本文簡(jiǎn)要介紹了外國(guó)學(xué)者與專家關(guān)于“硫在鑄鐵生產(chǎn)中的作用”方面有重要參考價(jià)值和推廣意義的研究成果與論述，講述了在為用戶服務(wù)過(guò)程中所遇到的一些案例。

前言

眾所周知，硫元素在鑄鐵生產(chǎn)中具有不可忽視的雙重作用，在一定條件下，它既是使鑄件產(chǎn)生脆性，造成表面缺陷和熔渣缺陷，降低機(jī)械性能等等方面的有害者，又是提高灰鐵鑄件，尤其是低硫灰鐵鑄件，機(jī)械性能，增加灰鐵共晶晶團(tuán)數(shù)和薄壁球鐵鑄件球數(shù)等等的貢獻(xiàn)者。

具有50多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的Roy Lobenhoter在評(píng)論硫的作用時(shí)說(shuō)：生產(chǎn)球鐵時(shí)，目標(biāo)是將處理前的硫盡量保持得低些。但有些專家聲稱，在球鐵中，硫可以非常非常的低，“在某些地方可低到0.001%以下”；但是，我從未看到過(guò)令我滿意的文件記載。在灰鐵中，如果硫太低，則可能產(chǎn)生問(wèn)題。低硫可以導(dǎo)致孕育劑出現(xiàn)奇怪的表現(xiàn)。而有些“專家”說(shuō)，硫應(yīng)高于0.03%，而另外一些專家則說(shuō)應(yīng)高于0.05%，我卻寧愿它達(dá)到0.07%的目標(biāo)。

Reginald D Forrest“在球化之前基鐵的最佳含硫量是多少”一文中指出：在基鐵含硫量太低（低于0.008%）的地方，必須增硫，以便使其進(jìn)入建議的范圍 （0.008-0.012%S）；在用感應(yīng)爐或轉(zhuǎn)爐進(jìn)行熔煉的地方，通過(guò)有控制地加入硫化鐵（黃鐵礦）的辦法就可以很容易地做到這一點(diǎn)。為增每0.001%的硫，每噸鐵水應(yīng)當(dāng)加入30克（0.067磅）FeS；在用沖天爐進(jìn)行熔煉接著進(jìn)行脫硫（例如用多孔塞/碳化該）的地方，必須不斷地調(diào)節(jié)（碳化鈣加入量或者根據(jù)溫度和攪拌強(qiáng)度決定的攪拌時(shí)間）等措施。

韓國(guó)和日本學(xué)者SangHak Lee等人在研究硫和稀土對(duì)鑄鐵組織和性能的影響時(shí)，得出的下列結(jié)論很有參考價(jià)值：

①在使用高純生鐵的情況下，生成A+D型石墨的RE/S是0~1.25，生成A型石墨的RE/S是1.25~5.0，生成全白口的RE/S是5.0或以上；

②在使用普通生鐵的情況下，生成A+D+B型石墨的RE/S是0~2.5，生成A型石墨的RE/S為2.5~5，生成全白口的RE/S是5.0或以上；

③這兩種鐵的RE/S都是在大約2.5時(shí)，可以獲得彌散均勻的A型石墨而且白口的深度很小。

波蘭學(xué)者D. Kopyciński, E. Guzik深入研究過(guò)低硫鑄鐵的有效孕育，他們發(fā)現(xiàn)：在用傳統(tǒng)孕育劑進(jìn)行孕育之前，將經(jīng)過(guò)破碎的廢鋼加入到低硫鑄鐵中，能得到與對(duì)推薦的高硫鑄鐵進(jìn)行孕育時(shí)一樣的機(jī)械性能。

羅馬利亞學(xué)者M(jìn).Chisamera和I. Riposan等人用熱分析研究過(guò)基鐵的凝固特性，以及FeSi75硅鐵和復(fù)合合金片孕育劑對(duì)石墨成核作用的影響，發(fā)現(xiàn)用0.03%享有專利權(quán)的CAT（含氧-硫化物的孕育劑）對(duì)低硫鑄鐵進(jìn)行孕育的效果至少與用0.2-0.3%含鈣鑄造級(jí)FeSi75進(jìn)行孕育的效果一樣。

