鑄鐵（以應(yīng)用最廣泛的
灰鑄鐵為代表）的生產(chǎn)工藝是圍繞 “
原材料熔煉→鐵水成分調(diào)整→澆注成型→落砂清理” 四大核心環(huán)節(jié)展開的簡(jiǎn)單高效流程，其核心目標(biāo)是控制碳的析出形態(tài)（以片狀石墨為主），適配 “低成本、易鑄造” 的性能需求。以下是詳細(xì)的工藝拆解：
原材料的選擇側(cè)重 “經(jīng)濟(jì)性與易獲取性”，成分控制較球墨鑄鐵寬松，核心是保障碳、硅含量以促進(jìn)石墨析出。
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主要原料：
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金屬料：
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生鐵：提供基礎(chǔ)碳、硅成分，選用普通鑄造生鐵（含碳 3.5%-4.0%，含硅 1.0%-2.0%），對(duì)硫、磷控制較寬（S≤0.15%，P≤0.3%）。
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廢鋼：調(diào)節(jié)碳含量（降低鐵水碳濃度，避免石墨過(guò)多），選用低碳廢鋼（含碳≤0.3%），占比通常 10%-20%。
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回爐料：本廠廢鑄鐵件（如澆冒口、廢品），占比可達(dá) 30%-50%，降低成本并穩(wěn)定成分。
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輔助料：
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燃料：沖天爐用焦炭（固定碳≥85%），中頻爐用電力。
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熔劑：石灰石（CaCO?）、螢石（CaF?），用于熔煉時(shí)造渣（去除硫、磷等雜質(zhì)）。
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孕育劑（可選）：硅鐵（含硅 75%），僅在要求較高的灰鑄鐵中添加，細(xì)化石墨片，改善力學(xué)性能。
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預(yù)處理：
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金屬料破碎至≤200mm，去除表面油污、鐵銹；回爐料清理表面粘砂；焦炭破碎至 50-100mm 備用。
熔煉是將固體原料轉(zhuǎn)化為成分、溫度合格的鐵水，灰鑄鐵熔煉工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備通用性強(qiáng)。
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熔煉設(shè)備：
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沖天爐（主流，適合大批量生產(chǎn)）：
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結(jié)構(gòu)：豎式爐體，自上而下分為預(yù)熱區(qū)、熔化區(qū)、過(guò)熱區(qū)、爐缸。
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優(yōu)勢(shì)：燃料成本低（焦炭）、生產(chǎn)效率高（每小時(shí)可熔煉數(shù)噸至數(shù)十噸）、操作簡(jiǎn)單。
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中頻感應(yīng)爐（適合中小批量、高質(zhì)量需求）：
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優(yōu)勢(shì)：溫度控制精準(zhǔn)（±10℃）、金屬燒損少、成分調(diào)整靈活，但電力成本較高。
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熔煉工藝（以沖天爐為例）：
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裝料順序：采用 “分層裝料”—— 先鋪焦炭（底焦，厚度 300-500mm），再交替裝入金屬料（生鐵 + 廢鋼 + 回爐料）、焦炭、熔劑（石灰石占金屬料的 2%-3%）。
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溫度控制：
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熔化溫度：1350-1450℃（溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致鐵水流動(dòng)性差，鑄件易出現(xiàn)冷隔；過(guò)高則增加能耗和燒損）。
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出鐵溫度：1380-1420℃，確保鐵水澆注時(shí)仍有足夠流動(dòng)性。
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成分調(diào)整：
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熔煉過(guò)程中，焦炭中的碳會(huì)少量滲入鐵水（增碳），廢鋼則降低碳含量，通過(guò)調(diào)整二者比例控制最終碳含量在 2.7%-4.0%、硅含量 1.0%-3.0%。
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熔劑與硫、磷反應(yīng)生成 CaS、Ca?(PO?)?等爐渣，通過(guò)出鐵時(shí)的 “擋渣” 操作去除（爐渣密度小，浮于鐵水表面）。
灰鑄鐵無(wú)需球化處理，僅在高性能需求時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單孕育處理，核心是保障石墨以片狀均勻析出。
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常規(guī)處理（無(wú)孕育）：
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熔煉合格的鐵水直接倒入鐵水包，靜置 5-10 分鐘（去除氣泡、均勻成分），即可進(jìn)行澆注。此時(shí)石墨在凝固過(guò)程中自然以片狀析出，滿足普通灰鑄鐵的性能需求（抗拉強(qiáng)度 100-250MPa）。
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孕育處理（高性能灰鑄鐵需求）：
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針對(duì)機(jī)床床身、缸體等對(duì)強(qiáng)度、減震性有要求的零件，需加入孕育劑細(xì)化石墨片：
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孕育劑：硅鐵（粒度 3-8mm），加入量為鐵水重量的 0.2%-0.5%。
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處理方式：將硅鐵直接投入鐵水包，攪拌均勻，靜置 3-5 分鐘。
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效果：石墨片從 “粗大片狀” 變?yōu)?“細(xì)小片狀”，抗拉強(qiáng)度可提升至 250-350MPa，減震性更優(yōu)。
