（一）解析鑄造生產(chǎn)全過(guò)程，其核心環(huán)節是熔煉合格的鐵水，鑄鐵平板注到合格的鑄型中成形，合格的鑄型主要_鑄件的形狀和尺寸精度。合格的鐵水內在質(zhì)量，是_鑄件的使用性能，_使用壽命，使用的可靠性。故鐵水的熔煉質(zhì)量是鑄造生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節。

        （二）鑄造行業(yè)，是一個(gè)跨冶金和機械，涉及_面非常廣泛的行業(yè)，影響因素非常多，生產(chǎn)過(guò)程控制難度非常大。穩定生產(chǎn)質(zhì)量，除嚴格控制進(jìn)料外，實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，_限度排除人為因素的干擾，用設備系統_工藝過(guò)程的質(zhì)量和穩定性，已是我國當前提高生產(chǎn)質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低成本的有效措施。

        （三）隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展和進(jìn)步，人們環(huán)保意識的提高，對環(huán)保的要求也愈來(lái)愈高，應有相應的環(huán)保措施。以達到相應的環(huán)保要求。

        （四）在生產(chǎn)過(guò)程中，如何充分利用能源，節約能源。也是當前我們的重要任務(wù)之一。

        二。鑄件內在質(zhì)量的控制技術(shù)參數分析

        鑄造生產(chǎn)是一個(gè)古老而新興的行業(yè)，鑄鐵平臺也是機械行業(yè)重要基礎件行業(yè)。決定著(zhù)機械設備的使用壽命和使用可靠性。通過(guò)數千年的生產(chǎn)實(shí)踐積累，科學(xué)研究，從宏觀(guān)認識深入到微觀(guān)理論，有了巨大的發(fā)展，不斷揭示鑄件生產(chǎn)過(guò)程中、穩定完成技術(shù)參數的控制，_可_鑄件的使用性能，從而_機械設備的使用壽命、使用的可靠性。 要生產(chǎn)高質(zhì)量的鑄件，首先_需要研究影響鑄鐵性能的因素，也_是如何提高熔煉鐵水的純凈度：如何獲得好的石墨形態(tài)；化學(xué)成分波動(dòng)范圍的控制等，研究解決上述問(wèn)題的技術(shù)控制參數；并研究采用什么熔煉方法達到目的?，F以表示之。

        鐵水熔煉質(zhì)量控制

        鐵水純凈度的控制：

        1.元素氧化燒損產(chǎn)生的氧化物夾雜物；

        2.熔解氧產(chǎn)生的熔煉性氣孔；

        3.硫含量的控制，防止硫共晶的產(chǎn)生；

        4.磷含量的控制，防止磷共晶的產(chǎn)生；

        5.限制微量元素含量在干擾量以下。

        鐵水熔煉過(guò)程控制：

        1.鐵水氧化的控制；

        2.消除石墨遺傳性，獲得良好的石墨形態(tài)；

        3.控制化學(xué)成分的波動(dòng)范圍，獲得準確的化學(xué)成分；

        4.鐵水熔煉溫度的控制；

        5._熔煉方法的選擇和相應的設備系統。

        （一）鐵水的控制

        1.元素燒損及氧化物夾雜

        鐵水中的硅、錳元素的氧化燒損，檢驗平臺是通過(guò)爐氣中的氧和二氧化碳吸附于鐵滴表面后熔入鐵水中。此時(shí)熔解氧為原子態(tài)。首先與鐵原子反應生成氧化亞鐵，由于硅、錳與氧的親和力大于鐵原子，硅、錳原子將生鐵原子從氧化七亞鐵中還原出來(lái)，自身被氧化形成硅、錳氧化物夾雜。 眾所周知：鐵水的氧化只要產(chǎn)生在熔化帶。由于空氣中的氧在氧化帶已基本燃燒光。形成二氧化碳；故鐵水在熔化帶被氧化的氧原子主要由二氧化碳提供，減少熔化帶的二氧化碳量_能控制鐵水在熔化帶被氧化，由于二氧化碳遇紅熱焦炭被還原，是吸熱反應，故提高還原帶的爐氣溫度可減少爐氣中二氧化碳的含量，減少硅、錳燒損。故熱風(fēng)沖天爐能有效控制元素氧化燒損。

