锰是阻碍石墨化并稳定碳化物的元素，具有增 加和细化基体中珠光体的作用。 但易形成晶间偏 析，形成碳化物呈网状分布在共晶团边界上，降低 球墨铸铁的塑性和韧性，所以在生产铸态铁素体球 墨铸铁时，必须严格控制锰的含量。 而锰还有脱硫、 脱氧、稳定球化的作用。 因此，应控制在 0.5%以下。 3.5 磷
磷是有害元素，极易偏析，硬而脆呈多角状分 布的磷共晶恶化球墨铸铁的力学性能，显著降低塑 性和韧性， 所以应严格控制。 磷一般不得超过 0.07%； 3.6 硫
CHEN Xiao-guang
（Qinhuangdao Metallurgical Machinery Co., Ltd, Qinhuangdao Hebei 066004，China） Abstract:This paper reviews the medium -frequency induction furnace melting production process of cast ferrite ductile iron. Through the choice of raw materials and chemical composition control，ferrite ductile iron in cast can be produced with better nodularization grade and high mechanical properties which are equal or larger than the national standard. Keywords: medium frequency induction furnace, cast, ferrite ductile iron
1 中频感应电炉的熔炼特点
冲天炉生产球墨铸铁件， 虽然生产成本低，但 由于铁水温度低，化学成分不稳定，铸件质量不易 控制，而且，工作环境差，能源消耗大，污染严重。 随 着工业技术的不断发展，对球墨铸铁质量提出更高 的要求， 对于环境的保护也越来越重视。 高温、低 硫、洁净，且化学成分准确，干扰元素又少的原铁水 是生产优质球墨铸铁的保障，足够高的熔炼温度和 必要的出炉温度十分重要，可以说中频感应电炉非 常适合生产优质球墨铸铁。 与冲天炉相比，中频感
别是伸长率最高达到 25%。其结果见表 4。各元素的 含量都在控 制范围以内 ，石墨级别为 1~2 级 ，石 墨 大小为 5~6 级，铁素体含量大于 60%。
表 4 铸态铁素体球墨铸铁抗拉强度 σb 及伸长率 δ
项目
数值
451~499 162
89.5
89.5
度 /MPa 500~590 19
以生产铸态铁素体球墨铸铁，可获得较好的球化级别，而且生产工艺稳定、可靠，质量高、成本低，力学性能达到
和超过国家标准。
关键词：中频感应电炉；铸态；铁素体球墨铸铁
中 图 分 类 号 ：TG255
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1674-6694（2010）04-0024-03
The Cast Ferrite Ductile Iron Produced by Medium-frequency Induction Furnace
2 原材料的选择
原材料直接影响球墨铸铁的质量和生产过程 的稳定性。 由于中频感应电炉冶金性能差，所以原 材料必须干净、少锈、无油、无杂质，而且化学成分 明确。 回炉料也必须经过抛丸处理去除表面型砂、 渣子等。 此外严把原材料、辅助材料进厂质量关，严 格控制材料各种元素的含量。 2.1 生铁
选择生铁首先要根据球铁的基体要求及回炉
表 3 球化剂的性能指标（质量分数，%）
粒 度 /mm
Mg
Re
Si
Ca
Fe
10~20
2.8~4.0 1.0~2.5 43~45 1.0~2.0 余量
5 孕育剂的选择
孕育处理是球墨铸铁生产必不可少的重要环 节，不仅能细化石墨，增加石墨数量，提高石墨圆整 度，改善球化率，还具有脱氢、脱氧、脱硫和消除白 口等作用，改善力学性能。 因此，选择了硅-钡类复 合孕育剂。 加入量为：0.5%～0.8%。
为了调整化学成分，减少铁液含氧量，选择优 质 75 硅铁。
3 化学成分的选择
金相组织决定了球墨铸铁的性能，而化学成分 的变化可以改变金相组织。 因此，选择合理的化学 成分是获得铸态铁素体球墨铸铁根本。 3.1 碳当量的选择
在球墨铸铁中起主要作用的是碳、 硅两种元
素。 而碳、硅都是强烈地促进石墨化的元素，可用碳 当量（CE）来说明 他们对球墨 铸铁金相组 织和力学 性能的影响。 提高碳当量可增加石墨球数，改善铁 水流动性，减少缩孔体积和白口倾向，提高塑性和 韧性，获得健全的铸件。 但碳当量过高，易出现石墨 漂 浮 导 致 性 能 下 降 ，因 此 ，碳 当 量 应 在 4.5%~4.8% 之间。 3.2 碳
表 1 废钢的化学成分（质量分数，%）
表面质量
C
Si
Mn
P
S
干净、无锈 0.01
0.45
0.18 0.073 0.006
2.3 增碳剂 理论上，石墨质材料（如电极石墨、天然石墨、
天然类石墨）和碳质材料（如焦炭、石油焦、煅烧焦、 煅烧石油值）均可作为增碳剂。 实际使用中，选哪种 增碳剂需视球铁牌号、熔炼方法和增碳剂的品质而 定，必须选择合适的增碳剂。 由于不同的增碳剂会 影响铁液的含氮量， 微量的氮能提高力学性能，但 过量则容易产生气孔缺陷。 因此，选用石墨电极碎 块作为增碳剂，其成分要求如表 2 所示。
参考文献:
［1］ 陆文华.铸铁及其熔炼［M］.北京：机械工业出版社，1981. ［2］ 周 建 辉.中 频 感 应 电 炉 熔 炼 合 成 铸 铁 ［J］.铸 造 设 备 研 究 ，2005
（03）：38-39. ［3］ 中国机械工程学会铸造专业委员会.铸造手册（第一卷）［M］.北
京 ：机 械 工 业 出 版 社 ，2003. ［4］ 沈定钊.铸铁冶金［M］.北京：冶金工业出版社，1995.
