在铸造合金家族中，各类铸造合金的发展取决于其优势的发扬和劣势的抑制。铸铁与铸钢、有色合金相比，铸造性能较好，容易铸出形状复杂、壁厚不匀的铸件而较少产生铸造缺陷。因此，铁液的利用率高，产品的适用面广。此外，石墨铸铁还有一些与生俱来的，诸如减摩性、缓震性、切削性、疲劳断裂性等方面的良好特性。
在材质竞争中，提高铸铁的比强度、增加强韧性、消除内在缺陷，对于减轻铸件重量，延长服役期，节约材料是非常重要的。为了保证铸铁性能的可靠性和稳定性，首先必需有良好的铁液质量。
参考资料 http://gaoweihong1688.cn.alibaba.com 联系电话 15932730800 高经理
一 铁液质量的内涵 铁液质量包括：温度、成分及成分精度，有害元素含量，非金属夹杂物数量、气体溶量和炉外可造性等。 铁液质量的控制分为熔炼，炉前处理和过滤三个环节。以下择要简述:
二 熔炼
1．冲天炉要上新台阶
① 获得高温铁液 尽管铸铁件浇注的工艺温度并不高，不同铸铁大多在1260℃~1400℃之间。但从获得优质铁液的观点看，应有较高的熔炼温度。高温熔炼保证了高的出铁温度，fe、si、mn烧损少，炉况稳定，化学成分波动小。以发达国家为例，冲天炉内c的波动可控制在±0.05%，si的波动可控制在±0.1%。高温熔炼，铁液中的s、o、h、n及夹杂物都会减少，炉料的不良遗传性将会减弱。
冲天炉获得高温铁液有三种方法：一是好的炉型，如两排大间距，冷风+固定碳在85%以上的优质焦炭，出铁温度可在1480℃以上。二是富氧送风，此法简便，调温迅速及时，但受供氧条件的制约，局限性很大。三是热送风，不同热风装置风温由150℃至600℃不等，适于开炉时间较长的工厂使用。
我国铸造厂多数生产规模较小，因此在相当时期内，“方法一”将是主要的措施。冷风作业，冲天炉的热利用率低，从可持续发展的战略考虑，热风冲天炉符合节能的国策，而且可结合着解决环境污染，满足社会生态要求。随着世界经济一体化进程的发展，铸造业必将重组、兼并，扩大规模，实行集约化生产，热风作业将逐步扩大其应用范围。采用热风与否必须考虑的两个问题是，是否有足够的连续作业时间，以及一次性投入的多少和投资的回收期。
利用炉气物理热的炉胆热风，风温在150℃~250℃，稳定在300℃以上的尚少。这种炉子配合中等以上品质（固定碳>80%）的焦炭，可得到1450℃~1500℃的铁液。同时利用物理热和化学热的冲天炉，风温在400℃~600℃，出炉温度可超过1500℃。风温在350℃以上，冲天炉有明显的冶金效果，炉内氧化气氛大为改善，炉渣活跃，渣中feo<3%,铁液s低，炉内元素烧损减少，湿底作业时[si]有所增加。从我国工厂经济实力考虑，应该着力开发高效、实用、经济型的热风冲天炉。
除了优质焦和热风外，含有cao的铸造电石和特种碳化硅压铁加入炉内都有提温的辅助作用。铸造电石还是一种强脱硫剂；特种碳化硅压块作为炉料兼有增硅增碳和促进炉渣脱硫的功用。
② 稳定炉膛尺寸
低质炉衬材料会带来一系列不良的影响：炉衬侵蚀物污染铁液；侵蚀物改变炉渣的物理化学性状，从而影响炉子的顺行和去硫效果；炉膛扩大，破坏熔炼的稳定性，开炉时间一长，后期会出现铁液温度下降，烧损增多，铁液氧化的现象。