        2.鐵水氧化行氣孔的產(chǎn)生與控制

        沖天爐鐵水中的熔解氧，一部分如上所述，與鐵水中硅、錳反應生成氧化物夾雜。

        a.一部分溶解氧在石墨表面吸附，氧化石墨生成一氧化碳氣。 即：（C）石墨+[O]＝{CO}↑

        b.當生成的氧化亞鐵于鐵水中的碳接觸時(shí)，碳還原氧化亞鐵，也是生成一氧化碳氣孔。 （FeO）+（C）＝{CO}↑+（Fe） 高溫鐵水有利于氣泡上浮去除。這種熔煉過(guò)程中鐵水氧化生成的氣孔叫熔煉性氣孔，其特點(diǎn)時(shí)呈細小均勻的分布于鑄件斷面。

        3.鐵水含硫含量的控制

        在沖天爐熔煉過(guò)程中，檢驗平板焦炭中的硫將有60％進(jìn)入鐵水中。如何控制硫進(jìn)入鐵水，是沖天爐熔煉質(zhì)量控制的重要任務(wù)之一。首先了解硫進(jìn)入鐵水的過(guò)程，才能找到控制鐵水增硫的途徑。 焦炭在風(fēng)口區燃燒達到高溫時(shí)，焦炭中的硫呈氣體狀態(tài)逸出，在風(fēng)口區與氧反應生成二氧化硫（SO2）氣體。隨著(zhù)爐氣上升，與鐵料產(chǎn)生增硫途徑有二：

        a.當二氧化硫與尚沒(méi)氧化的潔凈金屬爐料表面或鐵滴表面吸附對，產(chǎn)生增硫反應： 3[Fe+SO2]=（FeS）+2（FeO）+△F2……（1）

        b.對于已氧化的金屬爐料表面，有如下反應： 10（FeO）+SO2=（FeS）+3Fe3O4+△F……（2） 式中的氧化亞鐵包括上式反應生成的和爐渣中的。

        以上兩個(gè)放熱反應在沖天爐條件下都可以進(jìn)行，但反應式（2）順向性比（1）大，故在金屬表面氧化嚴重時(shí)，增硫劇烈。試驗表明，金屬爐料的滲硫深度可達1～3mm.當鐵料原始含硫量為0.082％時(shí)，增層內硫量可達0.45％之多。由此可知，_金屬爐料的鐵銹，可減少增硫。 在沖天爐熔煉過(guò)程中能否創(chuàng )造條件脫硫呢？據脫硫的三大條件，即高溫、高堿度、低氧化性。這在一般沖天爐中時(shí)無(wú)法滿(mǎn)足的，只有在_的熱風(fēng)水冷沖天爐熔煉條件下，才能滿(mǎn)足上述條件。在熱風(fēng)水冷沖天爐熔煉過(guò)程中，由于高溫、鐵水氧化性低，無(wú)爐襯，可造堿性渣，當鐵水在1500～1550oC，平均1530 oC，爐渣堿度控制在1.7～2.3時(shí)，可穩定地將鐵水含硫量降到0.04％，在包中輔以脫硫措施或采用爐前連續脫硫，_可將硫控制在0.02～0.03％，充分滿(mǎn)足球鐵生產(chǎn)和轉爐煉_鋼的需要。

        4.鐵水中磷的控制

        一般在沖天爐熔煉過(guò)程中磷基本上無(wú)大變化。磷量的控制主要是從金屬爐料控制。

        5.微量干擾元素
 
       在熔煉過(guò)程中，高溫有利于低熔點(diǎn)干擾元素的氧化、燒損。其含量相應的減少。但控制主要從金屬爐料的選擇解決之一。在沖天爐熔煉過(guò)程中。

        （二）鐵水熔煉過(guò)程因素的控制

        鑄鐵與鋼之所以不同，是因為有了石墨的存在，對石墨形態(tài)的控制，_是鑄鐵熔煉過(guò)程控制關(guān)鍵之一；同時(shí)在熔煉過(guò)程中__獲得各種基體組織的成分要求，也_是化學(xué)成分的波動(dòng)范圍的控制；也需要_在滿(mǎn)足機械性能的前提下，獲得良好的加工性能等等。

