一.鐵水純凈度對鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的影響程度

　　眾所周知，影響鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的因素很多，諸如造型、工藝流程、原材料質(zhì)量、工人素質(zhì)、鐵水質(zhì)量、熱處理工藝、鑄件加工等方面，但鐵水質(zhì)量是影響鑄件質(zhì)量的重要因素?zé)o可置疑。傳統(tǒng)鐵水質(zhì)量的概念，是由鐵水溫度、化學(xué)成份、純凈度三大指標(biāo)構(gòu)成。根據(jù)目前以添加各種金屬生產(chǎn)合金化鐵水的趨勢，我個人認(rèn)為鐵水質(zhì)量應(yīng)增加均勻度這一新的指標(biāo)。因為某些金屬元素在優(yōu)化鐵水金相組織的同時，也帶來了金相組織的偏析問題。在這四大指標(biāo)當(dāng)中，對鐵水溫度、化學(xué)成份的精確控制已不成問題。而且方法很多，行之有效。而鐵水凈化和均勻度問題的研究，雖己引起國內(nèi)眾多廠家的關(guān)注，但一直沒有拿出具體可行的措施。在一些分析鑄造缺陷發(fā)生機(jī)理和防治措施的專著中，更多地關(guān)注了造型和工藝設(shè)計方面的問題，而忽略了鐵水純凈度不高，均勻度差與鑄造缺陷形成的因果關(guān)系，進(jìn)而導(dǎo)致我們在思考造成各種鑄件缺陷的形成機(jī)因時出現(xiàn)誤區(qū)。

　　首先，在鑄件生產(chǎn)中，因為鐵水不純凈、均勻度差是一種客觀存在，無需質(zhì)疑。因為鐵水在熔煉、調(diào)質(zhì)、添加各種金屬元素的過程中，鐵水中存有各種有害氣體和各種非金屬夾雜物以及添加某些金屬元素過程中，由于材料特性、熔點、比重、粒度大小等因素，難以保證它們在鐵水中均勻熔化。這些因素的客觀存在和作用，致使鐵水凝固后造成了各種鑄造的缺陷，影響了鑄件產(chǎn)品的使用性能;非金屬夾雜物所形成的硬質(zhì)點，又大大影響了鑄件的切削加工性能。

　　其次，同樣的化學(xué)成份和相同的金相組織，我們在國產(chǎn)件與進(jìn)口件對比的過程中發(fā)現(xiàn)，往往進(jìn)口件較國產(chǎn)件材質(zhì)性能高出l一2個牌號;硬度高于國產(chǎn)件的進(jìn)口件，切削加工性能反而優(yōu)于國產(chǎn)鑄件，主要原因是材質(zhì)的均勻性好。

　　二.鐵水不純的成因分析

　　有關(guān)鐵水中各種有害氣體和各類非金屬夾雜物的成因，在許多鑄造專著中都有詳細(xì)的論述，我這里就不再重述。我只重點講一下鑄造用生鐵、孕育劑硅鐵合金、稀土球化劑和稀土蠕化劑中的非金屬夾雜物帶給鐵水的不純與鐵水均勻度差的問題。這方面的原因在鑄造材質(zhì)廢品率當(dāng)中能占到60%以上。

　　目前，各行各業(yè)都在強(qiáng)調(diào)節(jié)能降耗、保護(hù)資源、節(jié)約成本的主題，主流是好的，同時也存在一些不良現(xiàn)象?，F(xiàn)在生產(chǎn)硅鐵的廠家，由于受到硅石、鋼屑資源的限制和降成本的驅(qū)使，大部分廠家用便宜的氧化鐵皮(含氧化鐵60%左右)代替相對價高的鋼屑;硅石入爐料含硅量低于國家標(biāo)準(zhǔn)，拿98%以下含量的硅石以次充好;為追求高產(chǎn)量和低電耗，硅鐵爐爐溫低，直接導(dǎo)致硅鐵產(chǎn)品的純凈度不高，夾渣量大，碳化硅增加，對鑄造十分有害。因為碳化硅的熔點高達(dá)2450℃以上，而我們常規(guī)的鐵水溫度很難將它熔化。殘留在鐵水當(dāng)中，形成鑄造缺陷。特別是灰鐵中更為突出，聚渣劑很難完全排除。生鐵生產(chǎn)方面，優(yōu)質(zhì)鐵礦資源日趨緊缺，一些廠家把過去廢棄不用的低品位鐵礦又重新開采生產(chǎn)鑄造鐵。這些企業(yè)往往是用200 m3以下的高爐冶煉，不配熱風(fēng)爐，高爐的溫度上不去，礦石中有害的元素燃燒不凈。再加上原料配制不合理，所以生產(chǎn)出的鑄造生鐵純凈度存在嚴(yán)重問題，它直接給鑄造鐵水帶來各種雜質(zhì)和氧化物。

　　球化劑生產(chǎn)方面問題也非常突出。國家對稀土資源的控制，特別是包頭白云鄂博稀土礦的嚴(yán)格調(diào)控，使國內(nèi)大多生產(chǎn)球化劑的廠家，不得已從四川冕寧地區(qū)用再生的稀土原料生產(chǎn)球化劑。它的吸收率和使用效果大打折扣，使本來不純凈的鐵水雪上加霜。