开炉在8–12h时，应重视炉衬材料的品质，敷捣料湿度要小，捣打密度要大。封炉连续作业时，炉体与风口应进行水冷，炉身、炉缸采用高铝砖、asc砖和asc捣打料。该类炉子的连续工作时间，视系统设计、炉衬质量和管理水平的不同，变动于1~6周。目前国内已有生产优质炉衬材料的厂家和经销国外产品的公司。
2．使用中频感应炉
近年来，作者走访了长江三角洲、珠江三角洲和胶东地区，发现采用感应炉或与冲天炉双联的工厂不少。感应炉铁液的质量高，常是国外采购商和国内主机厂指定的供货条件。
进入二十世纪九十年代，第三代晶体管模块中频炉取第二代传统可控硅中频炉而代之。这种炉子的特点是节电、熔化速度快、升温迅速、操作简便、工作可靠、对电网无干扰、功率因素高。有的还可以实现一台熔化，另一台保温或预热的一拖二操作。
变频中频炉可满足不同熔炼阶段的不同工艺要求。当熔料时，用较高的频率实现快速熔化；当增碳时，改用较低的频率，增加铁液搅拌力，加快增碳过程，从而达到缩短时间、节省电力的目的。有的炉子还能随液面高度的不同自动调节功率。近期国外推出的宽炉体感应炉，可实现大料直接装炉。
3．不可忽视生铁中的微量元素
生铁出厂一般只规定si、mn、p、s，对c无限量，微量元素则随矿源而任其自然，不作检测，底码不清。我国生铁中的微量元素有cu、cr、mo、v、ni、ti、sn、al、pb、bi、zn、as、sb等。其中cu、cr、mo、v、ni、并无害处，al视为中性，as、zn、pb有害，ti、sb、bi、sn为敏感元素，低于一定值有利，超过则有弊。
一般而言，生铁中的微量元素对普通铸铁件无关紧要，但对球铁件和重要灰铁件不可轻视。德国规定球铁用生铁微量元素总量σt≤0.0745%，日本为σt≤0.089%，要求ti不大于总量的50%。国内有资料提出球铁用生铁σt≤0.1%，其中ti<0.045%。
有的外商，对铸铁中的ti有明文规定，铸造厂应根据炉料配比情况，反算出对生铁中ti量的相应要求。 以前，有些工厂用某些生铁时，出现过一些金相组织和铸造缺陷的异常现象，这与生铁的遗传性不无关系。
4．感应炉增碳
感应炉若以废钢为主炉料，在炉内增碳生产合成铸铁，可得到钢一般纯净的铁液。由于没有生铁粗大石墨的遗传和受孕能力优良，铸铁组织中的石墨具有细小和分布均匀的特点，球铁的球化率高，低碳灰铁易于得到a型石墨和珠光体基体，且壁厚敏感性减小。因为磷很低，大大降低了发动机件缩松渗漏的缺陷。
增碳剂常用的有石墨质增碳剂（电极块或优质天然石墨、类石墨）和碳质增碳剂（如冶金焦）。电极质地纯，灰分<0.5%，s、n含量只有0.1%。选用天然石墨和碳质增碳剂时，应特别关注其灰分，s和n量，并防止受潮。增碳剂的吸收率，炉底加入（装料）时为65~70%，镜面加入时为75~80%。在一定程度上，回收率随处理温度的提高而增加，但高于平衡温度后，因部分碳消耗于反应（sio2）+2c=[si]+2co，反而降低回收率。 碳的熔点为3727℃，碳原子是通过溶解和扩散方式进入铁液的，因此增碳剂的粒度和熔池的搅拌对于增碳过程十分重要。
三 炉前处理
1． 脱硫
铁液脱硫可减少球化剂用量和铸件中硫化物夹渣的数量。发达国家球铁生产几乎全部采用脱硫工艺，要求脱硫后s≤0.01%，我国条件下，目标位为s≤0.02%，锡柴和常柴可达到s≤0.015%。