        1.石墨形態(tài)的控制

        不同的石墨形態(tài)，可以得到不同性能的鑄鐵，各種不同自的鑄鐵均有一個(gè)共同的要求，即石墨應是細小的、均勻的，對孕育鑄鐵的石墨則應是短而鈍頭的，對球墨鑄鐵來(lái)說(shuō)，石墨應該是園整的，我國鑄鐵生產(chǎn)的原材料有新生鐵（鑄造生鐵）、回爐料、廢鋼等，新生鐵有大量的粗大過(guò)晶石墨干和共晶石墨，回爐料以共晶石墨為主，也存在少量的過(guò)共晶石墨。因此，在熔煉過(guò)程中，要_得到上述要求的：

        石墨形態(tài)，首先__將粗大的過(guò)共晶石墨和共晶溶解到結晶臨界半徑以下，在重新結晶的條件下，才能得到上述要求的石墨形態(tài)。這_是消除石墨遺傳性。只要存在原始石墨，在隨后的重新結晶時(shí)，碳原子_會(huì )在原始石墨上生長(cháng)造成石墨的大小不均勻及尖頭石墨。石墨尖頭會(huì )造成_虛力集中，在應力作用下_裂口延伸以致斷裂，降低另件使用的可靠性和安全性。 根據我們以及世界各國的研究，粗大的過(guò)共晶石墨在鐵水溫度達到1500 oC，并保持6～9妙鐘可以溶化到結晶臨界半徑以下，只有在這樣的熔煉條件下，生產(chǎn)的高牌號孕育鑄鐵或球墨鑄鐵的質(zhì)量是可靠的。故生產(chǎn)孕育鑄鐵、球墨鑄鐵對鐵水的熔煉溫度是有要求的，其鐵水熔煉溫度應控制在1500 oC以上，_不_過(guò)1550 oC，以1530 oC為_(kāi)。

 2.鑄鐵熔煉方法的選擇

        不同的鑄鐵熔煉方法，具有不同的熔煉條件。其熔煉的鐵水澆出的鑄件性能也差異。德國人Gopat V.Panchathan V在1978年曾經(jīng)做過(guò)沖天爐、回轉爐、電爐熔煉的鐵水性能對比試驗，發(fā)現沖天爐熔煉的鐵水鑄件相對強度高，使用性能好，相對硬度低，加工性能好。而電爐熔煉鐵水的相對強度低，使用性能較差，相對硬度較高，加工性能較差?；剞D爐居中。二汽陳勉已總工在九華山鑄造學(xué)會(huì )年會(huì )上介紹：要得到好的汽車(chē)鑄件，采用沖天爐熔煉鐵水_。大家都知道，二汽是采用電爐熔煉的。 為什么沖天爐鐵水優(yōu)于電爐呢？沖天爐熔煉過(guò)程是熔化帶熔化的鐵滴在焦炭表面滾動(dòng)中下落的，造成了鐵水微觀(guān)增碳的不均勻性，故其結晶過(guò)冷度較小，結晶晶粒細化，不易產(chǎn)生白口，而電爐熔煉鐵水是在隔絕碳的情況下進(jìn)行的，同時(shí)造成碳原子分布的均勻化，使其結晶過(guò)冷度增大，使鑄件表面白口傾向增加。據國外統計，相對沖天爐鑄件其加工刀具磨損率增加35％，加工時(shí)增加45％。增加了機械成本。

        3.化學(xué)成分波動(dòng)范圍的控制

        在一般有爐襯冷風(fēng)沖天爐中，隨著(zhù)熔煉時(shí)間的延長(cháng)，爐襯的燒損，爐徑將不斷地擴大，如補焦不及時(shí)，量不準確，將造成低焦頂面波動(dòng)增大，不僅溫度降低，鐵水氧化燒損增加，同時(shí)增大了化學(xué)成分的波動(dòng)范圍，要控制碳的波動(dòng)在±0.10％是困難的。如采用熱風(fēng)水冷無(wú)爐襯沖天爐，熔化過(guò)程中爐襯穩定不變，消除了上述問(wèn)題，化學(xué)成分波動(dòng)范圍能得到穩定的控制。從而_各種鑄件鐵牌號的準確穩定生產(chǎn)。

        4.鐵水的_熔煉溫度控制

        綜上所述，_鐵水的內在質(zhì)量熔煉溫度應在15000C，在該溫度鐵水氧化物夾雜、氣孔_抑止增硫，消除石墨遺傳性，穩定化學(xué)成分波動(dòng)范圍均能得到_。如果_過(guò)15500C，將增加鐵水的結晶過(guò)冷度，對使用性能不利。 故從鐵水嫩內在的質(zhì)量分析，鐵水的熔煉溫度范圍應是1500～15500C，_溫度15300C.

