1. 生產(chǎn)基本條件
1．1熔煉設(shè)備
要求中頻感應(yīng)電爐；沖天爐—電爐雙聯(lián)。
1．2造型設(shè)備
最好采用高密度造型生產(chǎn)線（如KW線、靜壓線、迪砂線）或其他機(jī)器造型。
2. 原材料的選擇
2．1鑄造生鐵
要求高C、低Si、低Mn（≤0.3%），低P（＜0.06%），低S（＜0.03%），干擾元素（Pb、Sb、Bi、As）總量＜0.01%，Ti＜0.06%；形成碳化物元素（V、Cr、B）總量＜0.1%，滿足這一要求的有本溪生鐵、山西、邯鄲等地的球鐵生鐵Q10、Q12，購(gòu)進(jìn)后隨機(jī)抽檢C、Si、Mn、P、S。
2．2回爐料
使用本企業(yè)生產(chǎn)的同一牌號(hào)球鐵澆冒口、廢鑄件，忌用從市場(chǎng)上采購(gòu)的廢舊鑄鐵件。
2．3廢鋼
主要用來(lái)調(diào)整鐵液含碳量，或用廢鋼增C生產(chǎn)球鐵的主要原材料。應(yīng)是成分明確、批量來(lái)源穩(wěn)定的無(wú)銹、少銹碳素鋼，且Mn＜0.4%，杜絕使用合金鋼或來(lái)歷不明的廢鋼。
2．4焦炭
要求固定碳高（＞80%），強(qiáng)度高，灰分少，硫量低（＜0.6%），采用鑄造焦或冶金焦。
2．5增碳劑
采用廢鋼增C法生產(chǎn)球鐵用的主要原材料之一。要求C＞98%，S＜0.05%，水分＜1%，粒度0.5~5mm，通常采用石墨增碳劑。
2．6球化劑
要求成分穩(wěn)定、均勻，防止吸潮。粒度視一次處理鐵水量而定。
沖天爐熔煉選FeSiMg8RE7或FeSiMg8RE5。
電爐熔煉選FeSiMg8RE3或FeSiMg8RE5。
厚大件最好選用釔基重稀土球化劑。
2．7孕育劑
主要用于消除白口，促進(jìn)組織晶粒細(xì)化。常用的有75硅鐵，或采用含有鋇、鍶、鈣、鉍等元素組成的復(fù)合孕育劑，如鋇硅鐵、鍶硅鐵、硅鈣等。
3. 化學(xué)成分的設(shè)計(jì)
成分對(duì)組織、力學(xué)性能、鑄造性能均有很大影響，球鐵化學(xué)成分的設(shè)計(jì)要根據(jù)鑄件特點(diǎn)、
大小、壁厚、復(fù)雜程度、性能要求等綜合考慮，主要是C、Si，而Mn、P、S是在選擇原材料時(shí)加以控制。
3．1碳當(dāng)量和C、Si
碳當(dāng)量（CE）是指C＋1/3 Si。C、Si都是石墨化元素，而Si的石墨化能力相當(dāng)于C的1/3。CE的選擇主要著眼于改善鑄造性能、消除鑄造缺陷和提高綜合機(jī)械性能。碳高析出的石墨數(shù)多，球徑小，圓整度較高，鐵水流動(dòng)性好。Si高，鑄件白口傾向小，鐵素體量多，石墨球數(shù)多，球徑小，圓整度好。但C、Si都不能太高，C太高容易出現(xiàn)石墨飄浮，Si太高形成硅鐵素體，使球鐵塑性韌性下降，冷脆性增加。因此，CE選擇的原則是：上限不出現(xiàn)石墨飄浮，下限不出現(xiàn)白口。通常選擇在過(guò)共晶，即CE為4.4~4.8%，較小件取上限，較大厚件取下限。按照普遍采用的“高C、低硅、大孕育量”的球鐵生產(chǎn)方法來(lái)分配，對(duì)于鑄態(tài)鐵素體球鐵：C3.2~3.9%，Si原鐵水1.0~1.4%，Si終2.4~3.2%，對(duì)于鑄態(tài)珠光體球鐵，C3.2~3.7%，Si原1.0~1.4%，Si終2.2~2.5%，Si終量在Si原的基礎(chǔ)上除球化劑帶入Si外，其差額的硅量全部以孕育方式帶入，不得爐內(nèi)增硅。
3．2 Mn
Mn是穩(wěn)定、促進(jìn)和細(xì)化珠光體，Mn在球鐵中偏析嚴(yán)重，主要分布在晶界上，降低韌性，嚴(yán)重時(shí)生成碳化物，鑄態(tài)下出現(xiàn)白口，因此，不論是生產(chǎn)珠光體球鐵或是鐵素體球鐵，Mn都不宜高（特殊要求除外）。