　　上述涉及的原因，直接影響了鐵水的純度，應(yīng)當(dāng)引起高度重視，并采取有效措施予以解決。

　　三.鐵水凈化的具體措施

　　以一汽鑄造有限公司為龍頭，包頭市星火稀土鐵合金有限公司具體配合，把熔煉和冶煉兩個產(chǎn)業(yè)鏈有機(jī)地結(jié)合起來，有效地解決了鐵水凈化問題，破解了多年來困擾鑄造產(chǎn)業(yè)鏈疑難問題，突破了鑄造的瓶頸，并提出了生產(chǎn)當(dāng)中具體解決措施：

　　1.采用1500℃以上的高溫熔煉是提高鐵水凈化的有效措施，尤其沖天爐熔煉采用熱風(fēng)送風(fēng)或富氧送風(fēng)能有效提高鐵水的冶金質(zhì)量，使鐵水質(zhì)量達(dá)到凈化和均勻。這方面國內(nèi)和國外存在著巨大差距，應(yīng)當(dāng)引起高度重視并逐步縮小這方面的差距。

　　Z.大量使用純凈度較高的廢鋼。在工藝許可的情況下，加大廢鋼的投入量取代生鐵，通過增碳使鐵水的純凈度得到明顯改善。我們在考察歐洲一些著名的汽車專業(yè)鑄造企業(yè)時，通過對他們化鐵工藝、鑄造爐料的分析對比，發(fā)現(xiàn)了一個共性的問題：都是在鐵水凈化方面大做文章，而大量使用廢鋼代替生鐵是基本措施之一。例如，我公司特鑄廠為一汽大眾配套生產(chǎn)的轎車發(fā)動機(jī)球鐵曲軸，廢鋼的加入量已達(dá)到70%，下一步在資源穩(wěn)定后要加大到90%。目前，球鐵曲軸的綜合廢品率在2%以下，得到德方的認(rèn)可，完全取代了德國進(jìn)口產(chǎn)品，材質(zhì)質(zhì)量和加工性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。

　　3.用稀土鎂合金包芯線作球化劑，減少了塊狀球化劑帶給鐵水的雜質(zhì)，使球化后的鐵水純凈度提高，而球化率則達(dá)到90%以上。我們在一些對球化級別要求高的出口鑄件上采用這一工藝，收到很好的效果。因為稀土鎂合金包芯線是一種純度很高的材料，而且它的吸收率比塊狀球化劑高30%。

　　4.鑄造生鐵一定要選用200m。以上高爐生產(chǎn)的產(chǎn)品，這一點非常重要。現(xiàn)在市場上生鐵的質(zhì)量良莠不齊。生鐵中一些微量有害元素對鑄件質(zhì)量的影響不容低估。

　　5.其他入爐料如硅鐵、稀土球化劑、孕育劑、稀土蠕化劑和稀土中間合金等爐料，我們要求稀土鐵合金生產(chǎn)廠家，采用稀土冶煉的全脫渣工藝，把這些爐料中的渣質(zhì)凈化出去，獲得純凈度極高的材料。以硅鐵為例，必須采用高標(biāo)號的硅鐵，即國際上通用的含硅量都在75%以上的硅鐵，而作為孕育劑用的硅鐵更應(yīng)嚴(yán)格控制質(zhì)量，保證成份均勻，防止?jié)沧⒌膲K度過大造成冷凝時成份偏析不均勻?，F(xiàn)在國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)對此重視不夠，仍然在使用國標(biāo)硅鐵，它的含硅量基本是在下限72%。

　　6.鐵水均勻度的解決辦法：就是使用中間合金。把一些必須適量添加的高熔點或低熔點金屬元素，不采取爐前單獨加入的傳統(tǒng)方法，而是交給鐵合金生產(chǎn)廠家，由上一個產(chǎn)業(yè)鏈做成專用中間合金來解決。過去我們在爐前將各種金屬或加在熔煉電爐中，或加入鐵水包中的方法，來調(diào)劑鐵水成份，從實際效果看，還存在如下弱點：由于受鐵水溫度的局限以及添加的某些金屬熔點和比重等與鐵水之間形成的差異，極易產(chǎn)生鑄件的金相偏差。那么我們利用鐵合金生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備和工藝的特點以及他們的專利技術(shù)，通過生產(chǎn)專用的中間合金，如我公司目前使用的鉻錳硅合金添加劑，稀土鉻鉬錳硅合金添加劑，硅鈣錳合金添加劑，有效解決了合金熔解和均勻問題，大大減少了硬質(zhì)點的發(fā)生率。他們根據(jù)各種材料的特性、熔點、溫度、比重、粒度大小，采用合成或提純工藝，生產(chǎn)出新型的中間合金，作為處理鐵水球化劑、蠕化劑、合金添加劑或孕育劑，取代了鑄造爐前單獨加入某些金屬元素的方法。由于合金的生產(chǎn)采用的是全脫渣新工藝，進(jìn)行混合熔煉，有效地解決了稀土和各種金屬之間的有機(jī)

　　結(jié)合，使稀土等中問合金成份十分穩(wěn)定，含量準(zhǔn)確、純凈無渣質(zhì)。通過對鑄件的金相分析，組織均勻，使用平穩(wěn)，大大提高了鑄件的成品率，采用中間合金成為減少鑄件廢品率的基本措施之一。目前，國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)也采用添加中間合金的方法，進(jìn)行鋼水的精煉，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鋼材。

　　通過上述措施，由于鑄造鐵水得到有效凈化，使鑄件的內(nèi)在質(zhì)量有了很大的提高。