        三。鑄鐵的生產(chǎn)工藝過(guò)程參數

        在鑄鐵生產(chǎn)過(guò)程中，各種不同的鑄鐵都有不同的工藝參數要求?，F分述如下：

        （一）孕育鑄鐵的生產(chǎn)工藝過(guò)程參數要求

        孕育鑄鐵要求得到細小的、短而均勻的、鈍頭的石墨，_其同一斷面的性能齊一性和不同斷面性能均勻性。其生產(chǎn)工藝的參數要求如下：

        1.鐵水熔煉溫度1500～15500C，穩定15300C_。以_獲得鐵水的高純度，消除石墨的遺傳性，經(jīng)孕育處理得到細小的，均勻的，短而鈍頭的石墨形態(tài)。

        2.孕育處理溫度，應_在孕育處理過(guò)程中，使孕育劑迅速溶解于鐵水中，并在微觀(guān)中存在濃度差，_在隨后的冷卻凝固的結晶過(guò)程中形成足夠多的結晶核心，一般處理應控制在14500C左右為佳。

        3.澆注溫度，一般據鑄件壁厚確定以汽車(chē)鑄件為例，據鑄件壁厚形狀不同，一般在1400～14400C范圍內。

        綜上所述，為_(kāi)孕育處理溫度，前爐出鐵溫度不得低于14500C.如以5t/沖天爐為例，前爐出鐵三包后，鐵水前爐降溫一般穩定在500C左右，則鐵水過(guò)橋溫度應在15000C以上，才能_隨后的處理參數。這與熔煉控制溫度是一致的。

        4.典型證例分析

        現以德國奔馳汽車(chē)廠(chǎng)氣缸缸蓋檢驗項目及性能表分析說(shuō)明：在14項項目中，從第8項到14項共6項是屬熔煉過(guò)程應控制參數。而從1到7和11項，主要是成分配比確定，但熔煉過(guò)程有相當大的影響作用。如果熔煉過(guò)程控制不能滿(mǎn)足8到14項相應要求是不可能得到1到7項的結果的。原理前面已說(shuō)明，在此不再重復。 由此可知，鑄鐵熔煉過(guò)程參數的嚴格控制，是_鑄件內在質(zhì)量的關(guān)鍵。

        （二）球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝過(guò)程參數要求

        球墨鑄鐵的生產(chǎn)，目的是要求得到細小的、圓整的、均勻的球狀石墨。具體要求分述如下：

        1.鐵水的熔煉溫度：

        a.要得到細小的、圓整的、均勻的球狀石墨形態(tài)，首先_得將過(guò)共晶石墨溶解到結晶臨界半徑以下，熔煉溫度高于15000C.

        b.要得到好的延伸率和強度性能，_使晶粒邊界上氧化物夾雜、熔煉性氣孔_少。據前所述相應的熔煉溫度應在15000C以上。

        c.控制硫含量在0.03～0.02％，控制焦炭加入量，控制氧化帶以上的二氧化碳量，以減少焦炭中硫進(jìn)入量，其熔煉溫度應大于15000C，溫度愈高，控制效果愈好，在15300C_。 如果采用高科技的熱風(fēng)水冷沖天爐，有高的熔煉溫度：低的氧化性氣氧，無(wú)爐襯操作，同時(shí)將爐渣的堿度控制到1.7～2.3，可爐內脫硫，使硫量降到0.04％左右，此時(shí)，只需在爐前加簡(jiǎn)單的連續脫硫裝置或采用包內脫硫方法即可穩定地控制硫含量在0.02～0.038％_值范圍內，可節約球化劑、穩定球鐵生產(chǎn)，得到高質(zhì)量的球墨鑄鐵。

        終上所述，球鐵鐵水的熔煉溫度應高于15000C，穩定在15300C左右_，不_過(guò)15500C.

