近年来，中国机械制造业在与国际接轨的过程中，给中国制造业带来了划时代的飞跃。特别是汽车制造、风力发电、冶金机械等传统产业和新兴产业的快速发展，加上国际制造业向中国和亚洲国家转移的新趋势，为中国传统铸造业注入了生机和活力，使中国铸造业获得了生存和发展的空间。
谁拥有新技术、新工艺、新产品，谁就能在激烈的市场竞争中赢得先机。铸造产品质量的不断提高，特别是国外高端铸件对铁水质量的严格要求，使我们面临着新的挑战和新的矛盾。如何获得高清洁度的优质铁水，采取有效的铁水净化措施，生产出高质量的铸件产品，引起了国内铸造行业的广泛关注和高度重视。接下来，我将详细阐述 "突破铸造瓶颈，探索铁水净化新途径 "这一命题。
铁水纯度对铸造产品质量的影响
众所周知。影响铸件质量的因素有很多。如造型、工艺流程、原材料质量、工人素质、铁水质量、热处理工艺、铸件加工等。然而，铁水质量是影响铸件质量的重要因素。传统的铁水质量概念由铁水温度、化学成分和纯净度三大指标组成。根据目前添加各种金属生产合金铁水的趋势，某些金属元素在优化铁水金相组织的同时，也带来了金相组织偏析问题。目前，精确控制铁水的温度和化学成分已不再是难题，很多方法都行之有效。虽然对铁水提纯和金相组织均匀性问题的研究已经引起了国内许多厂家的重视，但还没有制定出具体可行的措施。在一些分析铸造缺陷发生机理和预防措施的专著中，更多关注的是造型和工艺设计问题，忽视了铁水纯净度低、金相组织均匀性差与铸造缺陷形成之间的因果关系。在思考各种铸造缺陷的形成机理时出现了误解。
- 首先，在铸件生产中，因为铁水不纯，金相组织的均匀性是客观存在的，所以没有必要质疑。因为铁水在冶炼、回火、添加各种金属元素的过程中。水中有各种有害气体和各种非金属夹杂物，在添加某些金属元素的过程中，由于材料特性、熔点、密度、粒度等其他因素的影响。很难保证它们在铁水中均匀熔化。这些因素的客观存在和影响造成了铁水凝固后的各种铸造缺陷，影响了铸造产品的性能：非金属夹杂物形成的硬点也影响了铸件的切削性能。
- 其次，在化学成分相同、金相组织相同的情况下，我们发现在国产件与进口件的对标过程中，进口件往往比国产件高出 1-2 个等级：进口件的硬度高于国产件的切削性能。相反，国产铸件优越的主要原因是材料的金相组织均匀性好。
铁水不纯的原因分析
许多铸造专著都详细论述了铁水中各种有害气体和各种非金属夹杂物的成因。目前，铸铁中的非金属夹杂物、硅铁合金孕育剂、稀土球化剂、稀土气泡剂等造成的铁水杂质和均匀性差，占铸造材料废品率的 60% 以上。
据了解。现在硅铁生产厂家受硅石和下脚料资源的限制，在降低成本的驱动下，多数厂家用廉价的氧化铁鳞（氧化铁含量约 60%）代替相对昂贵的下脚料，硅石入炉。硅含量低于国家标准，含硅量低于 98% 的硅石被当作伪劣产品使用；为了追求高产量、低能耗，硅铁炉温过低，直接导致硅铁产品纯度低，夹渣量大。这种增加对铸造非常有害。因为碳化硅的熔点高达 2 450 ℃ 以上，我们常规的铁水温度很难将其熔化并残留在铁水中，形成铸造缺陷。特别是在灰铁冶炼中，较为突出的积渣剂难以完全消除。
在生铁生产方面，优质铁矿石资源日益稀缺。一些制造商重新开采过去废弃的低品位铁矿石来生产铸铁。这些企业通常使用 200 立方米以下的高炉进行冶炼。高炉的温度不具备热风炉的条件。矿石中的有害元素无法燃烧干净。除了原料配制不合理外，生产出的铸铁纯度也存在严重问题。铁水中含有各种杂质和氧化物。球化剂生产中的问题也非常突出。由于国家对稀土资源的控制
特别是包头白云鄂博稀土矿的严格监管，迫使国内大多数球化剂生产商在四川绵宁用回收的稀土原料生产球化剂。其吸收率和使用效果大打折扣，使原本不纯的铁水变得更差。
上述直接影响铁水纯度的原因应引起重视，并采取有效措施加以解决。
净化铁水的具体措施
