炉前铁水管理的两个重要环节

    铸造行业是涉及专业面非常广泛的行业，影响因素非常多，生产过程控制难度非常大。稳定生产质量，除严格控制进料外，实现生产过程自动化，最大限度排除人为因素的干扰，用设备系统保证工艺过程的质量和稳定性，已是我国当前提高生产质量、提高生产效率、降低成本的有效措施。而检测设备的使用更是我国铸造行业提高产品质量首先要解决的问题。

人们总希望能在浇注铸件之前知道这包铁水或这炉铁水是否合格，也就是铁水质量炉前控制问题。其内容包括：成分、状态以及铸件的物理性能。其中，最主要的是成分和状态，它直接关系着浇注成型后铸件的质量。因此铁水质量的炉前控制是现代铸造生产中的一个关键的环节。就有关的两个方面，做一些必要的说明。

一 、化学成分波动范围的控制
1.经验判别法：当前一些中小企业还在使用的，主要有下面几种方法：通过铁水表面状态与铁水流状态来判断铁水成份及状态；通过炉前三角试片来判断含碳量及铸件机械性能好坏；通过冲天炉炉渣状态分析判断炉况及化学元素的烧损情况等等。这些方法的优点是简单易行，几乎不增加什么费用，但缺点是判断者的素质及技术水平对结果干扰过大，产品质量会出现不可避免的波动，不符合现代质量控制减少人为干扰的理念。

2.常规的化学分析法，其特点是投入小，结果真实可靠。但因限于从取样到出结果的时间较长。一般属于事后检查，只能对铸件成分进行事后认证。也不符合现代质量控制中在线检查的理念。

3.炉前直读光谱分析法，应该承认这是目前炉前最好的成分分析仪器。但是与热分析相比：光谱分析与化学分析法一样仅能提供化学成分，却不能提供由于该成分引起的相关状态的变化（温度、过冷、球化率等等），虽然直读光谱仪能够快速提供十几种成分的含量报告，而这十几种元素与铁水状态的对应关系，现场操作人员只能将报告与工艺文件中规定的各元素范围进行比照，很难真正把握材质的状态。因此这样一个报告对于等待浇注的铁水状态判定来说，缺乏实际指导意义。由于设备原理、工厂现场取样操作、光谱分析操作等诸多环节的影响，许多工厂在铸铁领域分析C%、Si% 的含量时，精度偏差比较大。再加上该设备的投资较大，使很多厂家倾向于使用目前技术已经很成熟的热分析仪器，热分析仪器以成为铸造行业厂家炉前铁水控制的明智选择。

4.炉前热分析法：热分析仪在工业化国家从六十年代开始就用于铸铁生产，目前在国内技术已经发展的相当成熟、应用的相当广泛，不同的铸铁熔炼方法，具有不同的熔炼条件。其熔炼的铁水浇出的铸件性能也有很大差异。在冲天炉、电炉熔炼的铁水性能对比试验中，发现冲天炉熔炼的铁水铸件相对强度高，使用性能好，相对硬度低，加工性能好。而电炉熔炼铁水的相对强度低，使用性能较差，相对硬度较高，加工性能较差。

炉前铁水热分析仪器，不仅能快速分析出铁水成分的偏差，对上述铁水性状也能很好地给出不同的显示，是其他检测方法无法做到的。

二、铁水的最佳熔炼温度控制

温度的控制很多铸造工厂没有足够重视，但它是炉前铁水管理很重要的一环。不仅影响铸件的内在质量，还和铸件的气孔、夹渣和表面缺陷等有关。参考下面的资料，可以了解温度在铸造生产的意义。

不同的石墨形态，可以得到不同性能的铸铁，各种不同的铸铁均有一个共同的要求，即石墨应是细小的、均匀的，对孕育铸铁的石墨则应是短而钝头的，对球墨铸铁来说，石墨应该是圆整的，在熔炼过程中，要保证得到上述要求的，首先就必须将粗大的过共晶石墨和共晶石墨溶解到结晶临界半径以下，在重新结晶的条件下，才能得到上述要求的石墨形态。这就是消除石墨遗传性。而温度的控制是非常重要的，粗大的共晶石墨在铁水温度达到1500 度，并保持6～9妙钟可以溶化到结晶临界半径以下，只有在这样的熔炼条件下，生产的高牌号孕育铸铁或球墨铸铁的质量是可靠的。故生产孕育铸铁、球墨铸铁对铁水的熔炼温度是有要求的，其铁水熔炼温度应控制在1500 度以为最佳。

孕育铸铁要求得到细小的、短而均匀的、钝头的石墨，保证其同一断面的性能齐一性和不同断面性能均匀性。其生产工艺的参数要求如下：

1）铁水熔炼温度1500～1550度，稳定1530度最佳。以保证获得铁水的高纯度，消除石墨的遗传性，经孕育处理得到细小的，均匀的，短而钝头的石墨形态。
2）孕育处理温度，应保证在孕育处理过程中，使孕育剂迅速溶解于铁水中，并在微观中存在浓度差，保证在随后的冷却凝固的结晶过程中形成足够多的结晶核心，一般处理应控制在1450度左右为佳。

3）浇注温度，一般据铸件壁厚确定以汽车铸件为例，据铸件壁厚形状不同，一般在1400～1440度的范围内。

保证铁水的内在质量熔炼温度应在1500度，在该温度铁水氧化物夹杂、气孔最低抑止增硫，消除石墨遗传性，稳定化学成分波动范围均能得到保证。如果超过1550度，将增加铁水的结晶过冷度，对使用性能不利。

温度的监测是我们生产高质量铸件的重要环节。

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