推薦：鑄態(tài)鐵素體球鐵Mn≤0.3%，薄小件Mn≤0.2%，鑄態(tài)珠光體球鐵Mn可適當(dāng)高些，Mn≤0.4%。
3．3 P
P是球鐵中有害元素，易生成磷共晶，使球鐵變脆，αk，δ%下降，要求越低越好，P＜0.06%。
3．4 S
S是反球化元素，它與Mg、Re的親和力強(qiáng)，生成MgS等，易造成黑渣、皮下氣孔等缺陷。S越低越好，控制原鐵水S＜0.04%。
3．5 Mg和Re
為保證球化良好，球鐵中必須要有足夠的殘余Mg量和殘余Re量。
生產(chǎn)實(shí)踐證明：Mg殘：Re殘≥1，Mg殘+ Re殘≥0.05%。通常認(rèn)為：Mg殘0.03~0.05%，
Re殘0.02~0.04%。
3．6 Cu
銅有弱的石墨化作用，其能力為硅的1/5。銅能有促進(jìn)、穩(wěn)定、細(xì)化并增加珠光體的作用，其能力為錳的3倍。同時(shí)，銅還能強(qiáng)化珠光體中的鐵素體，增加鑄鐵的強(qiáng)度和硬度。銅在生產(chǎn)鑄態(tài)珠光體球鐵時(shí)作為合金元素加入，其加入量為0.5~0.8%。
4. 配料及計(jì)算
通常先采用試配法，然后進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，考慮燒損。
5．熔煉及鐵水出爐溫度
球鐵對(duì)熔煉的原鐵水要求：高溫（1450℃~1520℃），優(yōu)質(zhì)（雜質(zhì)少、成分均勻穩(wěn)定）。采用電爐或沖天爐—電爐雙聯(lián)熔煉。鐵水出爐溫度最好在1480℃~1520℃，采用熱電鍋測(cè)溫。
6．球化及孕育處理
6．1球化處理
球化處理前要對(duì)鐵水中的C、Si進(jìn)行測(cè)定，特別是采用廢鋼增C法尤為重要。
球化處理主法有：沖入法、蓋包沖入法、喂絲法、型內(nèi)球化法等。沖入法簡(jiǎn)單，但作業(yè)環(huán)境差、鎂的吸收率低、球化劑加入量大。蓋包法幾乎沒(méi)有煙塵和鎂光，環(huán)保，球化劑加入量少，鎂的吸收率高，球化質(zhì)量穩(wěn)定，越來(lái)越引起關(guān)注和運(yùn)用。沖入法：有一步?jīng)_入法（一次出到要求的鐵水量）、二步?jīng)_入法。以二步法為例：將球化劑放入靠近爐體一側(cè)的鐵水包底堤壩或凹坑內(nèi)，上面覆蓋1/3的孕育劑、球鐵屑（或鋼板，厚度視出鐵水量而定）、覆蓋劑，搗實(shí)，沖入2/3總量的鐵水（不能斷流，快速），待反應(yīng)完畢后，再補(bǔ)充1/3的鐵水量，然后快速攪拌扒渣，在鐵水表面較均勻撒入2/3的孕育劑作為浮硅孕育，加覆蓋劑后待澆注。
為保證球化處理成功，應(yīng)注意：
① 鐵水包結(jié)構(gòu)要合理。購(gòu)置球化處理包或自制，自制的鐵水包搪好后的內(nèi)腔高度與內(nèi)徑之比值應(yīng)為1.5~2.0，最低不小于1.2~1.5。包底應(yīng)搪成堤壩式或凹坑式，其大小應(yīng)占包底的2/5~1/2。
② 球化劑粒度應(yīng)合適，切忌久放或受潮，不要在包子紅熱的狀態(tài)下放入球化劑。
③ 鐵液計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確，采用電子秤，上下波動(dòng)＜5%。
④ 鐵水流不能直接沖球化劑，流量不能太小，不能斷流。
6．2孕育處理
孕育處理的目的：消除球化處理后的白口傾向，促進(jìn)石墨析出，提高球化率，細(xì)化石墨球，使之分布均勻。其方法有：加大孕育劑量、復(fù)合孕育、多次孕育、澆杯孕育、浮硅孕衣、瞬時(shí)孕育、孕育絲孕育等。
孕育劑可選用75硅鐵、含鋇4~6%鋇硅鐵、含鍶的鍶硅鐵孕育劑等。在前者球化處理時(shí)已采取兩次孕育方式，為強(qiáng)化孕育效果可在轉(zhuǎn)包澆注時(shí)在包內(nèi)加入0.2~0.3%的粒度為0.5~1mm的孕育劑作為第三次澆包瞬時(shí)孕育。
6．3爐前檢驗(yàn)
