王清健1，杜永紅1，令軍科1，解戈奇2，3
（1.陜西金鼎鑄造有限公司，陜西寶雞 722408；2. 西安遠大鑄造材料技術(shù)有限公司，陜西西安 710077；3. 陜西遠大新材料技術(shù)有限公司，陜西西安710077）
摘要：不同廠家所生產(chǎn)的相同成分的球化劑，可能因生產(chǎn)工藝、技術(shù)水平等因素，導(dǎo)致MgO含量有所不同，因此，即使按同一工藝在生產(chǎn)中運用，獲得的石墨球數(shù)量及力學(xué)性能、廢品率均有差異，選擇含MgO低的球化劑，對生產(chǎn)出性能優(yōu)良的鑄件非常重要。
關(guān)鍵詞：球化劑；MgO含量；石墨球數(shù)量；強度；延伸率；氣孔
作為生產(chǎn)球墨鑄鐵必不可少的球化劑越來越受到普遍關(guān)注。我們在選擇球化劑的時候，可能面臨著這樣的困惑：相同成分的球化劑，廠家不同，即使按同一工藝在生產(chǎn)中運用，獲得的金相組織及力學(xué)性能等仍有一定的差別。它們具體差別在什么地方，是什么原因形成的，為了搞清楚原因，我們根據(jù)西安遠大和國內(nèi)某廠提供的相同成分的球化劑，從使用角度做如下對比試驗。
1試驗方法
中頻爐熔化，采用包底沖入法進行球化。
1.1球墨鑄鐵球化劑、孕育劑組合
球化劑（粒度5.0～25.0mm）成分，見表1。
表1 球化劑成分
|
Mg（%） |
RE（%） |
Ca（%） |
Si（%） |
Al（% |
Fe |
|
4.8～5.2 |
1.8～2.2 |
1.8～2.2 |
44.0～46.0 |
0.6≤ |
余量 |
（1）爐前孕育(一次孕育）
孕育劑成分：Si68.0%～72.0%、Ba1.0%～3.0%、Ca1.0%～2.0%、Al1.2%～1.8%。粒度3.0～10.0mm，孕育劑加入量0.4%～0.5%。
使用方法：爐前出鐵時隨鐵水流沖入包內(nèi)，攪拌后扒渣。
（2）瞬時孕育(二次孕育）
孕育劑成分：Si66.0%～72.0%、Ba1.0%～3.0%、Ca1.0%～2.0%、Al1.0%～1.8%。粒度：0.1～0.7mm, 瞬時孕育劑加入量0.1%～0.15%。
1.2使用方法
（1）使用澆注機時，按規(guī)定設(shè)定孕育給料機速度,使孕育劑加入量控制在0.1%～0.15%范圍內(nèi)。
（2）大包倒小包時，瞬時孕育劑定量加入小包內(nèi)，大包鐵水沖入攪拌后扒渣澆注。 （注意，澆注時隨流孕育劑進入型腔時間一定要比鐵水流滯后1～2s左右，防止先進入型腔涼鐵水熔化孕育劑困難，造成夾渣及硬質(zhì)點等缺陷）。
兩個廠商球化劑成分，見表2。
表2 兩個廠商球化劑成分 （WB/%）
|
廠商 |
牌號 |
Mg |
Re |
Ca |
Si |
Al |
粒度 |
|
西安遠大 |
KT-4 |
4.88 |
1.87 |
1.95 |
45.6 |
0.4 |
5～25mm |
|
國內(nèi)某廠 |
Mg4RE2Ca2 |
4.89 |
1.87 |
1.93 |
45.38 |
0.43 |
5～25mm |
根據(jù)不同廠商球化劑按同一工藝澆注同一鑄件（軸承座），在生產(chǎn)中試驗，統(tǒng)計缺陷情況，并且每一包于球化爆發(fā)畢計時，第12min澆注一組Y型試塊，從試塊上取樣進行金相及性能分析。
2試驗結(jié)果及分析
（1）殘留Mg衰退情況對比，球化率采用全自動球化率分析儀NAP-01進行檢測，見表3。
表3 Mg衰退、球化率匯總表
|
產(chǎn)品名品 |
出鐵重量 |
間 劑加入量 |
球化球化反應(yīng)時 |
出鐵溫度 |
球化率 |
澆包號 |
TP數(shù)據(jù) |
①球化包內(nèi) |
②第一箱 |
③澆注第4分 |
④澆注第8分 |
⑤澆注第12分 |
末箱(第
15分) |
殘留Mg%球化畢與末箱差值 |
|
西安遠大KT-4 |
1358 |
14 |
105 |
1515 |
90 |
1 |
殘留Mg% |
0.036 |
0.030 |
0.032 |
0.033 |
0.029 |
0.030 |
0.006 |
|
|
1340 |
14 |
98 |
1504 |
90 |
2 |
殘留Mg% |
0.039 |
0.036 |
0.032 |
0.033 |
0.035 |
0.035 |
0.004 |
|
|
1324 |
14 |
100 |
1509 |
90 |
3 |
殘留Mg% |
0.035 |
0.034 |
0.033 |
0.031 |
0.032 |
0.031 |
0.004 |
|
|
1350 |
14 |
110 |
1507 |
90 |
4 |
殘留Mg% |
0.038 |
0.036 |
0.037 |
0.037 |
0.032 |
0.029 |
0.009 |
|
|
1362 |