包底na2co3冲入法处理，方法简便但脱硫率低，效果不稳定，处理时烟尘污染环境，对咽喉有刺激性。在规模生产的球铁车间，宜将脱硫剂置于液面，采用机械搅拌法、摇包法或气动搅拌法进行脱硫。其中气动法较为简单，动力消耗少，最为流行。气动脱硫装置可设于前炉上游，进行连续脱硫，亦可在炉前单包间断脱硫。气动源多为n2。
脱硫剂分cac2系和cao两大类。cac2脱硫效果好，可将硫由0.04~0.06%降至0.01%以下，浮渣呈颗粒状易于去除，只是它的价格贵、熔点高，又碍于运输和保管，故限于近点供应。cao系使用较为普遍。无论是那一系脱硫剂，都应具有抗潮、防爆的特性。活性cao经表面成膜处理，并加添加剂制成的复合脱硫剂，不受潮，去硫效率高，气动法脱硫，脱硫率在60~90%。产量不大的工厂，单包冲入法脱硫应采用低熔点复合脱硫剂，脱硫率为30~50%，此时脱硫渣呈熔融状。 气动脱硫后，铁液进入感应炉提温。
2． 除渣
除渣过程可在包中或感应炉内进行。将除渣剂（聚渣剂）撒于液面即时形成一熔融层，起覆盖和聚渣作用。除渣剂受热膨化，在熔融层中产生许多小孔，起良好的保温作用。
除渣剂分低、中、高三档。由原矿经简单破碎、过筛的产品属于低档，各省均产。现已不被铸造厂看好。中档除渣剂对原矿有所选择，增加了水洗等工序，能满足铸件的基本要求，为多数工厂接受。进口的高档除渣剂，选优质矿源，加工工序有别于一般。该产品撒于液面即迅速散布，覆盖整个液面，除渣能力超卓，用量少，不粘炉衬与浇包，用棍即可将熔融渣层整体挑起，清渣方便彻底，近三年来已开始受国内业界的重视。
3． 球化 球化处理仍以包内冲入法为主。选用球化剂需视熔炉、出铁温度，脱硫与否和球铁类型等而定。一般而言，冲天炉铁液选用mg7~9%，re3~7%的球化剂，感应炉铁液选用低mg（5~6%），低re（1.5~2.5%）球化剂，亦有的厂仍用mg8re3球化剂。jb/t9228-1999标准，对mg 和re的成分范围偏差规定为±1%，有些厂标已缩小为±0.5%，对ca、al等亦有明确规定。球化剂质量中，应重视mgo含量、成分的偏析程度以及粒度的集中度。凡是粒度不匀，粉末多，色泽发暗的球化剂不宜选用。
原则上，只要掌握好铁液的化学成分和孕育环节，采用上述球化剂即可生产铸态球铁。但亦有工厂采用铸态球铁用球化剂。一般，在铸态铁素体球化剂中含有ba和bi，在铸态珠光体球化剂中含有ba和sb，但对于qt700-2以上的重要曲轴类铸件，不推荐使用含sb球化剂，此时应通过调整cu、mo等的含量来控制基体。必须指出，不管是否采用铸态球化剂，孕育永远是不可忽视的重要环节。
重稀土含镁球化剂用于厚壁球铁件，为了防止球化衰退和石墨畸变，还应当调低si量，采取增加石墨球数，细化石墨球径的工艺手段。
盖包处理法大大减少了处理时的烟光污染，是一种节省球化剂、保证球化质量的简便工艺，值得推广。在钢液喂丝技术的启发下，喂丝球化经过试验已成功用于新兴铸管公司等企业。喂丝球化是由喂丝机将合金包芯线连续不断地向浇包底部送进，进行球化处理的一种工艺。该工艺可精确控制残余镁量，具有一高三少即球化质量高、渣量少、温降少、污染少的特点。包芯线外皮为0.3mm厚的冷轧钢皮，芯材一般为含mg25~30%，并有ca、ba、（re）等的复合成分。喂丝法成本比冲入法低20~40%，对大批量生产的铸管厂、汽车铸造厂等很有吸引力。目前，国内已有多家单位能成套供应喂丝机和包芯线，包芯线分球化、蠕化、孕育、脱硫、增碳和合金化等多个品种。
