熔煉鐵液是生產(chǎn)鑄鐵件的重要環(huán)節(jié)。鑄件質(zhì)量包括內(nèi)在質(zhì)量、外觀質(zhì)量以及是否形成缺陷等，這些都與鐵液方面因素有直接的關(guān)系。如鐵液的流動性、薄壁和結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件的成型性以及冷隔缺陷等受鐵液溫度的影響，而熔煉的鐵液化學(xué)成分是否符合要求，則對鑄件的機械性能有直接的影響。鐵液中的氣體和非金屬夾雜物含量不僅影響鑄鐵的強度和鑄件的致密度，而且還與鑄件形成氣孔、裂紋等缺陷有關(guān)。隨著機械制造科學(xué)的發(fā)展，對鑄鐵提出薄壁、高強度的要求，鑄件的最小壁厚由過去4~6mm減小至2~3mm，這要求相應(yīng)提高鐵液澆注溫度。鐵液溫度還對鑄鐵件的內(nèi)在質(zhì)量有重要的影響，如灰鑄鐵件的質(zhì)量指標(biāo)（GZ），即與鐵液溫度有顯明的關(guān)系。在球墨鑄鐵生產(chǎn)方面，熔煉出鐵液的溫度及原始含硫量成為球化及孕育處理有否成功的先決條件。
對鐵液質(zhì)量的基本要求
1．出爐溫度
不同牌號灰鑄鐵件的澆注溫度范圍大致為1330-14100C。在一般情況下，鐵液的出爐溫度至少比澆注溫度提高500C，故根據(jù)鑄鐵牌號（自HT100至HT350）和鑄件結(jié)構(gòu)條件的具體情況，鐵液出爐溫度應(yīng)不低于1380-14600C。當(dāng)需要澆注特?。?-4mm）鑄件時，出爐溫度還應(yīng)提高20-300C。為了滿足澆注鑄件的需要，不同牌號可鍛鑄鐵的出爐溫度應(yīng)不低于1460-14800C。對球墨鑄鐵及其它變質(zhì)處理的鑄鐵，在其球化一孕育處理過程中鐵液的溫度會有顯著的下降，為了補償鐵液的溫度損失，需相應(yīng)提高鐵液的出爐溫度。
2．化學(xué)成分
熔煉得到的鐵液化學(xué)成分需要滿足鑄件的規(guī)格要求。
用沖天爐熔煉時，配料計算是保證鐵水化學(xué)成分合乎要求的首要環(huán)節(jié)。即根據(jù)鐵水化學(xué)成分的要求，考慮沖天爐在熔煉過程中元素的變化和爐料的實際情況，計算出各種金屬爐料的配合比例。
各種牌號鑄鐵要求的化學(xué)成分隨鑄件壁厚和鑄造方法而異。例如，HT20-40鑄鐵的化學(xué)成分范圍為：C3.3-3.5%、Si1.5-2.0%、Mn0.5-0.8%、S<0.12%、P<0.25%。用于配置HT20-40的金屬料平均成分如表2。
表2 配置HT20-40的金屬料平均成分
爐料名稱 化學(xué)成分 %
C Si Mn P S
Z15生鐵 4.19 1.56 0.76 0.04 0.036
回爐料 3.28 1.88 0.66 0.07 0.098
廢鋼 0.15 0.35 0.50 0.05 0.05
熔煉過程中元素的變化為：Si –15%、Mn –20%、S +50%。
其配料計算如下：
（1）計算爐料中各元素的變化
a) 爐料含碳量: C鐵水% = 1.8% + 0.5 C爐料%
已知鐵水所需的平均含碳量為3.4%，按上式算得 C爐料%=3.2%；
b) 爐料含硅量: 已知鐵水所需的平均含硅量1.75%，硅的熔煉燒損為15%，則
Si爐料=1.75/（1-0.15）=2.06%；
c) 爐料含錳量 已知Mn鐵水=0.65%，熔煉燒損20%，故Mn爐料=0.65/（1-0.20）=0.81%；
d) 爐料含硫量 已知S鐵水=0.12%，增硫50%，則：S爐料=0.12/（1+0.5）=0.08%；
e) 爐料含磷量 磷在熔煉過程中變化不大，P爐料=P鐵水<0.25%
綜合上列計算結(jié)果，所需配置的爐料平均化學(xué)成分為：
C爐料3.2%、Si爐料2.06%、Mn爐料0.81%、S爐料<0.08%、P爐料<0.25%
