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在現(xiàn)代鑄鐵生產(chǎn)中，沖天爐因環(huán)保問題正被逐步關(guān)停，大多數(shù)鑄造企業(yè)改用中頻爐熔煉鑄鐵。與沖天爐相比，中頻爐熔煉工藝相對簡單；鐵水的化學(xué)成分和溫度容易控制，不增碳不增硫有利于低硫鐵水的獲得；環(huán)境污染小，爐前冶煉的工作環(huán)境和勞動(dòng)強(qiáng)度也大為改善；利用夜間電價(jià)低谷熔 煉，生產(chǎn)成本可大致與沖天爐相當(dāng)；同樣化學(xué)成分的鐵水、同樣的鑄型澆注的鑄件，中頻爐比沖天爐熔煉的灰鐵強(qiáng)度和硬度高；中頻爐鐵水比沖天爐鐵水過熱溫度高、流動(dòng)性差，并具有以下不良特 性：鐵水的晶核數(shù)量少，過冷度、白口和收縮傾向大，鑄件厚壁處易產(chǎn)生縮孔和縮松，薄壁處易產(chǎn)生白口和硬邊等鑄造缺陷。在亞共晶灰鑄鐵中,A 型石墨數(shù)量極易減少,D、E 型石墨及其伴生的鐵素 體數(shù)量增加,珠光體數(shù)量少。所有這些再加上日常生產(chǎn)中的一些不當(dāng)因素，都在生產(chǎn)中表現(xiàn)為鑄件 質(zhì)量的波動(dòng),影響了鑄鐵的正常生產(chǎn)。

針對中頻爐熔煉灰鐵出現(xiàn)的新問題,筆者克服了電爐熔煉工藝、技術(shù)資料少,實(shí)踐、探索難度大 等諸多困難，逐步摸索和總結(jié)積累了一些生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì),期望能對正處于艱難經(jīng)營和轉(zhuǎn)型升 級(jí)陣痛中的中小鑄造企業(yè)提供微薄幫助。

1．原材料的選用及爐料配比
爐料優(yōu)劣直接影響鐵水的質(zhì)量,中頻爐熔煉灰鐵對于爐料的清潔程度和干燥要求較高,爐料不 干凈、含有有害元素或熔煉控制不好，會(huì)導(dǎo)致鐵水氧化和純凈度低,嚴(yán)重惡化鐵水的冶金質(zhì)量,影響鑄鐵的基體組織和石墨形態(tài),引起孕育不良、白口和縮松傾向大、氣孔多等問題。因此應(yīng)強(qiáng)化對原輔材料的管理,嚴(yán)禁使用銹蝕嚴(yán)重、有油污的爐料。同時(shí)，為提高鐵水的純凈度和穩(wěn)定鐵水的化學(xué) 成分,應(yīng)選用碳素鋼廢鋼做爐料,并使其在爐料配比中占 50%以上；對于回爐料應(yīng)選用同材質(zhì)鑄件澆 冒口,并清理掉粘附的型砂和涂料后再使用,使用量以 40%左右為宜；廢鐵屑也應(yīng)是同材質(zhì)鑄件機(jī)加 工鐵屑；對于生鐵,因其中的雜質(zhì)和微量元素以及組織缺陷都具有遺傳性,應(yīng)選用來源穩(wěn)定、干凈少 繡、有害元素低、最好是 Z18 以上牌號(hào)的鑄造生鐵，這樣的生鐵生產(chǎn)的鑄件內(nèi)在質(zhì)量好且穩(wěn)定,不 要輕易變換生鐵的來源,否則對于使用存在不合格因素的爐料而可能引起的質(zhì)量問題將防不勝防, 并且生鐵的加入應(yīng)在熔煉初期加入為好,配比可占 15%，以利于改善鑄鐵的石墨形態(tài)；增碳劑應(yīng)選用 商品石墨增碳劑或經(jīng)高溫石墨化處理過的增碳劑,并在熔煉中盡量早加,使增碳劑與鐵水直接接觸, 且有充足的時(shí)間熔化吸收；鐵合金和孕育劑應(yīng)化學(xué)成分合格、粒度適宜。配料時(shí)應(yīng)預(yù)先根據(jù)爐料配 比及材料成分計(jì)算出 C、Si、Mn 等元素的含量,不足的部分用增碳劑和鐵合金調(diào)整。在熔煉后期成 分微調(diào)時(shí)，如果 C 含量偏低可加生鐵增碳；若 C 含量偏高可加入廢鋼降碳。