以一汽铸造有限公司为龙头，包头市星火稀土铁合金有限责任公司包头星火稀土铁合金有限责任公司以一汽铸造有限责任公司为龙头，以一汽铸造有限责任公司为依托，以包头星火稀土铁合金有限责任公司为依托，以包头星火稀土铁合金有限责任公司为依托。包头星火稀土铁合金有限公司通过具体合作，将冶炼和熔炼两条产业链有机结合，有效解决了铁水净化问题，解决了困扰铸造产业链多年的难题，突破了铸造瓶颈，并在生产中提出了如下具体解决方案。
- (1）采用 1500℃以上高温冶炼是提高铁水纯净度的有效措施，特别是冲天炉冶炼采用的热风或富氧空气能有效提高铁水质量，使铁水质量纯净均匀。在这方面，国内外的巨大差距应引起高度重视，并逐步缩小这方面的差距。
- (2) 使用大量高纯度废钢。在工艺允许的情况下，增加废钢的投入来替代生铁，通过增碳可以明显提高铁水的纯净度。我们在对欧洲一些著名的汽车铸造企业进行调研时，通过对其炼铁工艺和铸造炉料的分析对比，发现了一个共同的问题，就是在铁水的纯净度上做文章，而大量使用废钢代替生铁就是基本措施之一。.例如，我公司为一汽大众的专用铸造厂生产的汽车发动机曲轴球铁废钢量已达到 70%，下一步在资源稳定后将提高到 90%。目前，球墨铸铁曲轴综合报废率低于 2%，得到德方认可，完全替代德国进口产品。材料质量和加工性能达到国际先进水平。
- (3) 使用稀土镁合金芯线作为球化剂，减少了块状球化剂给铁水带来的杂质，提高了球化后铁水的纯度，球化率达到 90% 以上。我们已在一些球化等级要求较高的出口铸件上使用了这一工艺，并取得了良好的效果。因为稀土镁合金芯线是一种高纯度材料，其吸收率比块状球化剂高 30%。
- (4) 铸铁必须在 200 立方米以上的高炉中生产，这一点非常重要。市场上的生铁质量参差不齐。生铁中的一些微量有害元素对铸件质量的影响不可低估。
- (5) 其他炉料，如硅铁、稀土球化剂、孕育剂、稀土朱红剂和稀土母合金等。我们要求稀土铁合金制造商采用完整的稀土冶炼除渣工艺，将这些炉料中的杂质净化掉，以获得纯度极高的材料。以硅铁为例，必须使用高品位硅铁，即国际上通用的含硅量在 75% 以上的硅铁，作为孕育剂的硅铁质量要严格控制，确保成分均匀，防止铸件结块。过大会造成凝结过程中成分偏析不均匀。目前，国内许多企业对此重视不够，仍在使用硅含量基本在 72%下限的国标硅铁。
- (6) 解决铁水均匀性的办法是使用母合金。一些必须适量添加的高熔点或低熔点金属元素，在传统的炉前添加方法中并不是单独添加，而是交给铁合金生产厂家，由他们从以前的产业链中制作出特殊的中间合金来解决。过去，我们采用在电炉冶炼中加入各种金属或在铁水包中加入各种金属的方法来调整炉前铁水成分。从实际效果来看，存在以下不足。由于铁水温度的限制，以及添加的某些金属与铁水的熔点和密度不同，容易产生铸件的金相偏差。于是，我们利用铁合金生产企业的设备和工艺特点及其专利技术，通过生产特殊的母合金，如我公司目前使用的铬锰硅合金添加剂、稀土铬铂锰硅合金添加剂、硅钙锰合金添加剂等，有效地解决了这一问题。合金熔化和均匀性问题大大降低了硬点的发生率。根据各种材料的特性、熔点、温度、密度和粒度，采用合成或提纯技术生产出一种新型母合金，作为球化剂、蠕化剂、合金添加剂或孕育剂处理铁水，而不是在铸造炉前单独添加某些金属元素的方法。由于合金生产采用了混合冶炼全脱渣新工艺，有效地解决了稀土与各种金属的有机结合，使稀土等中间合金的技术成分非常稳定、准确、纯净、无杂质。通过对铸件的金相分析，使用的母合金结构均匀，使用稳定，大大提高了铸件的成品率。后来，它已成为降低铸件废品率的基本措施之一。目前，国内外钢铁企业也采用在钢水精炼中加入母合金的方法来生产优质钢。
通过以上措施，铸件中的铁水得到了有效净化，大大提高了我公司铸件的内在质量。我公司生产的各种解放牌卡车铸件以其高质量受到了用户的好评。由于铸件质量的提高，汽车铸件的市场也在不断扩大。同时，我们还推动了一汽大众公司部分铸件的国产化。这一切都源于我们在铁水净化领域所做的一些探索性工作，并取得了令人瞩目的成果。令人满意的成果。不仅实现了铸造工艺控制过程中难点的突破，而且提高了铸件的质量，增加了铸件生产的成品率，取得了良好的经济效益。
