通过控制原铁液中反球化元素的含量，尤其是S、Ti含量，并辅以优质包芯线，分别采用双线喂丝球化、单线喂丝球化处理及含钡孕育剂，有效防止了球化衰退，而且提高了铸件综合性能，改善了铸造环境，简化了操作流程，节约了生产成本。 

近年来，随着球墨铸铁件在制造业中越来越广泛的应用，球墨铸铁的生产技术也在不断提高，以满足国内外用户对球墨铸铁件提出的高标准高要求。在球墨铸铁的生产过程中，球化处理是生产球墨铸铁的关键。国内外部分大型企业都在进行喂丝法处理球墨铸铁的技术研究、开发和应用，喂丝法生产球墨铸铁的技术也日渐成熟，并取得了不错的成绩，其经济性与球化品质的可靠性及可控性已为愈来愈多的企业所重视。

1、喂丝法处理球墨铸铁的工艺及质量控制要点

喂丝法的原理：将一定成分、一定粒度的球化剂，经卷线设备包裹在一定厚度、宽度的钢皮内，形成适当强度、填充率的电缆状包芯线卷，利用自动化喂丝装置，以一定速度喂入带有包盖的处理包中，实现球化处理的工艺。其实就是以喂丝的方式，以钢带作为载体将球化剂以一定的速度送入处理包底，实现球化剂的加入过程[1]。喂丝球化处理流程见图1。

根据镁在包芯线中的不同形态，市场上有两种包芯线。一种是物理混合法配制，就是将经过特殊处理的纯镁颗粒和其他合金材料机械混合而成，其优点是成本低，氧化镁含量低，球化反应迅速，镁吸收率能够保证；缺点是成分均匀性难控制，镁是以单质形式进入铁液中，爆发剧烈。另一种采用熔配法配制，是将镁和其他合金材料经高温熔制，以硅为载体，这种包芯线成分均匀，反应平稳，镁吸收率高；缺点是成本高，芯线中氧化镁含量稍高。

目前，我公司包芯线的生产主要还是以熔炼法为主，市场占比约为70%，相比冲入法，其熔炼成本的降低并不明显。为了降低芯线的制造成本，许多厂家尝试使用物理混合法（占30%），包芯线主要以20%～31%高镁包芯线，虽可以降低成本，但是不能保证芯线的一致性，所以我司还一直坚持采用熔炼法，保证每一批的包芯线的成分的稳定。

1.1 对包芯线的要求

（1） 包芯线是由厚度为0.4 -0.45mm、宽度为55 mm，单位长度重量约为170 g的钢带包裹0.1～0.25 mm芯料而成，其直径（13±0.5）mm，线密度约为420 g/m，粉重约为250 g/m，镁含量为18%～31%，稀土含量为2.0%～3.0%，钙含量为2.0%～3.0%，硅含量为43%～46%。

（2）包芯线表面应光滑，包覆牢固，不漏粉，不开缝，不拆线，无锈。

（3）包芯线芯粉不能有大块、纸片、丝状物和细粉，以防止在粉料定量装置出现包芯线虚包和空包现象，包芯线单位长度（1 m）粉剂量的误差＜5%，每卷接头的个数≤2个。

1.2喂丝工艺参数的确定

喂丝设备为LFWS-2铸铁专用喂丝机。

（1）包芯线的选择。

高Mg的包芯线，球化爆发过程剧烈，烧损多，渣量大。一般选取含20-25%左右的Mg，并用含钡的孕育剂，能有效防止孕育衰退。

（2）球化包尺寸的确定（高径比）。

球化包高径比太小，影响Mg的吸收率，渣量大；球化包高径比要大，便于镁的吸收，工艺要求铁液柱的高径比应不小于1：2，铁液表面离球化包最高边缘的距离应在400～600  mm，即铁液不能充满，防止球化爆发时溅出。

（3）喂线长度的确定。

喂线长度由公式（1）确定：

L=（ΔS×0.76+Mg残）×Q/（μ·q·Mg%）×T/1450 （1）式中：ΔS为球化前的硫含量减去球化后的硫含量，Q为出铁量，μ为Mg的吸收率，q为球化线单米料重。

包芯线的加入量是优化喂丝成本的关键，芯线的加入量与残余Mg及RE、含S量、铁液温度有关。通常情况下，铁液经过球化处理后，应当含有必要而不过量的Mg与RE，过高的Mg含量会保证铸件的球化率，但同时会增加芯线的用量，导致铸件产Th缩孔缩松倾向，加大白口倾向；过低的残Mg量会降低铸件的球化率，严重时会导致球化不良，因此喂线长度的确定很关键[3]。

（4）喂线位置的确定是为保证铁液全部参与球化处理，提高Mg的吸收率。最佳喂线位置，即包芯线外包钢带插入到距离包底100  mm处时刚好熔化，芯料中球化剂成分在包底附近开始起爆，与周围铁液进行反应。

（5）喂线速度的确定。

喂线速度由公式（2）确定：

V=（8/D2-0.3）·Q·T/1450（2）式中：D为铁液柱的直径，Q为出铁量，T为球化处理温度。

测量最佳喂线速度的方法：先量出铁液高度，然后手动喂丝机，当包芯线端头刚好接触铁液表面，计数表清零，手动喂线，听到“轰”的反应声，立即查看喂线长度，若这个长度和铁液的高度基本相同，即为最佳喂丝速度，同时喂丝速度和处理的铁水温度有密切的关系。