2．化學(xué)成分的影響
碳和硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化元素，C、Si 偏高，會(huì)導(dǎo)致石墨粗化、鐵素體量增多、珠光體量減少， 鑄鐵的強(qiáng)度和硬度下降。鑄鐵基體的強(qiáng)度是隨珠光體量的增加而提高的,因此，在高強(qiáng)度灰鐵中，C、 Si 含量應(yīng)在一定范圍內(nèi)適當(dāng)降低，在保證獲得灰口的同時(shí)，有利于細(xì)化石墨、促進(jìn)形成珠光體、提 高力學(xué)性能。碳當(dāng)量 CE 和 Si／C 比顯著地影響灰鐵的組織和性能，選定適當(dāng)?shù)?CE 和 Si／C 比，對 改善鑄鐵的組織、提高鑄鐵的性能是有利的。CE 是影響灰鐵鑄件內(nèi)在質(zhì)量的最主要的因素，CE 提 高可大大改善鑄鐵的鑄造性能，減少白口、縮孔、縮松和滲漏缺陷，降低廢品率，這一點(diǎn)對于薄壁 鑄鐵件尤為重要。但 CE 過高，石墨析出數(shù)量增加，鐵素體化傾向明顯，會(huì)降低鑄件的抗拉強(qiáng)度和 硬度，鑄件厚壁處因冷卻速度慢，易產(chǎn)生晶粒粗大、組織疏松缺陷；如果 CE 過低，鑄件薄壁處易 形成局部硬區(qū)，導(dǎo)致加工性能變差。因低 CE，灰鐵組織中易出現(xiàn)共晶萊氏體及 D、E 型過冷石墨， 致使鑄造性能降低、鑄件斷面敏感性增大和內(nèi)應(yīng)力增加、硬度上升。適當(dāng)?shù)奶岣?Si／C 比，可提高 鑄鐵的強(qiáng)度，改善鑄鐵的切削加工性能。在相同的條件下，不同的 Si／C 比能使鑄鐵的力學(xué)性能和 組織產(chǎn)生較大的差異。當(dāng) CE 一定時(shí)，Si／C 值從 0.6 提高到 0.8，灰鐵的強(qiáng)度和硬度出現(xiàn)峰值；當(dāng) Si／C 值一定時(shí)，灰鐵的強(qiáng)度和硬度隨 CE 的增大而降低。在生產(chǎn)現(xiàn)場嚴(yán)格控制 CE 的同時(shí)，應(yīng)選擇 和控制適宜的 Si／C比。中頻爐熔煉灰鐵的 CE應(yīng)高于沖天爐 0.3%左右， C含量應(yīng)高于沖天爐約 0.1%， 并控制Si／C 比在 0.6~0.7 附近，使鑄鐵保持合適的硬度和較高的抗拉強(qiáng)度。

錳和硫是穩(wěn)定珠光體、阻礙石墨化的元素，錳能促進(jìn)和細(xì)化珠光體，錳量增加可提高鑄鐵的強(qiáng)度和硬度以及組織中的珠光體含量，錳能促進(jìn)生成和穩(wěn)定碳化物，并能抑制 FeS 的產(chǎn)生。錳還和硫 形成高熔點(diǎn)的化合物作為異質(zhì)形核，細(xì)化晶粒，所以錳在高牌號(hào)灰鐵中使用量加大。但錳量過高， 又影響鐵水結(jié)晶時(shí)形核，減少共晶團(tuán)數(shù)量，導(dǎo)致石墨粗大，并產(chǎn)生過冷石墨，又會(huì)降低鑄鐵的強(qiáng)度。硫在灰鐵中屬于限制元素，適量的硫在石墨的生核和成長中起積極而有益的作用，可以改善灰鐵的 孕育效果和機(jī)加工性能。中頻爐熔煉灰鐵，為了確保孕育效果，一般要求 w(S)≥0.06%，S 含量適 當(dāng)提高，能改善石墨形態(tài)、細(xì)化共晶團(tuán)，使片狀石墨長度變短、形狀變彎曲、端部變鈍，減弱石墨 對基體的割裂破壞作用，從而提高鑄鐵的性能。所以，硫在灰鐵中不是越低越好。而磷在灰鐵中一般是有害元素，易在晶界形成低熔點(diǎn)的磷共晶，造成鑄鐵冷裂。因此，在灰鐵中通常磷越低越好， 對于有致密性要求的鑄鐵件，磷量應(yīng)低于 0.06%。

在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)灰鐵鑄件的牌號(hào)、壁厚、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度等因素優(yōu)化化學(xué)成分設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制各元素的波動(dòng)范圍，這對于保證灰鐵鑄件的質(zhì)量和性能非常關(guān)鍵。