由于安全原因，某些铸造工艺的应用要求球墨铸铁没有熔渣引起的表面缺陷。人们已经知道在产生这些缺陷的过程中，镁、铁液和温度的作用。但是，更严重的熔渣缺陷可以和原铁液中已存在的氧化反应联系起来。
　　金相学的证据支撑了熔渣缺陷的这种附加的原因。在本文中，探究了此种熔渣缺陷的起源，并提供了预防这种缺陷的建议。
　　公认的原因
　　熔渣是一种薄膜型非金属夹杂物，是铸造工作者和顾客关注的重点，因为它会影响表面质量并促进裂纹的形成。以生产实践为基础的技术文献表明铸铁中的熔渣由三种基本因素引起：镁处理、再氧化和充型过程中的扰动。
　　镁处理过程中，反应产物的种类和数量依赖于熔融的化学过程、处理温度和母合金成分。酸性冲天炉中会提高富含硫化锰的熔渣的含量，这很容易辨认。如图1。电炉熔化或用油、天然气加热旋转炉熔化可以产生更少的以薄膜型镁硅酸盐夹杂物（顽火辉石和镁橄榄石）为主的复合渣。如图2。
　　液态冷却过程中，镁以一种依赖温度走向的预定方式氧化。在较高温度下镁氧化后形成薄膜渣，在较低温下产生含硅量更高的固体渣。
　　典型的母合金包含较低含量的镁（<10%），而采用线技术的合金镁元素含量超过20%。因此允许减小添加比例，并潜在减小熔渣量，但这依赖于粉末配方。此外，假定镁含量越高，能增大熔渣中含有的性状较一致的氧化镁含量也越高，但这也并非总是这样。
　　镁的再氧化发生在镁处理之后，并伴随着温度下降。当浇注系统内流速过大或发生金属喷射时，在充型过程中也会发生再氧化。（如图3）低温会强化这种现象。
　　熔渣的其他来源
　　镁处理后，球墨铸铁中镁硅酸盐夹杂物的产生是不可避免的。夹杂物的含量可高可低，主要取决于上文列出的因素的影响。但是这些夹杂物很少引起厚大铸件报废，因为它们一般出现在可以机加工去除的表层。严重的熔渣缺陷的起源与铁液中熔融物的严重氧化有关，并深入到铸件表皮中，而我们真正关心的是怎样会被视为严重熔渣缺陷。
　　如果保持在较低温度（<1360℃），熔融铁水中的熔渣随着在氧化铁中集聚，会经历成分上的变化。众所周知，在灰铁中氧化锰也起着添加剂的作用。这些氧化物均能降低富硅熔渣的熔点，并促进薄膜型夹杂物的生成，这些夹杂物能与熔融液中的碳发生激烈的反应，产生一氧化碳气孔。连续使用脏的浇包也会引起相同的结果。由于这种缺陷并不常见，所以不算作熔渣缺陷。
　　尽管镁是一种著名的还原剂，但在处理过程中，由于有效作用时间很短，镁不能消除熔渣中所有的氧化铁。所以处理结束后，熔渣中仍然有富含能增强其活性的氧化铁的镁硅酸盐。
　　充型过程中的扰动会使这种情况恶化，表面氧化引起氧化铁进一步富集，进而引起冷隔。如图4。尽管不是主要的因素，但低的浇注温度（<1320℃）也会加剧这种情况。
　　对一些铸造从业者来说“熔融物的氧化态”听上去有歧义，但作为一种估量方法时这种歧义并不存在。人们已经证明氧分析在铸铁行业中价值有限。由于熔融物和熔渣是共生的，基于氧化铁含量决定熔渣一致性的事实，观察熔渣的状态比氧分析更容易，花费也更少。如图5。
　　高度氧化的熔渣会显示出有清晰颜色的流状结构。在1460℃以上的温度，熔渣的出现可能会被忽视，因为它细微地覆盖在熔池表面，在出铁过程中给人以温度比测量结果更低的的感觉。尽管试着撇去表面浮渣，但在出铁过程中铁水很容易伴有熔渣。无论使用何种合金，镁处理后，这种情况都会发生。如图6。
　　对高熔点熔渣来说情况正相反。高熔点熔渣表现出代表良好一致性的黑色，这有助于在熔炉和浇包中去除浮渣。在镁处理之后，这种情况仍然保持。如图7。
　　处理和补救措施
　　长时间保存熔融液和使用脏的浇包都会促进形成严重的熔渣。这些情况可能会在不连续的大型铸件生产中出现。为了防止这种情况发生，有必要对原铁采取措施来改善过度氧化状态，这种过度氧化状态通过炉渣的颜色和总体流动性来显示。
　　一种方法是改变熔渣的成分使硅元素占优。可以通过添加每2000lb物料10lb（5%）的新硅砂，或在过热阶段进行几分钟的强力搅拌来取得上述效果。图6中左图部分展示的熔炼过程使用了这种做法。这种方法可以解决拉伸试样出现测得的伸长率偏低的问题，试样取自饱受非金属夹杂物困扰的铸件。
　　另一种补救措施要求在镁处理前加入熔渣调节剂。小剂量（0.05%）添加可以获得很好的结果。但是这样的产品要求铸造工作者承担额外的花费，而且可能并不总是有效。
　　在熔融过程中定期且稳定地添加硅铁合金或碳化硅，也有可能消除熔渣。但是，除了对成本的考虑外，由于化学过程的局限性，这也并不总能行得通。
　　应该采取类似的措施来设计适当的浇注系统，以预防充型过程中的金属喷射和扰动。
　　最后，由于熔融物和熔渣的共生关系，对熔渣的改变会给熔融物带来好处，熔融物中过量的氧会影响形核并反过来减小自动给料的能力。可能会有不寻常的情况存在，所以任何对铸件质量要求较高的铸造厂，在观察熔渣一致性的过程中应该依照本文给出的建议，在必要时对熔融物采取适当的监控。这种方法也可以扩展到灰铁的熔炼。
　　关于作者
　　Julio Alva是一名意大利的铸造顾问。
　　摘自《ＭＯＰＥＮ　ＣＡＳＴＩＮＧ／Ａｕｇｕｓｔ》
　　２００９　Ｐ３８－４０　华中科技大学　谯燚军译
　　周继扬校核