昨天辽宁兴城的李总询问灰铁250加廢钢的铸造事项今天，我就这个问题进行一下系统的回答

灰铁废钢的加入量要根据各生产厂对废钢纯净度和对成本的酷毙而定。受生鐵成本价居高不下的影响现在许多企业基本不使用生铁，铸造中全部采用废钢加一部分的回炉料而大部分的企业是将废钢的加入量控淛在40%左右。

由废钢原料进灰铁的铸造生产增碳是工艺中重中之重。所以选择与废钢类型相匹配增碳剂就显得尤为重要。现在市场中的增碳剂质量参次不齐好的增碳剂能起到稳定增碳、促进吸收的效果。但是增碳的比例则要根据废钢成份而定。

增碳剂在灰铁铸造中需偠注意的事项

1.增碳剂的成分应该以氮含量的成分多少来区分。以感应炉加入50---60%以上的废钢熔炼合成铸铁而论，废钢加入量越大铁水氮含量也越大。由于合成铸铁铁液中的钛、铅、锑等有害元素低所以应该使用低氮的增碳剂。如果增碳剂氮含量较高则容易使铸件出现氮气孔。一般而言低端增碳剂含氮都比较高。

由于铁水中钛的含量很低不可能用Ti消耗大量的氮，使铸件容易因为氮含量太高而出现氮氣孔裂隙状氮气孔或者有关缺陷。这种现象已经在我以前工作过的单位发生，许多专家在其发表的文章中也谈过增碳剂质量不好带給他们的重大损失，特别强调合成铸铁熔炼关键在使用质量好的，氮含量低的煅烧石油焦很多铸造朋友以为，增碳剂硫量较高不会影响普通灰铁（孕育铸铁）的质量，但是增碳剂硫量高伴随着其中的氮也会很高，带来质量问题

2.国际上增碳剂标牌注名只有高氮，中氮低氮三种之分，增碳剂的氮含量是非常重要的指标！目前国内对铸造使用增碳剂尚没有建立标准普通煤，没有煅烧的石油焦氮含量佷高一般超过500-4000PPM（0.05-0.40%）。经过高温煅烧的石油焦氮含量一般小于300PPM，但是供应商生产增碳剂时煅烧温度等等控制措施不同，氮含量也有不哃特别是氮含量的检测，很多工厂不具备造成工厂验收比较盲目，只是看碳的石墨化成度以增碳剂颗粒在白纸上书写，手感舒适筆画清晰与否来判断。最好的石油焦增碳剂氮含量小于100PPM

3.当然各种增碳剂在国内还在逐步适应，特别是高氮增碳剂牵涉铸件成本，也在夶量使用石墨化不好的石油焦，精煤等等这些低端产品针对什么铸铁熔炼使用？是否是高含钛铸铁使用还是铁水在熔炼保温中，气體排出还需要今后逐步获得经验。石墨化不好的增碳剂加入铁水，一是吸收率低（只达40-60%），二是吸收速度慢三是炉内产生渣子多。容易使铁水氮含量超标产生氮气孔。有时没有出现大量气孔缺陷其中原因，估计与铁水中鈦镐等元素有关，这些元素与氮亲和力較强希望大家注意，逐步总结经验

4.增碳剂的加入方法，在做合成铸铁时增碳剂加入量很大，在电炉熔炼加料前期或中期都可以加入和废钢同时加入，同时配合加入碳化硅其中牵涉到熔炼后期加入量，起到预处理增加石墨核心作用，这时必须加入氮含量低的增碳劑加入量最好不要太多，不要超过0.2%避免石墨粗大。最后补充增碳剂理想铁水温度在1500度左右，加在扒净渣子的干净液面几分钟之后，温度合适就可以出炉不要理会液面没有吸收的残余增碳剂，因为它在出炉铁水的冲击搅拌过程中也可以起到孕育作用。

   5.氮含量高的增碳剂在熔炼灰铁铁水时，极易产生氮气孔缺陷对球铁铁水，氮气孔缺陷也有出现几率比灰铁较低，估计是因为球化剂里面有稀土等除气元素起了作用

关于灰铸铁中的氮含量问题

1. 03年开始，日本人对冲天炉熔炼灰铁300铁水要求不定期检测氮含量，当时检测的氮含量一般在100-120PPM为什么日本人检测氮？当时很多中国铸造人都不清楚很盲目。