灰鑄鐵流動(dòng)性好、凝固收縮小，可采用多種鑄造工藝生產(chǎn)復(fù)雜形狀零件，是其核心優(yōu)勢(shì)之一。
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模具準(zhǔn)備：
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砂型鑄造（90% 以上場(chǎng)景采用）：
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砂型材料：以石英砂為骨料，搭配粘結(jié)劑（水玻璃、樹脂或粘土）制作砂型、砂芯。
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工藝特點(diǎn)：成本低、適應(yīng)性強(qiáng)，可制造從幾公斤到數(shù)十噸的復(fù)雜零件（如箱體、床身）。
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表面處理：砂型內(nèi)表面刷耐火涂料（防止粘砂），大型砂型需烘干（去除水分，避免鑄件產(chǎn)生氣孔）。
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金屬型鑄造（少量簡(jiǎn)單零件）：
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模具：鑄鐵或鋼質(zhì)模具，適用于批量生產(chǎn)的簡(jiǎn)單零件（如暖氣片、管件）。
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優(yōu)勢(shì)：鑄件表面光潔度高、尺寸精度好，但模具成本高，不適用于復(fù)雜形狀。
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澆注工藝：
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澆注溫度：控制在 1300-1380℃（低于球墨鑄鐵，因灰鑄鐵流動(dòng)性更好）。
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澆注速度：勻速澆注，避免沖砂（砂型被鐵水沖刷導(dǎo)致鑄件夾砂），復(fù)雜零件采用 “多澆口分注”，確保充型完整。
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澆注系統(tǒng)：由澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道組成，引導(dǎo)鐵水平穩(wěn)進(jìn)入砂型，同時(shí)起到擋渣、排氣作用。
鑄件凝固冷卻后，去除砂型和表面雜質(zhì)，獲得成品。
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落砂：
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自然冷卻：砂型鑄造的鑄件需在砂型中冷卻至 200℃以下（避免高溫開箱導(dǎo)致鑄件開裂），然后通過(guò)人工或振動(dòng)落砂機(jī)震碎砂型，分離鑄件與型砂（型砂可回收再生）。
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強(qiáng)制冷卻：金屬型鑄造可在鑄件凝固后（約 10-30 分鐘）直接開模取出，通過(guò)風(fēng)冷加速冷卻。
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清理：
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去除澆冒口：用大錘敲斷（小型鑄件）或氣割（大型鑄件）切除澆注系統(tǒng)的澆口、冒口（冒口用于補(bǔ)縮鑄件凝固收縮）。
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表面清理：
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用鋼絲刷、角磨機(jī)去除鑄件表面的粘砂、氧化皮；
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用拋丸機(jī)（鋼丸高速?zèng)_擊）處理大型鑄件，提高表面光潔度。
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內(nèi)部清理：對(duì)有內(nèi)腔的零件（如箱體），用壓縮空氣吹掃或高壓水槍沖洗，去除殘留砂芯。
灰鑄鐵后期處理較少，主要針對(duì)特殊需求：
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熱處理（可選）：
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去應(yīng)力退火：對(duì)大型復(fù)雜鑄件（如機(jī)床床身），加熱至 550-600℃，保溫 2-4 小時(shí)，隨爐冷卻，消除鑄造內(nèi)應(yīng)力，避免使用中變形開裂。
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時(shí)效處理：自然時(shí)效（露天放置 3-6 個(gè)月）或人工時(shí)效，進(jìn)一步穩(wěn)定尺寸。
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質(zhì)量檢測(cè)（簡(jiǎn)化）：
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普通灰鑄鐵以 “外觀檢測(cè)” 為主，目視檢查表面有無(wú)裂紋、氣孔、砂眼等缺陷；
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高性能灰鑄鐵需截取試塊做拉伸試驗(yàn)（測(cè)抗拉強(qiáng)度）和金相分析（檢查石墨片形態(tài)）。
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防銹與入庫(kù)：
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對(duì)需儲(chǔ)存的鑄件，表面涂刷防銹漆（如醇酸漆）；
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按型號(hào)、批次分類存放，做好標(biāo)識(shí)。
與球墨鑄鐵相比，灰鑄鐵的生產(chǎn)工藝具有 “三低一高” 的特點(diǎn)：
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低成本：原材料要求寬松（可大量使用回爐料）、無(wú)需球化劑等昂貴添加劑、熔煉設(shè)備成本低；
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低復(fù)雜度：無(wú)球化處理環(huán)節(jié)，工藝步驟少，操作門檻低；
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低控制精度：成分、溫度控制范圍寬，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境要求不高；
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高適應(yīng)性：流動(dòng)性好，可鑄造復(fù)雜形狀零件，適配多種場(chǎng)景。
這種工藝特性完美匹配了灰鑄鐵 “低成本、基礎(chǔ)性能” 的定位，使其成為民用、低負(fù)荷機(jī)械領(lǐng)域的 “基礎(chǔ)材料”。
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