鑄造熔煉用原材料的生產基本上都是高耗能、高污染行業，隨著對環境保護的日益重視，許多不符合排放標準的高爐煉鐵、煉鋼企業被相繼淘汰或限定產能，直接導致生鐵價格的上漲，煉鋼企業對裝備制造業產生的大量廢鋼收購量降低，也導致廢鋼的價格相對降低，但鑄造原材料的整體價格還在不斷的攀升，同時鑄件價格很難同步上漲，即使有上漲的可能也是小幅度的、滯后的上漲，因此很多鑄造企業不僅面臨著巨大的環保投入，而且還面臨著成本不斷上漲的雙重壓力，卡森鑄造材料公司作為集生產、銷售及技術服務為一體的專業鑄造原材料供應商，在全國各地的服務過程中深感鑄造企業面臨的困境，本著雙贏的理念，與國內幾家大型鑄造企業（浙江、江蘇、河北）一起進行鑄鐵全廢鋼熔煉試生產，從終的金相、性能測試結果看都達到甚至超過原來高生鐵比例的傳統熔煉方式，由于預處理劑的使用，降低了鐵水的收縮傾向，全面地改善了鐵水的質量，同時也提高了鑄件的加工性能，目前該幾家企業已經全部實現了全廢鋼熔煉的生產，由于廢鋼的大量使用，取消了生鐵，從而大大的降低了成本，經濟效益可觀。
一：成本分析
1.目前原材料價格（元/噸）
| 生鐵Q10（Z14） |
廢鋼 |
回爐鐵 |
增碳劑 |
預處理劑 |
75%硅鐵 |
65%錳鐵 |
| 3300(3250) |
2000 |
2000 |
5000 |
6500 |
6200 |
6200 |
案例一：QT400-12（浙江衢州某企業）
1.QT400—12目標成分(%)
| 元素 |
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Mg |
Re |
| 原鐵水 |
3.6-3.8 |
1.45 |
1.25 |
＜0.04 |
＜0.02 |
|
|
| 終鐵水 |
|
2.4-2.6 |
0.2-0.4 |
＜0.04 |
＜0.012 |
0.03-0.05 |
＜0.01 |
2.生鐵Q10主要成分(%)
| 元素 |
C |
Si |
Mn |
P |
S |
| 含量 |
4.2 |
1.0 |
0.2 |
＜0.04 |
＜0.02 |
3.卡森公司增碳劑、預處理劑主要成分（％）
| 元素 |
C |
Si |
|
|
|
|
S |
| 增碳劑 |
＞98 |
―― |
―― |
―― |
―― |
―― |
＜0.0５ |
| 預處理劑 |
23－25 |
63－65 |
―― |
―― |
―― |
―― |
極微量 |
4.廢鋼參考成分（％）
| 元素 |
C |
Si |
Mn |
P |
S |
|
|
| 含量 |
0.1 |
0.25 |
0.4 |
＜0.04 |
＜0.02 |
|
|
5.配料依據說明：本案例以一噸鐵水計算
（1）卡森球化劑加入量為1.3%，其中Si含量為42%。（2）卡森孕育劑加入量為0.7%，其中Si含量為70-72%，包括球化劑覆蓋、隨流沖入及瞬時孕育量。（3）增碳劑加入量為2.8%，吸收率為90-92%，計算時取90%。（4）預處理劑加入量為1%，上述表中的含量計算時取中間值即C:24%,Si:64%，實踐中按此數值計算可忽略吸收率問題。（5）75%Si-Fe加入量為0。（6）65%Mn-Fe加入量為0。（7）P和S在此成本計算時忽略。（8）特別說明：鑄造企業出品率+廢品率一般會產生20—30%的回爐料，所謂全廢鋼熔煉，應該是限度使用廢鋼，但必須考慮回爐鐵的自循環，因此廢鋼回爐鐵配比各占75%及25%，企業可以根據自身產品特點決定回爐鐵的占比。（8）熔煉過程其它元素燒損暫忽略，以原鐵水光譜（或碳硅儀）取樣后進行調節。
6.全廢鋼（含少量回爐鐵）配比如下（一噸）：
| 原材料 |
廢鋼 |
回爐鐵 |
增碳劑 |
預處理劑 |
75%Si-Fe |
65%Mn-Fe |
球化劑 |
孕育劑 |
| 比例% |
75 |
25 |
2.8 |
1 |
0 |
0 |
1.3 |
0.7 |
| 重量Kg |
750 |
250 |
28 |
10 |
0 |
0 |
13 |
7 |
| 價格元 |
1500 |
500 |
140 |
65 |
0 |
0 |
|
|
前六項總金額合計：2205元
附:成分驗證如下：
（1）C%=廢鋼C+回爐鐵C+增碳劑C+預處理劑C=0.1%*75%+3.7%*25%+98%*90%*2.8%+24%*1%=3.71%
（2）Si%=廢鋼Si +回爐鐵Si+預處理劑Si+球化劑Si+孕育劑Si=0.25%*75%+2.5%*25%+64%*1%+42%*1.3%+70%*0.7%=2.5%
（3）Mn%=廢鋼Mn +回爐鐵Mn=0.4%*75%+0.3%*25%=0.375%
7.該公司傳統配料比例如下（一噸）：
| 原材料 |
生鐵 |
回爐鐵 |
廢鋼 |
增碳劑 |
75%Si-Fe |
65%Mn-Fe |
球化劑 |
孕育劑 |
| 比例% |
65 |
20 |
15 |
0.25 |
0.4 |
0 |
1.3 |
0.7 |
| 重量Kg |