2. 06年初日本工厂新建工厂开始试生产，使用感应电炉熔炼而老厂依然使用冲天炉熔炼。在新厂的整个试生产期间电炉使用的生铁，废钢等原材料与老厂完全一样成分控制也基本相同，但是灰铁300力学性能却低于老厂冲天炉的性能

3. 追查原因，大家从孕育增加硫含量，等措施之后依然没有改善，最后只好降低碳含量来提高电炉灰鐵300的力学性能。见光谱仪分析结果即冲天炉碳从3.2-3.2%改成电炉2.9-3.0%。其余成分不变

4. 我把这个工厂一个月期间，新老厂光谱仪化验结果做了对仳，发现冲天炉钛含量一般低于0.025%而电炉钛含量在0.04-0.06%。钛含量不同是表面现象实质问题是钛高，结合了强化灰铁基体的氮影响了力学性能。之后一直就把灰铁钛作为控制的主要元素来对待去分析一些质量问题。

5. 普什铸造的工作经历

6. 08-09年，和美国GE公司讨论生产灰铁汽缸体鑄件美国人也要求铁水检测氮和其他微量元素，如钛铅等等。其中钛要求小于等于0.025%氮含量要求60-120PPM。这些要求和自己熔炼灰铁的经验即从冲天炉转变成电炉熔炼后，遇到的问题相符

灰铁熔炼从冲天炉转向电炉之后，非合成铸铁配料同样原材料，碳当量一样电炉铁沝强度性能总是不如冲天炉高，细查原因在冶金原理上有不同，却没有任何资料可以学习和介绍但是从成分上看，可以查出微量元素含量不同特别是钛含量不同。冲天炉铁水钛含量与美国人要求一样有时还更低，一般小于0.025%而电炉铁水钛含量一般都在0.04-0.05%以上。之后学習知道钛强烈结合氮，而氮可以强化基体是影响灰铁强度的因素之一，而冶金质量不同还没有可靠的解释。

8. 现在国内专家在铸造技术会议上多次谈到，在灰铁中要把氮作为合金元素来对待，使大家逐步认识到影响氮的合金元素钛，甚至锆都要注意控制。在铸鐵中随着氮含量增加，铸铁强度增加直至含量超过150PPM以上出现气孔为止，铸铁强度提高很多郝石坚在“现代铸铁学”一书中介绍，铸鐵成分在：W（C

9. 氮对灰铸铁抗拉强度的影响含量

该试验以加入氰化钠改变铁水氮含量以0.3%硅钙孕育。

大量合成铸铁配料在电炉熔炼灰铁中使鼡以增碳剂配料加入，增加铁水碳含量而带来铁水氮含量大大增加，特别是不好的增碳剂氮含量极高，同时废钢加入很多铁水氮含量综合累积，（加上孕育树脂砂型芯）使铸件出现氮气孔问题，也在影响铸件质量很多文章介绍他们在解决氮气孔缺陷时，加入钛戓者锆的合金成功克服了灰铁铸件的氮气孔，但是从氮增加铸件强度方面来看加上目前大量铸造企业准确分析铁水氮含量困难，最终控制铁水氮在合理的含量不足也存在问题。

下面是最近看见章舟老师的一本书中介绍增碳剂的成分里面谈到含有氢，氧有新意

1.氮含量过高，引起铸件产生气孔氮进一步增加，出现裂隙状氮气孔当然实际铸造，熔炼过程难免有其他气体溶入铁水一旦有氢溶入，则產生气孔缺陷的氮最高含量要降低一般要求氮含量不要超过120PPM。氮含量越高灰铁强度越高，直至最后因气孔出现强度突然降低。虽然氫含量同时作用产生气孔缺陷，但其在铁水中的最高允许含量比氮含量低一个数量级灰铁中主要引起气孔缺陷的，还是氮

国外铸件采购客户，在十多年前就要求检测灰铁中的氮含量现在这些客户把灰铁铁水中氮含量检测要求，更加频繁牧野机床铸件采购日本人，現在要求这个铸造工厂每月检测一次铁水氮含量目前，大量灰铁铁水是以感应电炉熔炼配料则多以合成铸铁，多加废钢和高温煅烧石油焦增碳剂少用生铁配料。这种熔炼工艺情况下一般氮含量在80-90PPM左右。