埃及學(xué)者Hashim Hassan Ahmed和Hashim Ahmed Ali在試驗(yàn)室條件下，研究過(guò)后加硫孕育對(duì)薄壁球鐵鑄件球數(shù)和球化率的影響。試驗(yàn)證實(shí)：在鎂處理之后的后孕育期間，進(jìn)行后S-孕育可以得到高球數(shù)，減少碳化物的生成，以及獲得極好的球化率。

羅馬利亞T. Ripposan, M. Chisanmara, 和美國(guó)學(xué)者R. Kelly, 及R.J.Naro等人多年來(lái)一直著關(guān)注硫在鑄鐵生產(chǎn)方面的作用，他們?cè)诮诎l(fā)表了一篇令人鼓舞的文章——“球鐵和蠕鐵受后加硫影響的鎂-硫關(guān)系”，用在鑄造廠的實(shí)踐證明：在后孕育過(guò)程中，受控制地加入硫，不僅能增加球鐵的球數(shù)，減低出現(xiàn)碳化物的風(fēng)險(xiǎn)，而且可以生產(chǎn)出平均蠕化率達(dá)81%的蠕鐵。

印度學(xué)者Subrata ChakrabattiH在“蠕鐵的生產(chǎn)與應(yīng)用”一文中，不僅介紹了“再硫化法”的特點(diǎn)，而且認(rèn)為：這個(gè)方法似乎最適合想為工程工業(yè)做零活生產(chǎn)CGI鑄件的的鑄造廠

在我國(guó)的實(shí)際案例

　　我們的服技術(shù)團(tuán)隊(duì)在為現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)的過(guò)程中，曾經(jīng)遇到過(guò)需要增硫或加硫的案例，以及從事過(guò)在工業(yè)條件下用再硫化法生產(chǎn)蠕鐵的實(shí)踐，總起來(lái)看，有如下方面：

　 1）某出口管件鑄造廠，是用經(jīng)石灰脫硫處理后的沖天爐鐵水生產(chǎn)球鐵管件，因“受在優(yōu)質(zhì)球鐵生產(chǎn)中，原鐵水硫含量越低越好”的誤導(dǎo)，工廠曾出臺(tái)了一項(xiàng)“原鐵水的硫被脫除得越多，獎(jiǎng)金越高”的“獎(jiǎng)勵(lì)”政策，致使原鐵水的含硫都在0.002%左右。將原鐵水的含硫定位在007-0.010%之后，各方面都發(fā)生了改觀；　

　2）某微型發(fā)動(dòng)機(jī)用球鐵件生產(chǎn)廠，自從鐵液由沖入法改為喂線法處理后，基鐵的爐料變成了回爐料+工廠自產(chǎn)廢鋼+ 增碳劑+ 硅鐵及其他鐵合金。經(jīng)多次循環(huán)之后發(fā)現(xiàn)，盡管基鐵的含硫量仍保持在0.02%左右，可鑄件球化率和機(jī)械性能下降到了報(bào)廢的邊緣。考慮到可能是游離硫不夠引 起的原因之后，往熔爐中加入1kg/噸鐵水硫化亞鐵（黃鐵礦），問(wèn)題就迎刃而解了。

