一、前期准备：原材料严苛选型与配比

1. 主要原材料（核心是 “低杂质、高稳定”）

2. 原材料预处理

• 金属料破碎至≤150mm，用抛丸机去除表面铁锈、油污；回炉料需通过磁选分离杂质；
• 球化剂、孕育剂按批次烘干（120℃保温 2 小时），避免水分导致铁水飞溅或产生气孔。

二、核心环节一：铁水熔炼与脱硫预处理（奠定纯净基础）

1. 熔炼设备（优先 “中频感应炉”）

• 中频感应炉（主流，占比＞80%）：
  优势是温度控制精准（±5℃）、金属烧损少（＜2%）、可快速调整成分，能避免冲天炉焦炭带来的硫污染，适配球墨铸铁对纯度的要求；
• 冲天炉 - 中频炉双联熔炼（大批量生产）：
  冲天炉初熔铁水，中频炉升温、脱硫、成分微调，兼顾效率与精度。

2. 熔炼与脱硫工艺

1. 装料熔炼：按 “先废钢→后生铁→回炉料” 顺序装料，通电升温至 1450-1480℃，待金属料完全熔化后，取样检测初始成分（重点测 S、C、Si）。
2. 强制脱硫：若初始硫含量＞0.03%，需加入脱硫剂（石灰 + 萤石，比例 3:1），通过机械搅拌或吹氩搅拌使脱硫剂与铁水充分反应，生成 CaS 炉渣（浮于表面），扒渣后确保铁水硫含量≤0.02%（关键阈值，硫过高会导致球化失败）。
3. 成分调整：根据目标牌号（如 QT450-10、QT600-3）调整碳、硅含量：最终碳 3.4%-3.8%、硅 2.0%-2.8%（硅过低影响石墨析出，过高增加脆性），出铁温度控制在 1480-1520℃（高于灰铸铁，保障球化剂溶解与流动性）。

三、核心环节二：球化处理（决定石墨形态的 “关键一步”）

1. 常用球化处理工艺（“冲入法” 最成熟）

• 工艺名称：冲入法（镁合金球化剂主流工艺）
• 操作步骤：
  1. 铁水包底部预铺 “球化剂 + 覆盖剂”：先放球化剂（占铁水重量 0.8%-1.2%），再铺覆盖剂（珍珠岩，厚度 50mm，防止球化剂被铁水冲散、氧化）；
  2. 分两次出铁：第一次出铁量占总量的 60%-70%，快速冲入铁水包，利用铁水冲击力使球化剂与铁水充分反应（反应剧烈，会产生白烟和喷溅，需做好防护）；
  3. 静置反应：反应结束后（约 1-2 分钟），扒除表面浮渣，加入少量硅铁（补充硅损失），静置 30 秒使成分均匀。

2. 球化效果关键控制要点

• 残余镁量：反应后铁水残余镁需控制在 0.03%-0.08%（过低球化不良，过高产生白口或气孔）；
• 反应温度：铁水温度需≥1450℃（温度过低，球化剂溶解不充分；过高，镁烧损严重）；
• 处理时间：从出铁到浇注需控制在 5-8 分钟内（避免镁元素二次氧化，影响球化率）。

四、核心环节三：孕育处理（优化石墨球质量与基体组织）

1. 孕育处理工艺（“瞬时孕育 + 随流孕育” 复合方案）

1. 一次孕育（出铁后）：向球化处理后的铁水包中加入 “硅铁孕育剂”（占铁水 0.3%-0.5%），搅拌均匀，作用是细化石墨球核，避免白口。
2. 二次孕育（浇注前）：采用 “随流孕育”—— 在铁水从包嘴流入浇注系统的过程中，通过孕育剂 feeder 定量加入 “硅钙合金复合孕育剂”（占铁水 0.1%-0.2%），作用是进一步细化石墨球（直径控制在 10-30μm），提高球化率（≥90%）。

2. 孕育效果判断

• 优质孕育后，铁水表面会出现 “细小石墨漂浮物”，浇注的试块金相组织中，石墨球圆整度高、分布均匀，无白口或团絮状石墨。

五、核心环节四：浇注成型（适配 “高流动性、低收缩” 需求）

1. 模具与浇注系统设计

• 模具：以砂型铸造为主（树脂砂型占比＞90%），砂型需高强度、低发气（避免气孔），大型铸件需设置 “冷铁”（加速局部凝固）和 “冒口”（补缩收缩）；
• 浇注系统：采用 “底注式 + 多浇口”，引导铁水平稳充型（流速≤0.5m/s），避免冲砂或卷入空气；对大口径管道（如离心球墨铸铁管），采用 “离心铸造” 工艺（铁水在旋转模具中成型，石墨球沿径向分布更均匀）。

2. 浇注关键参数

• 浇注温度：1380-1420℃（低于出铁温度，需保温但避免过冷）；
• 浇注速度：中型铸件 30-60 秒 / 件，大型铸件 1-3 分钟 / 件，确保砂型充满且无收缩缺陷；
• 浇注后保温：铸件在砂型中保温 2-4 小时（随铸件大小调整），缓慢冷却至 200℃以下再开箱（避免温差过大产生裂纹）。

六、核心环节五：落砂清理与后期处理（保障精度与性能）

1. 落砂与清理（精细化去除附着物）

• 落砂：采用振动落砂机或人工开箱，分离铸件与砂型（树脂砂可回收再生）；
• 清理步骤：
  1. 切除浇冒口：用气割（大型件）或液压剪（小型件）切除，切口需打磨平整；
  2. 表面清理：抛丸机处理（钢丸直径 1-3mm）去除粘砂、氧化皮，表面粗糙度达 Ra12.5μm 以下；
  3. 内腔清理：对管道、阀体等有内腔的零件，用高压水枪或压缩空气吹扫残留砂芯。

2. 热处理（关键：调整基体组织，优化力学性能）

3. 质量检测（全流程把控，核心是 “球化率”）

• 化学成分检测：光谱仪检测 C、Si、Mg、S 等元素，确保符合牌号要求；
• 金相检测：截取试块，显微镜下观察石墨球化率（≥85% 为合格，优质品≥95%）、圆整度及基体组织；
• 力学性能检测：拉伸试验测抗拉强度、延伸率（如 QT450-10 需满足抗拉≥450MPa，延伸率≥10%）；
• 无损检测：大型铸件用超声波检测内部气孔、裂纹；管道做水压试验（承受 1.5 倍工作压力无泄漏）。

七、总结：球墨铸铁工艺的核心特点与难点

1. 高纯度要求：原材料硫磷含量需严格控制（灰铸铁 S 可≤0.15%，球墨铸铁需≤0.03%），否则球化失效；
2. 高工艺复杂度：增加球化、二次孕育环节，步骤多、控制点密集；
3. 高控制精度：残余镁量、浇注温度、孕育剂用量的误差需控制在 ±0.01%、±5℃、±0.05% 以内；
4. 严流程时效性：球化后铁水需快速浇注（≤8 分钟），避免镁氧化影响性能。

这种精细化工艺正是球墨铸铁 “高强度、高韧性” 的核心保障，也使其生产成本比灰铸铁高 30%-50%，但性能可媲美中碳钢，成为替代铸钢、锻钢的高性价比材料。

无锡市铸造厂拥有68年铸造加工经验，欢迎来电咨询！