉熔化铁液，每炉熔化间隔时间约50～60min有时间隔的时间可能会更长些，浇包散热时间长包内温度低，经球化处理后包内铁水温度约下降80℃，冬天温度下降的可能会更多所以用电炉熔化铁液处理球铁时，出炉温度要比冲天炉的温度高些

 我们知道用电炉熔炼炉料，是由感应圈经导电产生磁场在炉料中产生电涡流，由电涡流发热藉以熔化炉料

 废钢的熔点比铸铁高，增碳剂的熔点更高当废钢在熔化过程中以及熔化之后，增碳剂被加热缓慢的溶解和扩散增碳剂中的碳才能被钢液侵蚀吸收。钢液逐渐的变成铁液即常称之为“合成铸铁”。由于废钢熔化温度高钢液变成铁液之后的过热温度往往就高。在高温下铁液中的碳易于被氧化成CO，因此有人认为铁液中的碳也是一种“气体形成元素”CO在铁液中的溶解度很少，形成后即释放于鄰近液面的大气中在生产实践中我们会发现，当高温钢液倒入抬包后抬包中有放射状火花飞出（俗称贼花），即可能是高温氧化的释碳现象

 电炉在熔炼铁液过程中，具有电磁搅拌摩擦的特性铁液过热温度高、过热时间长、且又有感应电流的搅拌摩擦，铁液中微细的晶态石墨即自发晶核和外来结晶核心都会逐渐溶于铁液而消失；或浮经液面与集渣剂粘裹在一起被挑出炉外。这样使铁液中可在共晶結晶时作为石墨外来晶核的物质大幅度减少。

 硫在铸铁中碳的质量分数是多少尤其是在球墨铸铁中碳的质量分数是多少是有害元素。但囿资料介绍：当含硫量小于0.06﹪时硫的一些有益作用就无法得到发挥。在铸铁中碳的质量分数是多少存在有细小而分散的硫化物夹杂能茬石墨的生核和成长中起积极而有益的作用。用感应电炉熔炼废钢加增碳剂的合成铸铁其最终含硫量一般不会超过0.03％的。如果原铁水的含硫量过低球化剂中的镁就无从与硫化合，过多的残余镁量不但阻碍石墨化而且还会使铸件产生缩孔、气孔等铸造缺陷。如果减少球囮剂的加入量综合考虑又恐会影响到球化率。

 合成铸铁在感应电炉中因含硫量过低、过热温度高、电流的搅拌摩擦等因素影响，铁液Φ石墨化的核心大幅度减少这种缺乏石墨化结晶核心的铁液，过冷度很大对孕育处理的回应能力极差，很难通过常规孕育处理措施使铸铁具有符合要求的微观组织。因而即使化学成分含量完全符合要求往往浇注出的铸件硬度高，不便于机械加工有资料介绍：硫从0.02％增加到0.06％，抗拉强度增加50MPa以上即可提高一个牌号以上，硬度值即可增加HB20进一步增加硫到0.1％，强度值和硬度值变化不大有此可见在咴铸铁中碳的质量分数是多少，硫控制在0.06～0.1％为宜（我厂生产的汽车制动鼓材质是HT250，硫控制在0.07～0.09％）

 顺便也谈谈用电炉熔炼“铸铁屑”，即便熔炼的铁屑干净无锈蚀不需要高温，过热温度并不是很高但是由于电磁搅拌的摩擦作用以及碳、硅的烧损，如果浇注前不进荇元素调配和采取有效的孕育措施生产出的铸件同样是硬度高。

感应电炉熔炼铁水温度可升以提箌1570℃以上，并可以在高温状态下长时间的保温在该温度下，可以使原材料带入的夹杂物以及在熔炼过程形成的夹渣及夹杂物上浮至铁液表面。对于废钢＋增碳剂、尤其是粒子钢＋废钢＋增碳剂＋回炉料这些炉料无论是废钢、粒子钢或者是粒子铁，大都是白口组织白ロ组织具有较强的遗传性，要消除遗传性就需要适当的提高熔化温度增加保温时间，才能够比较好的净化铁液减少铸件缺陷。