650 |
200 |
150 |
2.5 |
4 |
0 |
13 |
7 |
| 價格元 |
2145 |
400 |
300 |
12.5 |
24.8 |
0 |
|
|
前六項總金額合計：2882.3元
附:成分驗證略。
8．總結：
節約成本677元/噸,我公司工程技術人員與該公司技術中心一起先后在0.5噸、3噸及5噸中頻電爐上進行多次試制，都取得滿意的結果，目前該公司已全面推行全廢鋼熔煉球鐵（包括灰鑄鐵）技術，附圖一為0.5噸電爐試驗金相及性能報告（試樣取自澆注完成后的剩余鐵水），從上述配料對比可以看出成本會大幅度降低。
●案例二：HT250（江蘇揚州某企業）
1.HT250目標成分(%)
| 元素 |
C |
Si |
Mn |
P |
S |
| 鐵水 |
3.1-3.3 |
1.7-1.9 |
0.7-0.9 |
＜0.04 |
0.06-0.09 |
2.生鐵Z14主要成分(%)
| 元素 |
C |
Si |
Mn |
P |
S |
| 含量 |
4.2 |
1.35 |
0.5 |
＜0.04 |
＜0.02 |
3.全廢鋼（含少量回爐鐵）配比如下（一噸）：
| 原材料 |
廢鋼 |
回爐鐵 |
增碳劑 |
預處理劑 |
75%Si-Fe |
65%Mn-Fe |
孕育劑 |
| 比例% |
75 |
25 |
2.4 |
1 |
0.35 |
0.7 |
0.4 |
| 重量Kg |
750 |
250 |
24 |
10 |
3.5 |
7 |
4 |
| 價格元 |
1500 |
500 |
120 |
65 |
21.7 |
43.4 |
|
前六項總金額合計：2250.1元
附:成分驗證如下：
（1）C%=廢鋼C+回爐鐵C+增碳劑C+預處理劑C=0.1%*75%+3.2%*25%+98%*90%*2.4%+24%*1%=3.23%
（2）Si%=廢鋼Si +回爐鐵Si+預處理劑Si+75%Si-Fe Si+孕育劑Si=0.25%*75%+1.8%*25%+64%*1%+70%*0.35%+70%*0.4%=1.8%
（3）Mn%=廢鋼Mn +回爐鐵+Mn+65%Mn-Fe =0.4%*75%+0.3%*25%+65%*0.7%=0.83%
4.該公司傳統配料比例如下（一噸）：
| 原材料 |
生鐵 |
回爐鐵 |
廢鋼 |
增碳劑 |
75%Si-Fe |
65%Mn-Fe |
孕育劑 |
| 比例% |
50 |
35 |
15 |
0 |
0.6 |
0.4 |
0.4 |
| 重量Kg |
500 |
350 |
150 |
0 |
6 |
4 |
4 |
| 價格元 |
1625 |
700 |
300 |
0 |
37.2 |
24.8 |
|
前六項總金額合計：2687元
附:成分驗證略。
5.總結：
節約成本437元/噸,該公司共有四臺一噸電爐，主要澆注灰鐵件，從下午一點一直工作至次日早上八點，從以上對比的成本看，其成本得到大幅下降，而且金相組織中的A型石墨均高出原來傳統配比，同樣化學成分所對應的抗拉強度也比傳統配比高出近10%，目前已該熔煉方式已經全面推廣。
二：預處理劑及增碳劑加入方法
關于增碳劑的加入方法，介紹的資料相當多，但都屬于純理論上的指導，忽視了電爐熔化強度、爐料塊度及潔凈度的因素，因此我們根據不同廠家的具體情況總結出以下規律，供參考：
（1）避免增碳劑直接觸碰爐底，加入增碳劑前可先加入一層碎鐵或回爐鐵屑。
（2）爐能在1.5小時以內熔化結束的，功率配置較為合適，電爐往往具有較強的電磁攪拌力，增碳劑可以分2-3次逐層加入，但必須處于爐體中下部，很多公司由于電爐功率配置問題，有的甚至爐要兩個小時或更長時間，此種電爐的電磁攪拌力很弱，建議一次性加入或分兩層加入，盡可能靠近爐底。
（3）增碳劑加入時盡可能選用合適塊度的爐料壓住，爐料越密集越好，以看不見增碳劑為宜。
（4）加入增碳劑時避免使用長條狀廢鋼豎直插入，一旦鐵水造渣，部分增碳劑會上浮，降低吸收率。
（5）覆蓋增碳劑的爐料盡可能潔凈，塊度超大、銹蝕及粘砂嚴重等不合格爐料盡可能熔化后期加入。
（6）增碳劑的吸收率在低硅的情況下較為理想，因此預處理劑的加入選擇在增碳劑絕大部分都被鐵液包裹后加入，以全部爐料熔化后看不到預處理劑上浮現象為宜，當然預處理劑加入時也必須有意識地加強覆蓋，如果爐鐵水需要熱包，可以預留5-10Kg預處理劑放在包底，這對于細化石墨相當有好處，75%Si-Fe加入。
（7）卡森公司的增碳劑為石墨化增碳劑，實踐中其吸收率均穩定在90-95%之間，如果出現吸收率低于90%，可能的因素是加入方式有問題，每個單位情況不同，建議用戶自行跟蹤加入方式，以穩定吸收率，由于增碳劑品種較多，廢鋼中S的含量并不高，因此灰鑄鐵的生產可以選擇S含量高一點的增碳劑，經濟性會更好。預處理劑成分也較為穩定，加入量以0.5-1%鐵水重量為宜，配料時推薦值為：Si含量：63-65% C含量：23-25%，可以取中間值，無需考慮燒損。附圖二為預處理劑功能介紹
附圖一
附圖二
