新型孕育剂为用户创造新增利润

——铁神一号净化剂在铸造中的应用

前言

　 　生产铸铁件是一个十分复杂的系统工程。炉料的选择和配制、熔炼方式、熔炼温度、铁水出炉温度、铁水孕育或球化温度、浇注温度、造型材料和造型方式的异同等等，无一不对铸件的质量带来影响。长期以来，铸造界的许多有识之士为了提高铸件的质量，进行了许多卓有成效的研究，形成了系统的铸造理论和行之有效的铸造工艺，为生产高品质的铸件产品提供了基本保证。随着技术的进步和科学的发展，制造业对铸件产品的质量，提出了越来越高的要求，这就迫使我们要研究新的铸造材料，创造新的生产工艺，不断克服各种铸造缺陷，使铸件的品质尽可能地完美起来。

　一、“铁水净化”理论

　　铸铁在熔炼和铸造过程中，各种金属元素与非金属元素发生化学反应而产生各种氧化物和硫化物，以及铁液与金属炉料表面砂粒、铁锈、焦炭中的灰分以及与炉衬、浇包等接触后发生的相互作用，都会产生非金属夹杂物。固体难熔的非金属夹杂物，悬浮于铁液中，影响铁液的流动性，液相小粒非金属夹杂物则混熔于铁液中，大大降低铸件的力学性能，特别是对疲劳性能和韧度的影响更为严重，并且导致铸铁件产生夹渣、气孔和皮下气孔等铸造缺陷。
　　为了进一步提高铸铁件的产品质量，尤其是提高铸铁件的产品合格率，必须提出“铁水净化理论”。“铁水净化理论”与传统的“扒渣”、“滤渣”是两个完全不同的概念。“铁水净化理论”是使用“铁神一号净化剂”，在孕育铁水的同时，通过化学反应和物理作用，清除或弥散混熔或悬浮于铁液中的各种非金属夹杂物，改变铁水的流动性和冶金质量，在提高铁水相对纯洁度的同时，细化晶粒，消除铸件的夹渣、渣眼、沙眼、皮下气孔等铸造缺陷，提高铸件的产品合格率。“扒渣”，是使用草木灰、碳化谷壳、珍珠岩砂等聚渣剂，将上浮至铁水表面的浮渣聚在一起，用人工方法扒出；“滤渣”，是用各种过滤网将铁液中颗粒较粗的部分非金属夹杂物去除。“扒渣”和“滤渣”都无法去除混熔于铁水中细小的非金属夹杂物。长期以来，为了获得比较纯净的铁水，不惜燃料，提高熔炼温度和铁水出炉温度；在造型材料、造型方式等方面，也作了诸多研究，然而很多铸造缺陷却总是时有发生。
　　上述的种种“扒渣”、“滤渣”的工作及造型材料的选择和造型方法的改进，固然必要而有效，但是都只是在作“外因”方面的工作，难以从根本上解决各种铸造缺陷。在去年神农架会议期间，就提出了“豆腐”和“豆腐箱”的问题，认为豆渣如果没有过滤干净，不管“豆腐箱”作得如何光滑，都难于做出好“豆腐”。因此，在这次会议上，再次提出“铁水净化”问题，与各位专家、学者、工程技术人员商榷。
　　这里提出的“铁水净化”，是指如何把在铁水熔炼过程中，悬浮或混熔于铁水中的各种形态的硫化物、氧化物，通过使用“铁神一号净化剂”对铁水的净化作用清理出来，而不是只把“浮渣”扒干净。把好的“造型材料和造型工艺”与“铁水净化工艺”结合起来，应该作为提高铸件产品质量的重要手段，引起铸造界各位专家、学者和摸爬滚打于铸造第一线的工程技术人员的高度重视。