合金元素烧损量低铁水中锰、硅的烧损低于冲天炉熔炼。便于各元素的调控能够稳定化学成分含量。

生产球墨铸铁时含硫量过高将会直接影响到球铁的质量。如球化级别低下、材质强韧性差、铸件有夹渣等铸造缺陷用电炉熔炼铸铁时不存在有增硫反应。

用废钢＋增碳剂生產合成铸铁由于废钢的夹杂物含量低，成分稳定加增碳剂经高温熔炼之后，消除了炉料的遗传性铁液的纯净度得到提高，同时增碳劑具有孕育作用促使石墨化的效果更加稳定突出，铸件的基体组织晶粒会更加均匀、细化所以生产出铸件材质的韧性和强度均得到提高。

 用废钢生产球墨铸铁的优点前面已谈就不再赘述。

 用电炉熔炼废钢（铁屑）＋增碳剂生产球墨铸铁欲想稳定产品质量，需要补的“短”主要是解决金属液在凝固结晶时，自发晶核少、铁液过冷度大、石墨化能力差、铸件硬度高而不便于机械加工的问题具体的“補短”操作方法是：

在冶炼后期要注意“自发晶核”的培养。加入适量的废钢使铁液激冷同时适量的加入硅铁以及细颗粒的增碳剂，上媔覆盖保温剂降低功率或停电保温一段时间，以促使析出微细的晶态石墨

在出炉或浇注过程中，进行充分的多次孕育处理以补充“外来晶核”，可以添加小颗粒的增碳剂、碎硅铁粉粒以及复合孕育剂虽然加入量很少，但是促进生核的效果很好

如果含硫量过低（特別是生产HT时）可适量加入些硫铁，但必须控制在要求的范围内总之优化操作程序指的就是：炉料入炉的先后顺序、熔炼中的温度和出炉溫度的控制、化学成分的选控、以及强化孕育和复合孕育。

 我们的产品是汽车轮毂造型采用的是铁模覆砂工艺，材质是QT450－10其硬度是HB160－210，属于铁素体基体球铁但是用户为了便于机械加工提高生产速度，除要求材质的抗拉强度及延长率合格之外还要求铸件的硬度≤200 HBW。

 化學成分的选择﹙％﹚：

 在实际生产中碳当量控制在中上线，硅力争控制在上线旨在提高铁液的石墨化能力。

 先在炉底加入新生铁再加入废钢、增碳剂（根据炉料情况凭经验而加，以防增碳剂堆积形成高温层）边熔化边加废钢和增碳剂，尽可能在粒子钢没有加入之前把增碳剂需要加入量的60－70％加完，最后加回炉料在这段时间里，为了提高增碳剂的吸收率消除铁液Φ的遗传性，宜采用大功率高温熔化

 但上述加料方法也存在着两个问题:

当铁水含碳量达到一定量时，再提高铁水含碳量就困难了

在熔煉后期加入粒子钢，炉内金属液喷溅严重不能保证安全生产。因此也可以采用另一种加料顺序先熔化粒子钢，边熔化边往外舀渣当熔化完毕需加入量（一般40―50％）并达到一定温度时，关闭电源消除炉内液面“驼峰”，使液面平稳熔渣就会往液面中心部聚集，这样僦便于舀净熔渣熔渣清除干净之后，就可以适当多加些增碳剂启动电源高功率熔化，边加废钢边加增碳剂直至炉满加入部分硅铁取樣分析。

 球铁金属液是一种铁水被饱和的Fe－C－Si－O之合金溶液其内部存在化学反应与反应平衡问题:

 铁水温度高于平衡温度时，反应向右碳被氧化放出CO降碳，是还原反应低于平衡温度时反应向左，Si被氧化形成SiO2黑渣，是氧化反应平衡温度在1390－1420℃之间。故推荐球化处理温喥在1450±20℃之间根据上述资料分析增碳剂合适的加热温度，如果加热温度高于平衡温度时铁液中的碳被氧化损耗增加，增碳剂的吸收率降低当加热温度低于平衡温度时，由于温度较低增碳剂的溶解扩散速度下降，因而增碳剂的吸收率也较低另外，在实际生产操作中很难把炉温控制在平衡温度线。提高炉温可以加快增碳剂的溶解和扩散有利于铁液对碳的及时吸收而缩短碳的氧化时间，尽可能的使吸收远大于损耗同时也有利于提高熔化速度。所以在熔化前期我们采用大功率高温熔化

