球铁配料
冲天炉熔炼球铁配料举例(铸态铁素体球铁)
1、要求化学成分（%）
C 3.5~3.7; Si 2.8~3.1；Mn≤0.35；P≤0.06；S≤0.026；Mg 0.03~0.05; Re 0.02~0.04
注：此处的含C量为球化后的终C量，而不是原铁水的含C量。
2、已知原材料化学成分（%）
种类                C        Si      Mn      P      S
历城14＃生铁      4.23      1.5    0.21      0.05    0.02
回炉铁            3.75    2.94    0.25    0.046    0.02
Si-Fe：含Si为75%;
焦炭：含S为0.5%；Si-Bi孕育剂含Si为70%；
球化剂ReMg5-8：含Si为:42%;
3、熔炼过程中元素烧损：酸性冲天炉：Si后炉按15%；炉前按10%；Mn后炉按20%；炉前按15%。碱性冲天炉：Si后炉按25%；炉前按20%；Mn后炉按15%；炉前按10%。
4、用选择搭配方法试算（铁料按100公斤计算）原生铁65%；回炉铁35%。
5、核算炉料中的含C量
C炉料=4.23%×65%+3.75×35%=4.06%
由于球铁中碳当量比较高，在冲天炉熔炼条件下要减碳（当碳当量＞3.6%时一般要减碳3~8%），如按5.5%计算，则从炉内出来的铁水含C量为：4.06%×（1-5.5%）=3.84%；同时在球化处理过程中还要降碳0.1~0.2%（原因：球化反应使碳烧损；一部分过饱和C以石墨形式析出，上浮进入熔渣）如按0.15%计算，则铁水最终含C量为：3.84%—0.15%=3.69%（符合3.5~3.7%的要求）
6、含Si量的计算
铁水最终含Si量包括以下几个部分：
1）炉料中的含Si量Si炉料：
Si炉料=1.5%×65%+2.94×35%=2.0%，烧损按15%计算，则从炉内出来的铁水含Si量为：2.0%×（1-15%）=1.7%；
2）一次孕育按0.2% 75 Si-Fe（覆盖在球化剂上），进入铁水的硅量Si孕育Ⅰ=0.2%×75%×（1-10%）=0.14%；
3）二次孕育按0.4% 75 Si-Fe（在出铁槽加入），进入铁水的硅量Si孕育Ⅱ=0.4%×75%×（1-10%）=0.27%；
4）三次孕育按0.2% Si-Bi（浇包孕育），进入铁水的硅量Si孕育Ⅲ=0.2%×70%×（1-10%）=0.13%；
5）球化剂加入量按1.7%，则球化剂进入铁水的硅量Si球化=1.7%×42%×（1-10%）=0.64%；
6）铁水终Si含量为上述1）~5）之和（如果生产管卡，还要计入0.1~0.2%的小颗粒75 Si-
Fe浇包四次孕育）即Si中国邮政储蓄绿卡终=1.7%+0.14%+0.27%+0.13%+0.64%=2.88%（符合2.8~3.1%的要求）
7、含Mn量的计算
  炉料中的含Mn量Mn炉料：
Mn炉料=0.21%×65%+0.25×35%=0.224%，去掉烧损，则从炉内出来的铁水含Mn量为：0.224%×（1-20%）=0.18%；另外，稀土镁合金中一般允许含Mn≤4%，若以4%计（实际应根据验收化验的具体含量计算），并去掉烧损，则进入铁水的Mn量为： 1.7%×4%×（1-15%）=0.058%，铁水中的总Mn量为两者之和即0.18%+0.058%=0.238%，在球化处理过程中由于Mn与S作用和Mn夹渣上浮，一般Mn含量要下降3%~5%，若以4%计算，则铁水的终Mn量Mn终=0.238%×（1-4%）=0.228%（符合终Mn≤0.35的要求）。
8、铁水中含S量的估算
按公式S铁水=0.75S炉料+αβS焦炭（式中0.75和α均为系数，用焦炭熔炼取α=0.35，β为焦铁比）
炉料中的实际含S量S炉料：
S炉料=0.02%×65%+0.02×35%=0.02%，焦铁比按1:8，则β=1/8=12.5%，代入上式得S铁水=0.75×0.02%+0.35×12.5%×0.5%=0.037%。
9、含P量的计算
炉料中的含P量P炉料：
P炉料=0.05%×65%+0.046×35%=0.049%，由于在冲天炉条件下熔炼的铁水含P量基本无变化，所以原铁水的含P量约为0.049%；在球化处理过程中由于Mg与P作用生成Mg3P2，一般P含量要下降3%~5%，若以4%计算，则铁水的终P量为：P终=0.049%×（1-4%）=0.047%（符合终P≤0.06的要求）。
10、球化剂加入量的估算
球化剂加入量的计算，在配料计算当中是比较复杂的，这是因为影响镁（Mg）和稀土（Re）的吸收率和衰退因素比较多，以及各种类型铸件对Mg和Re要求含量的差异，这都给配料计算带来了比较大的困难。
例如球化包的结构形式（高度与直径的比例；平底、凹坑、堤坝；加盖与不加盖等）；球化剂的种类：块度、新鲜程度；孕育剂的种类、孕育方式；球化的铁水温度；原铁水的化学成分；浇完一包球化铁水的时间长短；球化剂的覆盖（覆盖剂种类，覆盖形式等）；铸件的结构（大小、复杂程度、壁厚薄等）等等都会有影响。也有资料根据原铁水的含S量给出稀土镁球化剂的加入量，如上海市铸协编著的“简明铸工手册”所给的稀土镁合金的加入量如下表：
稀土镁球化剂的加入量
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原铁液含S量（%）
