一、前期准备：原材料选型与预处理

1. 主要原料：
   • 金属料：生铁（提供基础碳、硅成分，选择低硫生铁，S≤0.03%）、废钢（调节碳含量，降低铁水流动性，选用低碳废钢）、回炉料（本厂废铸件，占比≤30%，避免成分波动）。
   • 合金料：球化剂（常用镁合金、稀土镁合金，如 Mg-RE-Si-Fe 合金，兼顾球化效果与成本）、孕育剂（硅铁、硅钙合金、硅锰合金，细化石墨球）、合金添加剂（锰、铬等，调节基体组织）。
2. 预处理：
   • 金属料破碎至≤200mm，去除表面油污、铁锈；合金料按批次化验成分，精准称重备用。

二、核心环节一：铁水熔炼（控制成分与温度）

1. 熔炼设备：
   • 中频感应炉（主流设备）：加热速度快、温度控制精准（±10℃）、金属烧损少，适合中小批量生产。
   • 冲天炉：燃料成本低、生产效率高，适合大批量生产，但温度稳定性略差，需搭配热风系统降低能耗。
2. 熔炼工艺：
   • 装料顺序：先加废钢、回炉料，再加生铁（避免生铁过早熔化导致碳烧损），最后加合金料。
   • 温度控制：熔炼温度需达到1450-1550℃（温度过低会导致球化剂吸收率低，过高则增加烧损和能耗）。
   • 成分调整：通过光谱分析仪实时检测铁水的 C、Si、Mn、S、P 含量，补加硅铁调硅、加废钢降碳，确保成分符合目标（如 C:3.4%-3.8%，Si:2.0%-2.8%，S≤0.02%）。

三、核心环节二：球化处理 + 孕育处理（决定性能本质）

1. 球化处理（核心：石墨形态转化）

• 处理方式：主流采用 “冲入法”（简单易行，适合工业化生产）。

1. 将球化剂（如镁合金块）放入铁水包底部的 “球化室”（带挡渣坝，避免球化剂上浮）。
2. 先冲入 1/3-1/2 的高温铁水，使球化剂快速熔化并与铁水反应（镁与硫结合生成 MgS，消除硫对球化的破坏）。
3. 再冲入剩余铁水，搅拌均匀，球化反应完成（反应时会产生白烟，需通风除烟）。

• 关键控制：球化剂残余量需控制在0.03%-0.08%（过低则球化不充分，石墨呈团絮状；过高则铁水流动性差，铸件易产生气孔）。

2. 孕育处理（核心：优化石墨分布与基体组织）

• 处理方式：采用 “瞬时孕育”（球化后立即加入）+“随流孕育”（浇注时加入）的复合方式，确保孕育效果均匀。

1. 瞬时孕育：在球化处理后，向铁水中冲入硅铁孕育剂（粒度 3-8mm），加入量为铁水重量的 0.2%-0.4%，搅拌 10-15 秒。
2. 随流孕育：在铁水浇注过程中，通过喂料机将细粒孕育剂（粒度 0.5-2mm）均匀加入浇注流中，加入量 0.1%-0.2%，进一步细化石墨球。

• 关键效果：孕育后石墨球直径控制在10-30μm，球化率≥85%（优质品≥90%），无白口、无渗碳体。

四、核心环节三：浇注成型（转化为铸件形态）

1. 模具准备：
   • 砂型铸造（适用于复杂形状铸件，如阀门、曲轴）：采用树脂砂、水玻璃砂制作砂型，表面刷耐火涂料（防止粘砂），烘干后合型。
   • 离心铸造（适用于管状铸件，如球墨铸铁管）：将金属模具高速旋转（转速 800-1500r/min），内壁涂耐火涂层，预热至 200-300℃。
   • 金属型铸造（适用于简单形状、大批量铸件，如管件）：采用铸铁模具，内壁喷脱模剂，控制模具温度（150-250℃）。
2. 浇注工艺：
   • 浇注温度：控制在1380-1450℃（过高易导致铸件收缩大、产生气孔；过低易导致充型不足、冷隔）。
   • 浇注速度：匀速浇注（砂型铸造避免冲砂，离心铸造确保管壁厚度均匀），大型铸件需分段浇注。
   • 挡渣措施：浇注前在铁水包内加入挡渣剂（如珍珠岩），避免熔渣进入模具导致铸件缺陷。

五、核心环节四：落砂与清理（去除铸件表面附着物）

1. 落砂：
   • 砂型铸造：通过振动落砂机震碎砂型，分离铸件与型砂（型砂可回收再生）。
   • 离心铸造 / 金属型铸造：直接开模取出铸件，无需落砂。
2. 清理：
   • 去除浇冒口：通过气割（铸铁件）或砂轮切割，切除浇注系统的浇口、冒口。
   • 表面清理：用抛丸机（钢丸高速冲击）去除铸件表面的粘砂、氧化皮，使表面光洁度达到 Ra50-100μm。
   • 内部清理：对管道类铸件，用高压水枪冲洗内壁，去除残留涂料或杂质。

六、后期处理：热处理 + 质量检测（保障性能与合格性）

1. 热处理（优化基体组织，稳定性能）

• 退火处理（获得铁素体基体）：将铸件加热至 900-950℃，保温 2-4 小时，随炉冷却至 600℃后空冷，使珠光体转化为铁素体，提升韧性（延伸率可达 15% 以上）。
• 正火处理（获得珠光体基体）：加热至 850-900℃，保温 1-2 小时，出炉空冷，形成珠光体基体，提升强度（抗拉强度可达 600MPa 以上）。
• 调质处理（高强度需求）：淬火（850℃水淬）+ 高温回火（550-600℃），获得回火索氏体基体，抗拉强度≥800MPa，适用于机械零件。

2. 质量检测（筛选合格产品）

• 外观检测：目视检查铸件表面有无裂纹、气孔、砂眼等缺陷，尺寸精度用卡尺、三坐标测量仪检测。
• 力学性能检测：从同批次铸件截取试块，进行拉伸试验（测抗拉强度、屈服强度、延伸率）、冲击试验（测冲击韧性）。
• 微观组织检测：通过金相显微镜观察石墨球化率、石墨尺寸、基体组织（铁素体 / 珠光体比例），确保符合标准。
• 特殊检测：承压铸件（如管道）需做水压试验（保压 30 分钟无渗漏）；重要零件需做无损检测（超声波检测内部裂纹，磁粉检测表面裂纹）。

七、最终环节：防锈处理与入库

• 管道类：内壁涂水泥砂浆衬层（隔绝水体腐蚀），外壁喷锌 + 涂沥青漆 / 环氧树脂涂层（抵御土壤腐蚀）。
• 机械零件：表面磷化、喷漆或镀锌，防止储存时生锈。
• 入库：按型号、批次分类存放，做好标识（炉号、批号、性能参数），以备出库。

总结：球墨铸铁生产流程核心逻辑

• 通过熔炼控制基础成分，通过球化 / 孕育处理决定核心组织（球状石墨），通过成型工艺转化为铸件形态，通过热处理与检测确保性能合格。

• 每个环节的参数偏差（如球化剂含量、浇注温度）都可能导致性能暴跌，因此 “精准控制” 是整个流程的核心要求。
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