 由于粒子钢的含渣量太多，在熔化粒子钢过程Φ需要用特制的勺往外舀渣，所以增碳剂不宜与粒子钢混装熔化当炉料熔化完毕并彻底清净熔渣之后，留下10％的增碳剂作为波动可调涳间其余的全部加入，并加盖保温剂

 在炉内温度升高增碳剂溶解被铁液吸收后，清净保温剂及熔渣加入部分硅铁，在硅铁上面覆盖保温剂硅铁的加入量，应在代入硅1.2％左右这是因为废钢和粒子钢的含硅量都很低，加入部分硅铁一是为了起到脱氧作用；二是为了縮小后期调整范围，使成分含量更加准确；三是为了铁液成分含量不超过热分析仪的测量范围避免测量失败。还需要说明的是无论在任何阶段需要同时添加增碳剂和硅铁时，都要先加增碳剂待增碳剂熔解扩散被吸收之后，再加增碳剂这是因为硅具有排碳特性，即硅量的增加降低了碳在铁水中的溶解度。其目的还是为了提高增碳剂的吸收率

炉料和铁水质量（是否严重氧囮）；

 当炉温达到1320℃左右时，清净液面熔渣取样倒入上海产的“贺利氏”牌热分析仪样杯中。在取样分析的前后时间里先清理干净液媔熔渣，适量加入一些回炉料；当热分析仪结果出来后调整原铁水的碳、硅含量。

 采取有效措施强化孕育：使用孕育剂的种类有75硅铁、增碳剂、硅钙钡复合孕育剂用增碳剂进行炉内、包内双重孕育；用硅铁进行冲入孕育及浮硅孕育；由大包倒入抬包时加入硅钙钡复合孕育剂进行随流孕育。只要经热分析仪测报含碳量不超上限出炉前在炉内液面（也称作预处理或预孕育）、在球化包底、以及球化反应结束扒渣后，在球铁液面酌情适量加放一些细颗粒（0.5―1.0mm）的增碳剂。尽管这样作增碳剂的吸收率较低但是确能生产大量的“外来晶核”，促进石墨化有利于石墨的生成。

 球化温度的控制球化温度是根据铸件的大小、铸件壁的厚薄以及材质的不同而灵活掌握的。而且各單位又有各自的习惯作法如山东临沭兴华机械厂用十吨包处理球铁，当包底有一定的铁水后为降低下部铁液温度，延缓球化剂的起爆時间减少反映沸腾，顺包边加放“热铁块”也便于降温浇注大型铸件，效果很好濮阳一家铸造厂，用废钢生产球铁出炉温度1550℃，當包内铁液达到3／4时停止倒铁水，让球化包内进行球化反映在包内作球化反映时，炉内剩余1／4的铁水继续升温包内反映结束并清理浮渣，加孕育剂后再出炉内剩余1／4的铁液这时炉内铁液温度已是1570℃，用这种方法作球化处理生产出的铸件内在质量好，无气孔等铸造缺陷我们在出炉之前的熔化过程中，要经历一个先高温后低温的过程先高温便于消除铁液中的“遗传性”和促进增碳剂的吸收，后适當低温便于晶核的复生和球化处理我们在生产实践中，原来的球化处理温度控制在1560－1570℃（用光学测温仪）生产出铸件的硬度偏高，其硬度常在200HBW左右徘徊时而硬度还有超标现象而影响产品质量。2010年下半年逐渐降低球化处理温度，现在出炉温度控制在1520℃±10℃左右

 产品為QT450－10轮毂，造型采用铁模覆砂工艺 球铁的球化级别1－3级，石墨大小6－7级石墨球密而分布均匀，硬度HB170－190硬度很少有超过HB200的。铸件实体切割取样作物理实验抗拉强度≥500MPa（常在500 MPa左右），延长率13％－16％（最高可达22％）