　 3）某鑄造廠，每包鐵水處理前后都取光譜樣進(jìn)行成分分析，處理前后的分析結(jié)果如下：

Mg處理前的光譜分析結(jié)果

C

Si

Mn

Cu

P

S

Mo

Cr

Ni

Mg

Sn

Ti

1

3.725

1.770

0.175

0.012

0.000

0.018

0.000

0.041

0.000

0.000

0.010

0.015

2

3.680

1.832

0.183

0.012

0.005

0.016

0.000

0.041

0.000

0.000

0.010

0.015

平均

3.703

1.801

0.17

0.012

0003

0.017

0.005

0.041

0.000

0.000

0.010

0.015

Zr

Ca

Al

La

Ce

Fe

1

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

94.170

2

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

94.131

平均

0.000

0000

0.000

0.000

0.000

94.150

Mg處理后的光譜分析結(jié)果

C

Si

Mn

Cu

P

S

Mo

Cr

Ni

Mg

Sn

Ti

1

3.398

2.345

0.247

0.021

0.000

0.016

0.005

0.041

0.000

0.034

0.010

0.017

2

3.383

2.385

0.249

0.021

0.006

0.016

0.005

0.041

0.000

0.035

0.010

0.017

平均

3.391

2.365

0.248

0.021

0.003

0.016

0.005

0.041

0.000

0.035

0.010

0.017

Zr

Ca

Al

La

Ce

Fe

1

0.000

0.000

0.000

0.000

0.003

93.793

2

0.000

0.000

0.000

0.000

0.006

93.740

平均

0.000

0000

0.000

0.000

0.005

93.767

　我們發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員僅只關(guān)心碳，硅，錳，磷，硫及殘余鎂和其他合金元素的含量是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，很少對(duì)分析結(jié)果，尤其對(duì)硫在鐵水中的狀態(tài)進(jìn)行考慮與分析。上述鎂處理分析前后的結(jié)果最起碼表明：不僅鎂處理的脫硫效果太差了，而且暗示被處理鐵水中的硫基本上都是成化合物，成游離狀態(tài)的很少，因此在鑄件中必然不會(huì)有很多石墨球。金相檢驗(yàn)結(jié)果證實(shí)料我們的球狀石墨不會(huì)很多的預(yù)言，僅60個(gè)球/mm2。

　 4）某廠是用粘土砂模和沖入法生產(chǎn)球鐵鑄件，用便攜式金相顯微鏡檢查鑄件的質(zhì)量。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后，鑄件常常因?yàn)楸韺佑腥湎x(chóng)狀石墨而被判廢。用喂線法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，仍然有蠕蟲(chóng)狀石墨存在。由于生產(chǎn)廠家和另外幾家對(duì)試樣殘余鎂的分析結(jié)果都是Mg0.050-055%，因此斷定不是加鎂量不夠，也不是鎂衰退造成的，鑄件本身應(yīng)該沒(méi)有質(zhì)量問(wèn)題。解剖后鑄件的金相檢查也證實(shí)了這一點(diǎn)，因而判定：是型砂表面的硫和金屬起反應(yīng)的結(jié)果。剛開(kāi)始生產(chǎn)廠家還不大相信的說(shuō)“粘土沙哪 來(lái)的硫？”。經(jīng)查：原來(lái)是劣質(zhì)煤粉惹的禍。

　　5）還有兩個(gè)廠，一個(gè)是用樹(shù)脂砂模生產(chǎn)球鐵橋殼，一個(gè)是用金屬覆模砂生產(chǎn)農(nóng)用車蠕鐵曲軸，鑄件表層也都存在著蠕蟲(chóng)狀石墨，原因也都是因?yàn)樯白又械牧蚺c鎂的反應(yīng)結(jié)果。

　 6）用再硫化法生產(chǎn)蠕鐵。喂線技術(shù)+再硫化法是最簡(jiǎn)單而又最易于實(shí)現(xiàn)的蠕鐵生產(chǎn)方法。不僅是因?yàn)橛梦咕€法往鐵水中加入球化劑，孕育劑以及硫磺（或硫化鐵）具有很高的穩(wěn)定性，彌散性和均勻性，而且因?yàn)橛眠@個(gè)方法生產(chǎn)蠕鐵可以把鐵液的原始硫含量放寬，以及先將鐵液處理成成低鎂球鐵，而后再用硫“去鎂”（消球）比較容易，以及不用幾百萬(wàn)元的控制儀表和其他輔材。從而促使我們敢于“冒險(xiǎn)”，直接在工業(yè)條件下，用再硫化法生產(chǎn)160噸重的蠕鐵鋼錠模，盡管還有熔渣之類的缺陷問(wèn)題有待克服。

　　結(jié)論

　　1）應(yīng)正確認(rèn)識(shí)硫在鑄鐵生產(chǎn)中的雙重作用，揚(yáng)它的長(zhǎng)，抑它的短，變弊為利。

　　2）外國(guó)學(xué)者和專家在硫元素（包括S/RE比，Mn/S比，S/Mg比）在灰鐵或球鐵生產(chǎn)中的有效作用方面的研究成果，對(duì)于中國(guó)的鑄造工作者具有很強(qiáng)的直接應(yīng)用與推廣的價(jià)值。

　　3）認(rèn)真對(duì)待鐵液的日常分析與鑒定結(jié)果，分析它們對(duì)鑄件質(zhì)量可能產(chǎn)生的影響，并隨時(shí)采取必要的解決措施。

　　4）大力推廣用喂線+再硫化法生產(chǎn)蠕鐵的工藝對(duì)于許多急需解決蠕鐵生產(chǎn)工藝的鑄造廠，具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。

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