0.04~0.05
专业就业率0.05~0.06
0.06~0.07
0.07~0.085
0.085~0.10
0.10~0.11
球化剂加入量（%）
1.4
1.5
1.6
1.8
1.9
2.0
“冲天炉熔炼问答”一书给出的加入量则为：
原铁液含S量（%）
＜0.04
0.05~0.07
0.07~0.09
0.09~0.12
球化剂加入量（%）
0.9~1.1
1.1~1.4
1.5~1.7
1.8~2.0
与以上两表对照，目前我厂生产的球铁原铁水含S量一般都小于0.04%，所用球化剂为ReMg5~8，即Mg7%~9%；Re4%~6%；Si＜44%。如果参照上列第一表确定加入量应为1.4%，按第二表确定加入量应为1.0%。而实际现在五厂北炉加入量约2.0%，南炉因球化包加盖，加入量约1.6%。由此不难看出实际与资料介绍相差甚远，这可以解释为除了球化剂本身成分上有差异外，不同的工艺条件，加入量有比较大的差异，所以，我们只能根据自己的实际情况加以确定。但也可根据已知条件和一些经验公式进行反推试算，以作为确定球化剂加入量参考。在试算之前先明确几个概念和经验数据：
1）Mg的回收率=（残余Mg量+脱硫Mg量）/加Mg量×100%。
Mg的回收率，取决于球化处理方法，球化剂种类，中间合金含Mg量，处理温度等。用稀土镁合金冲入法（球化包不加盖）球化处理Mg的吸收率为35%~45%（计算时可取其平均值40%）。
2）Mg的加入量=（残余Mg量+脱硫Mg量）/Mg的回收率×100%
3）脱硫Mg量=0.76×（原铁水S量—铁水终S量）
注：系数0.76=Mg的原子量/S的原子量=24.31/32.06
中国著名寺庙4）稀土镁中间合金加入量= Mg的加入量/中间合金中Mg含量×100%
5）Mg的衰减量为（0.001%~0.004%）/分，按平均值为（0.001%+0.004%）/2=0.0025%。
计算一：已知条件为：
原铁水含S量为0.037%（根据前面计算）；
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要求球化后的终S量为0.026%；
球化包每包末期铁水的残Mg量为0.03%；
球化反应完至浇注结束时间为10分钟；
使用稀土镁合金牌号ReMg5~8（含Mg量按平均值8%计算）。
1）要满足最终铁水的残Mg量为0.03%的要求，则起始球化铁水的含Mg量应为
Mg（残始）=0.0025×10+0.03%=0.055%；
2）用于脱硫的镁量Mg（脱S） =0.76×（0.037%—0.026%）=0.00836%；
3）Mg的加入量Mg（加） =（0.055%+0.00836%）/40%=0.1584%；
4）中间合金加入量ReMg5~8=0.1584%/8%×100%=1.98% 约为2%。
计算二：已知条件除球化反应完至浇注结束时间为7分钟外，其余同计算一。
1）Mg（残始）=0.0025×7+0.03%=0.0475%；
2）用于脱硫的镁量Mg（脱S） =0.76×（0.037%—0.026%）=0.00836%；（同计算一）
3）Mg的加入量Mg（加） =（0.0475%+0.00836%）/40%=0.13965%；
4）中间合金加入量ReMg5~8=0.13965%/8%×100%=1.75% ，约为1.8%。
计算三：已知条件如改为盖包，吸收率提高至50%，浇完10分钟，其余同计算一。
1）Mg（残始）=0.0025×10+0.03%=0.055%；拘留多少天
2）Mg（脱S） =0.76×（0.037%—0.026%）=0.00836%；（同计算一）
3）Mg（加） =（0.055%+0.00836%）/50%=0.12672%；
4）ReMg5~8=0.12672%/8%×100%=1.584% ，约为1.6%。
计算四：已知条件除浇完时间为7分钟外，其余同计算三。
1）Mg（残始）=0.0025×7+0.03%=0.0475%；
2）Mg（脱S） =0.76×（0.037%—0.026%）=0.00836%；（同计算一）
3）Mg（加） =（0.0475%+0.00836%）/50%=0.11172%；
4）ReMg5~8=0.11172%/8%×100%=1.3965% ，约为1.4%。
以上计算只作为一种举例，并不一定与实际情况完全相符，因为它受Mg的回收率的取值大小影响很大，用稀土镁合金时还有稀土元素的脱硫和球化作用等，因此，加入量多少为宜，应根据产品特点、原铁水和处理工艺等因素加以调整。
关于稀土含量，球铁中有少量的Re残能使球铁获得较好的球化等级（稀土有一定的辅助球化作用），较多的石墨球数和较小的白口倾向，较少的碳化物数量。Re残过高则会引起球化等级下降（稀土有恶化石墨球形的作用），石墨球数减少，在冷却速度较大的情况下，还会引起碳化物增多，白口倾向增大。所以，在生产薄小件高韧性铸态球铁件时，在满足稀土有利的一面外，应尽量减小Re残。此外，稀土有抵消干扰元素的作用，在使用地方生铁时有一定数量的Re残也是必要的。稀土的熔点和沸点高于镁，它的衰退速度较镁慢，一般为（0.0006%~0.001%）/分。这些可以作为选择稀土镁合金时稀土含量多少的参考。

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