　二、铁神一号净化剂是具有复合功能的新型孕育剂

　　由都江堰市金星钢铁助剂研究所独家研制的铁神一号净化剂，从04年4月中旬在无锡会议上宣布并推向市场以来，已经有一年多时间了。经过一年多时间的宣传和市场推广，相信铸造界各位同仁对铁神一号净化剂已经不太陌生了。但是，铁神一号净化剂到底是一种什么产品，它具有哪些作用，却不是很多人能够说得清楚的问题。
　　铁神一号净化剂是一种进入铸造市场只有一年多时间的新型孕育剂，为了搞清铁神一号净化剂在铁水中的作用机理，我们开展下列科研活动：04年我们科研所和四川大学组成联合课题组，研究铁神一号净化剂在灰铸铁中的微合金化作用及其机理；05年我们又委托河北工业大学检测分析铁神一号净化剂在灰铸铁和球墨铸铁中的应用和作用机理，这个科研活动，在著名教授曾大本先生和河北工业大学教授刘金海博士亲自主持下进行；05年我们还委托西南交通大学焊接实验室对经过铁神一号净化剂净化、孕育的灰铸铁件，使用422低碳钢焊条进行焊接的工业应用前景，进行检测和论证。
　　所以，在本次会议上，向各位的介绍和说明，主要从应用角度介绍，请各位谅解。
　　铁神一号净化剂到底如何定位呢？04年8月在都江堰市举行的科技成果鉴定会认为：铁神一号净化剂是具有国内领先水平的复合功能新型孕育剂。
　　铁神一号净化剂是新型孕育剂，是与传统的孕育剂，如硅铁、碳硅钙、钡硅铁、锶硅铁、稀土钙钡硅铁、稀土铬锰硅铁、氮素孕育剂等铁合金类孕育剂相区别。应该认为：铁神一号净化剂在配方选择、制造方式、产品形态、作用机理等各方面与传统的铁合金类孕育剂都具有十分明显的区别，铸造界对它需要一个了解和熟悉的过程。
铁神一号净化剂具有复合功能，是指它除了具有一般孕育功能外，它同时具“净化铁水”和“细化晶粒”的功能。一年多的实际使用结果证明，铁神一号净化剂不管用于灰铸铁，珠光体型球墨铸铁，还是用于铁素体型球墨铸铁，甚至用于铜铬合金铸铁，都起到了去除有害气体、清除非金属夹杂物、明显细化晶粒的作用。最近与铁道部铸造学会铸造专业委员会理事长、铁道部戚墅堰机车车辆工艺研究所铸造技术工程部教授级高工钱坤才先生共同探讨使用铁神一号净化剂净化、孕育蠕墨铸铁铁水，已初步取得较为理想的效果。就是说，铁神一号净化剂“净化铁水”的范围是广义的，“细化晶粒”的范围也是广义的。下面这组照片，还说明铁神一号净化剂能起到使石墨均匀分布和增加珠光体的作用。

图一

孕育前	孕育后	孕育前	孕育后
经铁神一号净化剂孕育前后的珠光体对照		经铁神一号净化剂孕育前后石墨形态对照

图二

焊接后的试棒	焊接好的试棒被打断 断面并非位于焊接处	断口处焊疤与母材 断口处焊疤与母材	焊接处具有良好的 切削加工性能

　2、成都祥业铸造公司，使用中频炉熔炼铁水，珍珠岩砂集渣、锶硅孕育，生产HT250——HT300汽车配件，使用铁神一号净化剂净化、孕育原铁水，没有用锶硅孕育，也就是说，完全取代了锶硅。结果铁水流动性明显提高，经化学分析和力学性能检测，化学成份和力学性能均略好于锶硅孕育的铁水，下表是孕育前后试棒检测结果：
 