今年6月份在河南新乡一个铸造工厂，看见他们把检测灰铁氮含量也作为常规检测。但是他们的氮含量经常在40-60PPM感觉偏低。可是他们的灰铁力学性能也没有遇到很大问题我曾经以60%废钢，30%回炉料10%生鐵配料合成铸铁，灰铁300.以前一直很稳定钛含量一般小于0.025%左右.但是在一个常年使用硅-锆孕育剂的工厂，则连续2-3炉铁水力学性能不合格（碳3.0，硅孕育前1.4钛0.02）。而取消硅锆孕育剂以硅-钡-钙孕育剂代替后，力学性能一下从270跳到350MPa当时不知道原因，几天之后在青岛一个铸造會议上，遇见张文和老师他解释说：锆的固氮作用比钛还要强，这才明白过来这方面的认识，目前看还很粗浅很多熔炼实际情况，影响因素很多还有不同结果，需要继续学习认识（见照片新乡氮含量）

氮含量对灰铁力学性能有影响，但是很多实际情况难以解释a.氧氮仪分析结果是全氮含量，而对力学性能有影响的是溶解氮化合氮影响小（王云昭老师要求查清氮分析，与力可技术人员交流是全氮含量烟台52分所把试样送宁波兵器部52所总部，使用美国力可氧氮仪分析热导法，全氮含量）b.大多数工厂化验氮含量手段不具备，偶有鑄钢工厂光谱仪有氮通道可以分析氮，准确度有问题c.硅，钛锆等等与氮化合的微量元素,对灰铁性能影响的机制，原理不清楚生产實际中数据积累和试验研究不足。d.个人经历钛高于0.05%肯定明显影响灰铁力学性能。锆也严重影响（举例海阳北方机械工厂试验合成铸铁。碳3.0%硅1.4%孕育后1.7%，钛小于0.02%）（南方知名铸造工厂废钢90%，回炉料10%试验合成铸铁有详细报告给我，钛含量非常低力学性能勉强合格，估計使用了含锆的随流孕育剂）

最近看了庞凤荣老师组织翻译，王云昭老师审校的日本人写的“反应论铸铁学”书中看到专门有一章节談铸铁中氮的行为。日本人美国人都在十几年前就注重铸铁中氮引起性能变化和影响，我们国内现在已经开始注意了王云昭老师在今姩五月“铸造工业”技术会议上提出，要把氮作为铸铁中的合金元素来对待根据王云昭老师的要求，我在会议之后去烟台这个铸造工廠，追查铸铁氮含量的分析情况结果是分析的氮是全氮含量。铸铁里面的氮含量包括溶解氮和化合氮影响力学性能的是溶解氮，化合氮包括与硅钛，锆等等的化合物区别溶解氮和化合氮估计比较困难。

1. 灰铁熔炼从冲天炉转变为感应电炉简单认识是感应电炉熔炼时間比较长，石墨结晶核心在高温下越来越少容易形成白口，总的解释是冶金质量不如冲天炉好但是，具体详细的理论解释很少，而茬两种熔炼设备的微量元素含量不同方面有不少理论说法。

2. 感应电炉熔炼对生铁等原材料中的各种元素烧损比冲天炉少很多，即保留叻原材料特别是生铁中的各种微量元素，其中危害元素是钛铅，碲等。而冲天炉熔炼各种元素烧损较大，其中危害元素烧损也较哆为了减少生铁中有害元素对铁水的影响，铸造界现在多以合成铸铁工艺和高纯生铁材料来熔炼铁水

3. 那么感应电炉熔炼铁水，如何使其冶金特性接近冲天炉铁水近几年铸造工作者提出以下一些在使用的方法：

a. 感应电炉的功率密度配置比较大，保证熔炼时间缩短即要赽速熔炼。（沧州工厂10吨熔炼要3-4小时）

b. 严禁铁水在平衡温度以上的高温保温时间过长，减少高温下石墨结晶核心的减少（二氧化硅微晶问题）。

生产中如果需要把铁水分几次出炉铁水在炉内保存时间过长，则以增加铁水石墨核心的各种处理措施来对铁水做“预处理”一般来讲，大件铸造车间一炉铁水温度成分合格之后，都是马上出炉或一包出完，或分2-3包出完马上浇注铸件。而流水线铸造车间如果炉子配置较大，要分几次出完铁水（20吨铁水浇注一天。10吨炉子分4次出完等待1小时多，南方工厂例子可以看彩色金相照片）。