（6）出炉温度的确定。

同冲入法一样，在保证浇注温度的前提下，尽可能降低出炉温度，处理温度低，Mg的吸收率高，包芯线消耗低。一般情况下，从球化处理完毕至开始浇注的时间间隔为4～5  min，降温约为50  ℃。因球化处理完之后要倒包操作，定出铁液温度高于起浇温度约 60 ℃。

（7）残余Mg的确定。

根据铸件本身及芯线稀土低的特点，可设定Mg含量控制范围在0.035%～0.055%。低于0.035%，石墨圆整度稍差；高于0.07%，易出现碳化物，且铁液收缩倾向较大。

（8）喂丝入射角。

经常检查喂丝线的入射角度是否能正常喂丝到包底。外包钢带0.4～0.45  mm厚度，在高温铁液中喂丝时，芯线的强度减小，不可能垂直液面下行，因此入射角度在喂丝开始时尽可能保持垂直[4]。

2、喂丝球化的应用

引进喂丝球化前，客户铸造车间Th产球墨铸铁时，球化处理的方式是冲入法，球化温度为（1  520±10）℃，球化爆发时间为50～70 s，浇注温度为（1 400±10）℃，球化剂的加入量为1.2%，孕育量为0.8%，在球化结束后的12 min内完成浇注，可满足产品球化质量。使用冲入法处理吨铁液需12 kg球化剂、8 kg孕育剂、1.3 kg覆盖剂，共计成本187.14元，

2.1球化和孕育包芯线的双线处理

本试验采用爆发平稳且镁吸收率高的熔配法球化处理工艺。根据喂丝球化工艺及包芯线参数，通过数次试验调整并细化，确定铸件双线喂丝球化处理参数如下：球化线与孕育线同长度且喂丝速度同步，喂线长度23 m，喂线速度26 m/min，退线长度0.5 m，出铁量1 350 kg，球化处理温度1 500℃，倒包孕育0.4%；金相组织为本体取样结果。双线喂丝球化处理的试验数据见表1。

尽管双线喂丝球化处理过的产品材质均符合其技术要求，但经核算材料成本并考虑到两种处理方式的增硅量不同，使用双线喂丝法，吨铁液必须在炉内增硅2.25  kg，其成本等同于冲入法。因此在改善操作环境及操作难度的情况下，优化喂丝球化工艺，在保证产品质量的情况下至关重要。 

2.2球化包芯线单线处理

在原有芯线的情况下，根据喂丝球化工艺参数制定，通过工艺调整，成本优化，确定单线喂丝球化处理参数如下：喂线长度30 m，喂线速度32 m/min，退线长度0.5 m，出铁量1 350 kg，球化处理温度1 500 ℃，倒包孕育0.75%，金相组织部分为本体取样结果。单线喂丝球化处理的试验数据见表2。

在单线球化、双线球化孕育处理均满足产品球化质量及原铁液成分一致的情况下，对两种处理方式的材料成本进行了分析。

（ 1 ）单线球化处理吨铁液消耗球化包芯线

22.22  m，即8.55  kg；消耗孕育剂7.5 kg。共计成本

158.33元。

（ 2 ）双线球化孕育处理吨铁液消耗球化包芯线17.04 m，即6.51  kg；消耗孕育包芯线17.04 m，即

7.15 kg；消耗孕育剂4 kg；共计成本174.80元。

相比冲入法Th产球墨铸铁，单线喂丝球化处理，除了节约材料成本外，还在人员及能源方面有降本空间。

（1）喂丝球化处理由于合金加入量少，且增硅少，可增加回炉料的使用量。

（2）喂丝球化可减少工人领料、称量、压球化剂劳动强度，节约1个人工/班，且减少该工序人为因素对称量、加入时间、压球化剂等误差对球化质量的影响。

（3）喂丝球化处理工艺比冲入法球化处理工艺出炉温度降20 ℃，可节省电费20 元/t 铁液。

三、结论

（1）从环境改善角度，喂丝球化采用盖包法，球化反应在相对密闭的空间中进行，并通过与球化室连接的除尘系统将产Th的烟尘集中处理并回收，减少了球化爆发过程烟尘向车间的排放，镁光弱，使铸造环境有了很好的改善。

（2）从劳动强度角度，使用喂丝法，可减少工人领、称、压球化剂劳动强度（使用冲入法，单班次按50包计算，球化剂和孕育剂的装包及称量约1.5 t）。

（3）从工艺操作角度，使用喂丝法，可实现参数自动化设置，且定量输出，可减少因操作原因致使合金压实不足出现球化不良现象，同时也减少了覆盖剂覆盖合金的操作，简化了操作流程。

（4）从产品质量角度，使用喂丝法，不需要覆盖剂，合金加入量少，产Th的渣量少，同时 MgO、MgS比重较轻，易从铁液中分离并上浮，铁液纯净度高，减少夹渣、渣孔等缺陷，提高铸件综合性能。

（5）从Th产成本角度，使用单线喂丝球化处理吨铁液仅材料成本就可节约11.5元，能源成本可节约20元。