        2.球化處理溫度

        合適的球化處理溫度，應_球化劑充分作用，比重比鐵輕的氧化物，夾雜和氣體能充分上浮渣中，其適合的處理溫度_、國內均在14000C，過(guò)高球化劑損失過(guò)大，過(guò)低不利于氧化物夾渣和氣體上浮。

        3.孕育劑加入溫度

        一般結合具體鑄件的澆注溫度確定。但_控制孕育劑粒度和澆注溫度的配合。采用瞬時(shí)孕育方法較好。 終上所述，球墨鑄鐵鐵水過(guò)橋溫度應控制在15000C以上，以15300C左右_。

        四。鑄鐵熔煉設備的_選擇

        終上所述，在各種熔煉設備中，以熱風(fēng)水冷沖天爐為_(kāi)?，F分別介紹如下：

        （一）熱風(fēng)水冷沖天爐的綜合優(yōu)勢

        1.鐵水熔煉質(zhì)量高：以典型鑄件發(fā)動(dòng)機缸蓋為例，可穩定控制廢品率在5％以下。國外為2－3％

        2.生產(chǎn)效率高：一次點(diǎn)火開(kāi)爐，可連續熔煉3個(gè)月以上。適應現代化大規模連續生產(chǎn)的需要。國外100～120T/h的熱風(fēng)水冷沖天爐正在發(fā)展。

        3.高節能：由于一次點(diǎn)火可連續工作3個(gè)月，與普通沖天爐相比節省大量的底焦；以及采用了自熱、外熱式熱風(fēng)，回收了大量的熱能。故可綜合節能50％。

        4.低成本：據上所述，不僅回收大量的熱能，節省焦炭，還節約了大量的耐火材料。減少鐵合金的燒損。不計廢品率的降低，一臺15T/h爐，每天工作兩班，以上四項每月至少可節省30萬(wàn)元以上，年計共360萬(wàn)元。

        5._的環(huán)保措施：整個(gè)除塵系統式封閉的無(wú)泄漏，采用布袋除塵器可控制煙塵含量<50mg/m3，熱風(fēng)裝置已燃盡所以的一氧化碳_消除了一氧化碳對大氣的污染，其煙囪可很低，看不見(jiàn)黑色煙囪。其潔凈度已打打豪語(yǔ)現在的環(huán)保要求。

        6.高的設備投資回收率，目前我們生產(chǎn)的全自動(dòng)控制的IOTh熱風(fēng)水冷沖天爐交鑰匙工程，從國外引進(jìn)相圖的設備系統需要4500萬(wàn)元人民幣和要求90％以上的固定碳的鑄造焦，故我們生產(chǎn)的設備一般不到一年即可收回全部投資。

        （二）熱風(fēng)水冷沖天爐系統的結構特點(diǎn)：

        1.沖天爐本體，為高爐爐形，干式爐底，電動(dòng)或氣動(dòng)爐底啟閉機構，前爐組成。

        2.水冷系統：插入式銅質(zhì)，循環(huán)水冷風(fēng)嘴，雨淋式循環(huán)水冷爐殼，水冷卻塔，水泵組、水池組成。

        3.熱風(fēng)系統：由霧化水冷裝置控溫的燃燒室，換熱器、熱風(fēng)管道等組成。

        4.爐氣冷卻塔，有自然風(fēng)冷、強制風(fēng)冷，多管水冷等任選。其中以自然風(fēng)冷_。

        5.除塵系統：由料塞、抽氣室、爐氣管道、電控野風(fēng)閥、除塵器。引風(fēng)機煙囪組成的封閉除塵系統。排入大氣的煙塵不含一氧化碳，煙塵含量可控制在<50mg/m3，一般在30～40mg/m3.

        6.加料系統：由輔料組合斗，金屬爐料斗，振動(dòng)給料組合裝置，加料小車(chē)，加料桶。電動(dòng)提升機組成。

        7.爐渣?；到y，由爐渣溜槽、水池、撈渣機、可控爐渣儲存卸料斗等組成。