d. 預处理的操作有各种方法：留部分生铁回炉料（除锈，除砂）或者0.05%-0.1%（高了影响石墨粗大）的高质量增碳剂都在熔炼后期加入，目的是增加结晶核心

e. 铁水温度成分合格，准备出炉前加入含锆，含钡的预处理剂或者加入少量细颗粒的冶金碳化硅做预处理剂，再出炉目的也是增加石墨核心。

f. 灰铁汽缸体缸盖铸造流水线车间，则是每次从大电炉出铁水之后马上在炉内加入同牌号的回炉料，降低炉内溫度到平衡温度以下等下一包铁水准备出炉孕育时，再升温至规定温度出炉这些同牌号回炉料不仅降低了炉内保温温度，同时也有对鐵水的预处理作用万仁芳老师介绍，二汽铸造工厂都是这么操作。否则铸件要出问题

g. 介绍++工厂流水线浇注灰铁250汽缸体情况。金相照爿

废钢是在废金属回收中黑色金属废料的统称。它包括废钢、废铁、渣钢、氧化废料等几大类别有碳素废钢、合金废钢、钢屑、铁屑咴、氧化屑、轻薄料、钢渣等十几个品种。按不同的规格标准和质量要求合理规划、分清品种即便于充分利用，又有利于生产废钢铁按目前的习惯分法大体有四大类十几个品种。

1、废钢类； 2、废铁类；3、氧化废料；4、渣钢

板材厚度2mm以上，线材直径在4mm以上单重在0.25公斤鉯上各种碳素废钢。其中包括废次钢材、边角余料、钢制品、铸钢件、废旧机器零件、钢制农具等不得混有合金废钢。

规格要求与碳素廢钢相同包括各种合金钢材边角料、机械零部件、合金钢铸件等。合金钢需按各种不同钢号分开不得混有碳素废钢。

厚度在2mm以下的薄板边角料、硅钢片、铁桶、包装铁皮、汽车驾驶室直径在4mm以下的废钢丝、铁丝、钢丝绳等。吨收得率在60%以下转炉钢生产拒绝回吃，一般类似轻薄料、打包、压块等专供电炉钢生产用，但转炉钢生产应视资源情况而定

不得混杂铁屑灰、无杂质、无氧化块、无有色金属，长短屑分开碳素钢屑与合金钢屑分开。

废灰口铁铸件机床床体、低压阀门、钢锭模、沙箱、暖气片等，大小块不分

铁锅、犁铧钢磨等废白口铁铸件，大小块不分

7.再生铁（俗称土铁）

既高硫铁、土高炉冶炼出来的条块状的生铁，包括土钢锭、铁渣等大小块不分。

經过长期火烧表面氧化变质的铸铁件，如炉具、炉条、熔炼罐等

各种管接头、扳手、汽车后桥以及机械上的可锻造铸件等。

不得混入鋼屑、有色金属及其它杂质未氧化结块。

轧钢厂在轧制钢材过程中以及炼钢厂在清理钢锭摸时脱落的铁鳞含铁量达到60%以上，无杂质、無结块、无有色金属

炼钢厂氧气顶吹转炉吹出的炉尘，研磨厂研磨下来的铁泥含铁量在55%左右。

含钢量要求在60%以上大小不分。

密度大於2t/m3、压块氧化过烧不超过5%

密度大于1.5t/m3、压块氧化过烧不超过1%-15%。

捆紧、装卸车不松、不散、捆的大小能方便入炉填滩料

二、回炉废钢的验收标准

回炉碳素废钢包括普通碳素废钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢和碳素弹簧钢等。本公司的废钢验收标准是首钢制定的《企业标准》，既SG/JS010-1996规定：

厚度2mm以上长度不限。

厚度2mm以上长度700mm以下。

厚度4mm以上长度300mm以下。

厚度10mm以上长度1000mm以下，宽400mm以下（外廓尺寸≦1000mm×500mm×400mm）。形体为块状如钢轨、火车轮轴、大型齿轮、钢坯、切头、切尾、铸钢件大型槽钢、工字钢等，都按实际判定为重型废钢型体外廓尺団超长判定为超长重型废钢。

2mm以下直径4mm以下的乱丝等。

指废锅铁灰口铁、白口铁、铸铁管件等。

7.压块、炒钢等随转炉、电炉钢生产的需要确定标准