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1、预处理工艺的兴起

从上世纪60年代起，中频感应电炉有了重大的改进，晶闸管静态变频电源、逆变变频电源相继问世，热效率可达70％，加以灵活方便、有利于环境保护等方面的优点，感应电炉的应用日益增多。

冲天炉熔炼铸铁，铸造用覆膜砂厂家供应，已经有二百多年的历史，我们对于铸铁质量的控制已经积累了很多经验。一旦转而改用感应电炉，铸铁熔炼的过程大不相同，铸造用覆膜砂厂家，简单地沿用老经验就难以确保铸件的冶金质量，生产中就会不断出现新的问题，如：白口倾向大，石墨化程度不符合要求等。尤其令人头1痛的是，即使在炉料配比不变、原铁液的成分符合要求、铁液温度相同的条件下，也很难保持铸铁的性能稳定、一致。

预处理是针对上述问题研发的重要技术措施之一，上世纪70年代，欧洲铸造行业*先采用这项工艺。谁是这项工艺的创始人？我没有办法确切地查证，但是，广为人知的是，英国S. Russell公司铸造部对于开发这项技术是有贡献的。

Russell公司1952年开始生产铸铁件。60年代末，考虑到需求量增长的态势很强，而且环保的要求将日益严格，生产铸造用覆膜砂的厂家，在原有冲天炉的基础上，装设了2台1.5吨感应电炉，1972年又增加了2台8吨感应电炉。

改用感应电炉熔炼后，为了解决铸铁冶金质量不稳定的问题，公司进行了多方面的分析研究，逐步认识到：问题在于铸铁中微细的SiO2颗粒少了，共晶转变时石墨化的生核条件不充分。据此，路北区铸造用覆膜砂，决定进行预处理的试验研究工作，预先在炉内加入预处理剂，使铁液中存在的SiO2颗粒增加。

经过试验室工作和生产考核，都表明预处理的效果很好，铸铁性能的稳定性明显****。

1978年美国铸造师学会的年会上，Russell公司的B. C. Godsell ，介绍了研发预处理工艺的经验，受到了广泛的关注。

此后，对预处理工艺的试验、研究一直没有间断。用感应电炉熔炼灰铸铁和球墨铸铁的企业，熔炼过程中采用预处理的日见增多，甚至还进一步推广到冲天炉熔炼。

2、在熔炼灰铸铁方面的应用

用感应电炉熔炼灰铸铁时，在保持原铁液中硫含量不低于0.06％，且有一定的氧含量的条件下，采用预处理工艺，可使铸铁共晶转变时的过冷度减小，避免*中出现B型、D型和E型石墨，*中1共晶团数量增多，从而，铸铁的力学性能得以****，而且比较稳定。

如果预处理工艺得当，还可以明显减缓孕育作用的*。

生产薄壁铸件时，不仅可避免*中出现碳化物，而且可使过冷石墨（B型和D型）减至****少。经预处理工艺的铁液，可用于砂型铸造，也可用于金属型铸造和离心铸造。

3、预处理剂及加入方法

（1）碳化硅　从预处理工艺开始研发之日起，几十年来广泛用于灰铸铁的预处理剂是碳化硅，主要是碳化硅含量75％左右的冶金碳化硅。今后，随着对预处理作用机制的认识逐渐深化，当然会不断有效果更好的新品种问世。

碳化硅是将硅砂和焦炭（或石油焦）置于电****加热的电阻炉内，在1450～1900℃的高温下，由碳将SiO2还原而制得的。在制造、*碎、烧结过程中，SiC表面都会形成很薄的SiO2保护膜。一般的碳化硅，都含有5％左右的游离SiO2，这也就是SiC*1氧化能力特别强，能用作耐火材料和电热组件的原因。

碳化硅溶于铁液后，游离SiO2以非常微细的颗粒分散于铁液中，对于异质晶核的生成非常有益。国外有研究者认为，碳化硅的预处理作用主要在于含有这种游离SiO2。

碳化硅的熔点很高，在2700℃以上，2600℃以下相当稳定。在熔炼铸铁的温度下，烧损量很少，而且不可能‘熔化’，只能逐步‘溶解’、扩散，因而其作用的时效相当长。

碳化硅加入后需要一定的时间使之溶于铁水，而且需要搅拌，以加速其溶解。用感应电炉熔炼时，可在出铁前将预处理剂加入炉中。考虑到碳化硅的密度低，约为3.2％～3.3％，熔清后加入，易浮在液面，还是随固体炉料一并加入为好。

作为预处理剂，碳化硅的加入量一般为金属炉料的0.5％～1％。由于预处理的效果受铁液的成分、炉况条件以及作业方式等多种因素的影响，铸造厂****1好是通过试验，求得适合企业具体条件的****1佳用量。

（2）预处理剂的发展　十多年前，瑞典Elkem公司基于T. Skaland等人对铸铁中石墨生核进行的研究工作，考虑到Al、Ca、Zr等元素的硫化物、氧化物，都是异质晶核中的主要组成物，研制了一种新型预处理剂“Preseed”，其化学成分如下：

Si 62％～69 ％，Ca 0.6％～1.9 ％，Zr 3.0～5.0 ，Al 3.0％～5.0％。

据称这种预处理剂的效果很好，用量比碳化硅少得多，只是金属炉料的0.1％左右。

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当今，铸造工厂铁水熔炼绝大部分都是感应电炉生产，而感应电炉熔炼对铁水温度可以****快的，无限制升温，过高的熔炼温度或高温留炉时间过长，危害都很大。资料（郝石坚：“现代铸铁学”）介绍，“成分相同的铁水，碳的活度随温度****而降低，C-C原子集团稳定性相应下降，铁液在过热度高的铁水中保持时，C-Fe原子团易于形成。这种原子集团在铁液快速冷却下可以大量保留到凝固温度，促使渗碳体析出。”这段文字表述的意思是铁水高温下，未溶石墨微粒越来越少，石墨结晶核心数量大量减低，渗碳体容易产生，铁水收缩加大，带来的害处很难在后期炉前处理中解决！现在看主要有以下危害：

（1）铁水结晶核心大大减少，对球墨铸铁来讲，石墨球数大大减少，球径比较大，同时伴生渗碳体出现。收缩较大，铸件缩松问题顽固发生，并且难以从浇冒口方面解决。

（2）铁水结晶核心大大减少，对灰铸铁来讲，A型石墨大大减少，而D，E型石墨大量出现，珠光体减少，渗碳体增加，伴随出现铁素体，铸件加工困难，刀具磨损严重，严重时硬度检测却发现不高。

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