2） 由 于 电 磁 搅 拌 作 用 ， 铁 液 的 含 气 量 、 含 氧 量 较低，铁液比较纯净，非金属夹杂物容易上浮。 但是 过分强烈的电磁搅拌使铁水冲刷炉衬，影响炉衬寿 命，也很难使渣子覆盖在铁水表面，增加大气对铁 水的污染。
3）电能消耗大，增加铸件成本，不连续生产。 4）中频无芯感应电炉能够直接熔化固体炉料， 而且开炉及停炉比较简单方便，因此得到了普遍应 用。
收 稿 日 期 ：2010-06-05 作 者 简 介 ：陈 晓 光 （1965- ）， 男 ， 工 程 师 ， 主 要 从 事 企 业 管 理 及 铸 造 技
术工作。
·24·
应电炉熔炼有以下特点： 1） 无 接 触 加 热 ， 通 过 电 磁 感 应 产 生 涡 流 ， 靠 电
阻热来实现， 熔炼过程中不会有增碳和增硫现象， 感应炉熔炼合金元素烧损少，化学成分均匀、准确， 铁水温度高且容易控制。
6 浇注温度
为了减少皮下气孔等缺陷， 根据铸件结构，浇 注温度必须大于 1 350 ℃。
7 力学性能和金相组织
每次生产时，浇注标准 Y 试块。 加工标准试样， 测量其抗拉强度 σb 和伸长率 δ，进行化学分析与金 相检查。 从几年来的检测数据中，取 181 组测量数 据进行统计， 抗拉强度 σb 在 451 MPa～590 MPa，伸 长率 δ 为 10%～25%，已经达到和超过国家标准，特
表 2 增碳剂的性能指标（质量分数，%）
粒 度 /mm 1～6
固定碳 ≥95
灰分
水分
硫分
N
≤1
≤1
≤1 ≤0.001
增碳剂的加入方法采用随原材料一起加入和 铁液熔化后 1 400 ℃以上时加入相结合的方法。 通 过长期计算与化学分析相对比可知，增碳剂的吸收 率可达 85%～90%。 铁液增碳后，存在大量弥散分布 的非均质结晶核心，石墨晶核显著增多，促进石墨 形成。 同时降低铁液的过冷度，白口倾向得到改善。 2.4 硅铁
碳是影响球铁机械性能和铸造性能很大的元 素，是促进石墨化的元素。 含碳量高，则析出的石墨 球数量多，球径尺寸小，圆整度好，减少缩孔、缩松 倾向，减少甚至消除渗碳体，降低抗拉强度和硬度， 提高塑性和韧性。 碳的质量分数为 3.5%~3.8%时获 得铸态铁素体球铁。 3.3 硅
硅也是影响球铁机械性能和铸造性能很大的 元素，也是强烈促进石墨化的元素。 随着硅量的增 加，不仅白口倾向减少，铁素体增加，而且能够细化 石墨，提高石墨球的圆整度。 但是，硅量过高，会提 高韧性—脆性转变温度，使铸件发脆，有害作用更 为明显。 因此含硅量应为 ω（Si）=2.4%~2.8%，原铁 水的硅的质量分数为：1.6%~1.8%。 3.4 锰
2010年第 4 期 A20u1g.02年010 8№月4
铸造设备与工艺 FOUNDRY铸EQ造UIP设MEN备T A与ND工TEC艺HNOLOGY
A2u0g.1200年10第 №4 期4
·铸造工艺·
中频感应电炉熔炼铸态铁素体球墨铸铁工艺
陈晓光
（秦皇岛秦冶重工有限公司，河北 秦皇岛 066004）
摘 要：阐述了中频感应电炉熔炼铸态铁素体球铁的生产工艺，通过对原材料的选择和化学成分的控制，可
硫是反石墨化元素，属于有害杂质。 硫与稀土、 镁、锰、铁的亲和力都很强，形成硫化物，消耗球化 剂，并且产生夹渣等缺陷。 对石墨的球化和韧性影 响较大，硫低球化良好且稳定。 当然硫也不宜太低， 部分 MgS、CaS 可以起到石墨晶核的作用，有助于石 墨球化。 因此，将硫控制在 0.03%以下。
4 球化剂的选择
10.5
100
合计
181
100
0~14.9 14
7.7
7.7
15~17.9 50
27.6
35.3
伸长率
18~19.9 41