① 三角試片法
三角試片法為25（底面寬）×50（高）×120mm（長(zhǎng)），濕型臥澆，待試樣表面呈暗紅色取出，底面朝下淬入水中，擊斷觀察斷口。當(dāng)斷口呈鋸齒狀，凹凸不平，銀灰色（珠光體球鐵為銀白色）兩側(cè)有縮凹，中心有縮松，晶粒細(xì)、致密，試片尖部無(wú)白口或?qū)挾龋?~2mm白口，表明球化孕育良好。若斷口發(fā)黑，無(wú)縮凹，表明球化不好。若斷口發(fā)白或銀白色且尖部白口大于3mm，表明球化過(guò)量或孕育效果不好。
② 爐前快速金相法
試樣為φ20×30mm（視鑄件尺寸、厚度而定）。球化級(jí)別達(dá)1~2級(jí)為合格，低于2級(jí)視為球化不良。
③ 爐前采用熱分析法智能儀器。如工大雙發(fā)智能儀，能在3分鐘內(nèi)測(cè)定出化學(xué)成分、球化級(jí)別、機(jī)械性能。球化級(jí)別達(dá)1~2級(jí)方為合格，低于2級(jí)應(yīng)視為球化不良。
7．鑄造工藝
球鐵與普通灰鑄鐵、鑄鋼不同，有它自己的鑄造性能及鑄造缺陷。
① 球鐵凝固時(shí)有石墨析出，膨脹量大。生產(chǎn)上可利用這一點(diǎn)，采用剛性鑄型，獲得無(wú)縮孔、縮松的鑄件。
② 球鐵具有粥狀凝固的特點(diǎn)，冒口的有效補(bǔ)縮距離短，可多放冒口或冒口與冷卻相配合（鑄態(tài)鐵素體球鐵忌用）等措施來(lái)消除縮孔縮松。
③ 球鐵在球化處理后，有很多稠渣，澆注系統(tǒng)要考慮撇渣、擋渣裝置。
④ 球鐵容易氧化，澆注時(shí)如果出現(xiàn)紊流、飛濺，則產(chǎn)生二次氧化渣。
⑤ 球鐵容易出現(xiàn)皮下氣孔，造型材料要采取措施，增加透氣性，控制水分含量。
基于上述，澆冒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)球鐵鑄件形狀、壁厚等特點(diǎn)來(lái)選擇順序凝固、同時(shí)凝固、均衡凝固工藝，采用冒口還是無(wú)冒口、冷鐵等。
球鐵澆注系統(tǒng)一般主張采用半封閉或開(kāi)放式，其特點(diǎn)：直澆道截面積小，內(nèi)澆口、橫澆道截面積比直澆道大。
F直上＞F直下=1.6 : 1
半封閉式：F橫＞F直＞F內(nèi)
開(kāi)放式：F內(nèi)＞F橫＞F直，注意擋渣、撇渣（澆口松、過(guò)濾網(wǎng)、集渣包等）。
8．澆注過(guò)程
8．1澆注溫度
控制在1340℃~1360℃。
8．2澆注時(shí)間
每包鐵水應(yīng)在6分鐘內(nèi)澆注完畢
9．開(kāi)箱時(shí)間
對(duì)鑄態(tài)鐵素體球鐵件而言，鑄件在型內(nèi)冷至暗紅色約600℃左右開(kāi)箱，從型內(nèi)取出的鑄件而不能堆放在一起或有水的地方。對(duì)鑄態(tài)珠光體球鐵可在800~900℃開(kāi)箱空冷或風(fēng)冷。
10．鑄件檢驗(yàn)
10．1金相檢驗(yàn)
抽樣檢驗(yàn)鑄件本體的金相組織：對(duì)于鑄態(tài)鐵素體球鐵：鐵素體含量＞80%；對(duì)于鑄態(tài)珠光體球鐵，珠光體量應(yīng)大于80%。球化等級(jí)均不低于4級(jí)。
10．2機(jī)械性能檢驗(yàn)
按GB規(guī)定，測(cè)定σb、δ%、HB
10．3化學(xué)成分檢驗(yàn)
隨機(jī)從鑄件上取樣，進(jìn)行C、Si、Mn、Re、Mg元素分析。
10．4鑄件外觀、內(nèi)在缺陷檢驗(yàn)
鑄件清理后，應(yīng)進(jìn)行外觀檢查是否有缺陷，在不重要面或非加工面如發(fā)現(xiàn)有缺陷，需要修補(bǔ)時(shí)，可進(jìn)行焊補(bǔ)。
根據(jù)要求，鑄件應(yīng)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，射線、磁粉、超聲波等探傷。