　 3、辽宁阜新市海州区赛德铸造厂，用2.5T热风冲天炉熔炼铜铬合金铸铁生产汽车转向助力泵泵体，由于铁水内的非金属夹杂物无法排出，铁水流动性差，加上晶粒粗大，铸件的渣眼、气孔等铸造缺陷难于克服，04年使用铁神一号净化剂净化、孕育原铁水后，上述问题均得到很好的解决。铸件的产品合格率得到了较大的提高，铸件的外观质量得到了很好的改善，为企业创造了良好的形象和明显的经济效益。
　 4、湖北黄石东贝铸造有限公司，拥有美国彼乐PILLAR3T/H中频电炉，丹麦迪砂2013MK5B造型生产线，2013LP造型生产线，TM240-90混沙机，15GN抛丸清理机及全套先进智能检测设备，生产海尔、新飞、科龙、美菱等名牌冰箱压缩机铸件，冰箱及冷藏柜系列压缩机曲轴、气缸盖、外轴承、汽车离合器盖及压盘等产品，使用铁神一号净化剂净化、孕育原铁液后，不但产品质量在原有基础上有很大提高，而且还独创了球墨铸铁净化、孕育新工艺。
　 5、齐齐哈尔重型铸造有限公司，拥有20吨无芯工频感应熔化电炉，5T、10T冷风冲天炉，生产60T以下各种灰铁、球墨铸铁、合金铸铁等铸件，试用铁神一号净化剂后取得明显效果。
　 6、山西省晋城市晨晖管业有限责任公司，该公司年产DN100—DN400球墨铸铁管6万吨，使用铁神一号净化剂前，铁水洁净度差，铁水流动性不良，生产的球墨铸铁管件材质疏松，皮下气孔、皮表尖刺，气坑等铸造缺陷严重，直接影响产品的外观和产品的合格率；并时有球化衰退发生，造成不可挽回的废管。从04年7月份开始，批量使用铁神一号净化剂净化、孕育原铁水，操作工艺为：使用6吨水冷冲天炉，3吨热风冲天炉各1台和10吨中频炉，实行冲天炉—中频炉双联熔炼。冲天炉出铁水温度分别为1470ºC和1500ºC，经中频炉调整铁液成分和温度后，使用包底冲入法同步完成球化、净化和孕育，其球化、孕育温度为1480ºC—1500ºC，搅拌扒渣后进入水冷式离心铸管机，采用随流孕育方式浇注，浇注温度为1380ºC—1420ºC。生产的管件晶粒细化，密度增加，表面光滑、平整、无尖刺、气坑等铸造缺陷，产品综合合格率较使用前提高15—20%。该厂每月使用铁神一号净化剂20吨左右，月投入净化剂成本20万元，月产球墨铸铁管约6000吨，按产品合格率每上升1个百分点创新增利润30—50元估计，月新增利润200万元左右。

图四

未经铁神一号净化剂孕育		经铁神一号净化剂孕育

　 　从图四可以看出：未经铁神一号净化剂净化、孕育生产的球墨铸管，表面气坑密布，已经属于报废管，加上晶粒粗大，材质疏松，打压合格率始终处于较低水平。从04年7月到现在，该公司已使用铁神一号净化剂处理铁水近3万吨，产品质量始终稳定。
上述六家典型用户的使用实践证明：“铁水净化理论”与“先进的铁水熔炼工艺”和“先进的铸造工艺”相结合对提高不同牌号的灰铸铁件，珠光体型球墨铸铁件，铁素体型球墨铸铁件和铜铬合金铸铁件的产品质量具有普遍意义。在使用铁神一号净化剂产品净化、孕育灰铸铁、球墨铸铁和铜铬合金铸铁、超高铬铸铁时，都收到了净化基体、细化晶粒、增加密度、消除渣眼、气孔、皮下气孔等作用。
　　“实践是检验真理的唯一标准”。铁神一号净化剂作为实践铁水净化理论的载体，通过一年多的使用，已初步证明，铁水净化理论的应用，可以提高铸铁件产品质量，可以提高产品合格率。铁神一号净化剂用户的产品合格率提高了，就实现了新增利润。
利润是企业活动的最终目标，铁神一号净化剂可以为用户创造新增利润，铁神一号净化剂就可以因此而获得坚实的生存空间。
　　希望铸造界的各位专家学者关注铁水净化理论，我们知道一种理论从提出到完善，是需要较长时间的考验和十分艰辛的付出。我们希望这一理论能在铸造理论界有识之士的支持下，经受实践的检验，逐步完善。
　　希望铸造界各位企业家关注、试用、使用铁神一号净化剂产品，探讨、创新加入方法，共同摸索适合其发挥最优性能的环境和条件，最大化地消除各种铸造缺陷，最大幅度地提升铸铁件产品品质，最大限度提高铸铁件产品合格率，从而为自己的企业带来丰厚的利润回报。

四川省都江堰市金星钢铁助剂研究所

所长：蒋祖滨

二00五年五月