14 |
105 |
1506 |
90 |
5 |
殘留Mg% |
0.034 |
0.034 |
0.028 |
0.033 |
0.032 |
0.031 |
0.003 |
|
國內(nèi)某廠Mg4RE2Ca2 |
1354 |
15 |
84 |
1502 |
85 |
1 |
殘留Mg% |
0.040 |
0.037 |
0.035 |
0.035 |
0.031 |
0.030 |
0.010 |
|
|
1338 |
15 |
77 |
1507 |
85 |
2 |
殘留Mg% |
0.041 |
0.032 |
0.038 |
0.033 |
0.028 |
0.030 |
0.011 |
|
|
1330 |
15 |
81 |
1508 |
85 |
3 |
殘留Mg% |
0.038 |
0.033 |
0.036 |
0.033 |
0.031 |
0.031 |
0.007 |
|
|
1358 |
15 |
71 |
1506 |
85 |
4 |
殘留Mg% |
0.042 |
0.035 |
0.039 |
0.035 |
0.031 |
0.031 |
0.011 |
|
|
1336 |
15 |
74 |
1500 |
90 |
5 |
殘留Mg% |
0.046 |
0.036 |
0.035 |
0.037 |
0.032 |
0.032 |
0.014 |
從爆發(fā)畢至澆注15min, 西安遠大球化劑殘留Mg每包平均衰減0.0052%，國內(nèi)某廠球化劑殘留Mg每包平均衰減0.0106%。
西安遠大球化劑平均爆發(fā)時間為103.6s，國內(nèi)某廠球化劑平均爆發(fā)時間為77.4s。
西安遠大球化率平均為90%，國內(nèi)某廠球化率平均為86%。
（2）同部位石墨球個數(shù)對比，見表4、表5，圖1。
表4 平均石墨球數(shù)
|
廠商 |
平均石墨球數(shù) |
|
國內(nèi)某廠Mg4RE2Ca2 |
440 |
|
西安遠大KT-4 |
480 |
圖1 對比圖
表5 西安遠大球化劑與國內(nèi)某廠球化劑同部位石墨個數(shù)對比
（3）力學(xué)性能結(jié)果，見表6。
（4）加工缺陷比較，如表7所示。
3 .結(jié)果比較和分析
3.1結(jié)果比較
（1）西安遠大提供的球化劑生產(chǎn)出的鑄件，石墨球徑更小數(shù)量更多，比國內(nèi)某廠球化劑石墨球數(shù)增加9%。
（2）用量更少，比常規(guī)球化劑用量減少7%。
（3）球化率較高，均達到了90%以上。球化衰退更慢。
（4）性能更優(yōu)，強度、延伸率均好于國內(nèi)某廠。
3.2結(jié)果分析
從兩個廠商提供的球化劑外觀來看，顏色、大小、致密性等基本相同，并無明顯區(qū)別。為進一步分析造成結(jié)果差異的原因，根據(jù)2004年修訂的國家標(biāo)準(zhǔn)[1]，球化劑中MgO含量應(yīng)≤1.0%的要求，采用化學(xué)分析法對MgO進行檢測：西安遠大KT-4型球化劑的MgO為0.38%，而國內(nèi)某廠Mg4RE2Ca2型球化劑的MgO為0.59%，這可能是兩個廠家球化劑生產(chǎn)鑄件產(chǎn)生石墨球數(shù)、性能差異的根本原因。
球化劑中的鎂含量是有效鎂+氧化鎂含量，但生產(chǎn)廠家提供的檢測報告中，一般只標(biāo)注鎂的總含量，沒有標(biāo)注氧化鎂的含量。實際上，氧化鎂對球化效果及金相性能影響較大。氧化鎂在鐵水中屬無效鎂，直接減少了有效鎂的含量，如果氧化鎂含量高就意味著有效鎂含量低，球化能力隨著氧化鎂的增加而降低。只有有效鎂越高，石墨球才更多，更圓整（在生產(chǎn)工藝相同的情況下）。同時，這種無效鎂的增加，殘留在鑄件中造成鑄件氣孔、夾渣增多。因此，在含鎂量相同的球化劑中，它們的球化能力及金相性能及氣孔、夾渣缺陷隨著含MgO量不同而不同。
4結(jié)論
一個合格的球化劑，除了外觀致密、沒有夾雜物之外，更重要的是其化學(xué)成分的含量及均勻性。除了常規(guī)的Mg、Ce、Si、Ca等元素，生產(chǎn)廠和使用廠應(yīng)加強對MgO的分析和檢測，較低的MgO不僅可可以提高球化效果，延長爆發(fā)時間，提高力學(xué)性能，因此選擇較低的MgO的球化劑，對生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件至關(guān)重要。
參考文獻：
[1] 2004版《鑄造行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范匯編》
[2] 趙建康.鑄鐵鑄鐵及其熔煉[M].北京：機械工業(yè)出版社，1981.
[3] 董若璟.冶金原理[M].北京：機械工業(yè)出版社，1981.