型内球化是在浇道内设一反应室，铁液边流过边发生球化反应。型内球化劳动条件好，氧化损失少，mg吸收率高达80％，克服了球化衰退与孕育衰退，提高了球铁性能。型内球化对铁液硫量要求严格，铸件的工艺出品率低。七十年代国内曾有应用，现已不见于生产。
4． 孕育
孕育是提升铸铁质量的重要环节。经过十多年的努力，我国孕育剂基本实现了系列化和商品化。 时下，国内孕育剂主要是硅系和碳硅系。
硅系孕育剂熔点低，适合于碳高碳低，硫高硫低的各种铁液，应用最广。特殊硅铁的孕育作用强，用量少，引起铁液化学成分的波动小，铸铁质量稳定。覆盖面大的首推fesi-ba-ca，它明显增加共晶团数，抑制灰铁中的d、e型石墨而促进a型石墨的形成，提高球化级别，ba，尤其是ba、ca共存时，抗衰退性好。fesi-sr是薄壁发动机零件适用的孕育剂，有很优秀的防白口能力，而不明显增加共晶团数，因此可根除因缩松而招致渗漏的弊病。球铁生产中，由于ce的存在，sr的孕育效果受到削弱。含zr硅铁有类似于含ba硅铁的作用，而表现得较弱。但zr有除气功能和微合金化作用，对铸铁的力学性能起稳定作用。含zr硅铁的熔点高，故常zr-mn共存，以降低其熔点。高ca的孕育剂，如casi，兼有脱硫脱氧和防白口及增加石墨核的作用，在二十世纪五、六十年代多有使用，后来由于焦碳和铁液质量的改善，casi已很少单独使用，偶见于与fesi或fesire复合使用。碳硅孕育剂中的碳（石墨）使这种孕育剂有十分优秀的防止白口能力。对由高温铁液生产边角多、壁厚较薄的灰铁件时，较为适用。水压薄壁件，有防渗漏要求时，亦可作为选项。球铁生产中，碳硅孕育剂不应使用。
出铁槽大剂量孕育由各种形式的后孕育所替*育方法发展的大趋势。后孕育要讲究孕育剂的粒度大小和粒度均匀性，特别是包口随流孕育和浇注流喷射孕育时，粒度偏大，熔吸不良将在铸件中产生硬点、晶间夹杂物等缺陷。当采用高效孕育剂时，切忌孕育过量、以防缩孔、气孔和石墨偏聚现象的发生。
型内孕育有多种方法，目前大多采用的是将块状孕育剂放在直浇道底部进行过流孕育，这种方法抓住了孕育的形核峰机，理论上可获得最佳的孕育效果。
5．合金化
铸铁常用的合金元素有si、mn、cu、cr、mo、ni、sn、sb、v、ti、p等。其中si、mn、cr、mo、p以铁合金形式加入，cu、ni、sb、sn以金属形式加入，v、ti以铁合金或vti生铁形式加入。加入时机在炉后（冲天炉）、炉内（感应炉）还是炉前，需视它们的熔点、氧化性和密度等而定。为了便于高熔点铁合金的熔吸，除控制粒度外，采用发热合金剂或喂丝加入法是比较理想的措施。
实践表明，将一部分femn、fecr与硅系孕育剂一起加入，对孕育有加权作用。在可能的情况下，推迟低合金化元素的加入时机，对性能影响有利。
四 过滤
金属过滤技术在工业发达国家应用较为普遍。实践证明，关键机件的失效不完全在于试棒力学性能的高低，而是铸件内部的健全程度。因此，单纯追求金相组织的完美是不全面的。作者走访过的工厂，其品牌产品无不重视过滤的最后一关。一般小件采用纤维过滤网，过流量大或重要件采用蜂窝陶瓷过滤片或泡沫陶瓷过滤片。过滤片与过滤网相比，档渣能力更强（泡沫陶瓷过滤片可去掉几微米至几十微米的细小夹杂），还有明显的消气作用。作为探索，集球化–孕育–过滤于一体的多功能过滤器正在试验中