（2）初步確定爐料配比
a) 回爐料的配比:主要取決于廢品率和成品率，它隨具體生產(chǎn)情況而變化。此處取20%。
b) 新生鐵和廢鋼配比:設(shè)新生鐵為χ%，則廢鋼為80%-χ%。按爐料所需含碳量為3.2%，新生鐵、廢鋼、
回爐料的含碳量各為4.19%、0.15%、3.28%，可列出下式：
4.19χ+0.15（80-χ）+3.28′20=3.2′100
得出χ=60.0%。故鐵料配比為：Z15生鐵60%、廢鋼20%、回爐料20%。
（3）然后按上述配比及各種爐料的成分，計算配合后的爐料成分如表3。
表3 爐料成分
爐料名稱 配比% C% Si% Mn% S% P%
成分 數(shù)量 成分 數(shù)量 成分 數(shù)量 成分 數(shù)量 成分 數(shù)量
Z15生鐵 60 4.19 2.51 1.56 0.94 0.76 0.46 0.036 0.022 0.04 0.024
回爐料 20 3.28 0.66 1.88 0.38 0.66 0.13 0.098 0.020 0.07 0.014
廢鋼 20 0.15 0.03 0.35 0.07 0.50 0.10 0.050 0.010 0.05 0.010
合計 100 3.20 1.39 0.69 0.052 0.048
要求成分 3.20 2.06 0.81 <0.08 <0.25
差額 0.00 0.67 0.12 合格 合格
a) 硅鐵加入量 今缺硅量0.67%，亦即每100公斤爐料需加硅0.67公斤。所用硅鐵含硅量為45%，故每100公斤爐料需加硅鐵量為0.67/0.45=1.5公斤
b) 錳鐵加入量 同上法計算，每100公斤爐料需加入含錳75%的錳鐵為：0.12/0.75=0.16公斤。
（5）制定配料單
根據(jù)配比和層鐵量，確定每批爐料中各種爐料的重量，寫出配料單。設(shè)已知層鐵500公斤，可算得每批鐵料的組成為：生鐵 ：500′60%=300公斤、廢鋼：500′20%=100公斤、回爐料：500′20%=100公斤、45%硅鐵：500′1.5%=7.5公斤、75%錳鐵：500′0.16%=0.8公斤。
3．有害成分
鑄鐵熔煉過程中，必須將有害的元素成分（磷、硫以及其它干擾鑄鐵正常結(jié)晶和組織控制的微量元素等），控制在限量以下。
1）脫硫 沖天爐熔煉中鐵液中硫的來源，一是爐料中固有的硫，二是從焦碳中吸收的硫。酸性沖天爐不具有脫硫能力，堿性沖天爐能在一定程度上起到脫硫的作用。
爐渣堿度在一定范圍內(nèi)提高時，有利于降低鐵液含硫量；溫度提高時，鐵液在熔煉過程中增硫量減少；爐氣氧化性強時，渣中FeO含量增高，不利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。適當(dāng)提高焦鐵比，減小送風(fēng)強度，有利于脫硫。但當(dāng)生產(chǎn)球墨鑄鐵件時，除了用熱風(fēng)沖天爐進(jìn)行爐內(nèi)脫硫外，還常采用爐外脫硫的措施。爐外脫硫的基本要點是盡量擴大脫硫劑與鐵液之間的接觸面積，以加強脫硫效果。常用方法有：利用電石脫硫的搖動包脫硫法、噴射脫硫法、機械脫硫法、機械攪拌脫硫法和多空塞脫硫法等。
2）脫磷 磷對鑄鐵的機械性能，特別是對球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵的韌性有害，因此要嚴(yán)格控制鑄鐵的含磷量。沖天爐熔煉的脫磷能力很弱。因此對鐵液的含磷量只能通過配料來控制。應(yīng)采用一定比例的低磷生鐵和廢鋼進(jìn)行配料。
4．鐵液純凈，含有的渣、氣體、夾雜物量少。
為了將沖天爐熔煉中形成的夾雜物從鐵液中去除，常在熔煉過程中按照爐料重量，加入一定量的石灰石CaCO3 作為溶劑。石灰石在高溫下分解，與泥沙、灰分等化合形成低熔點的復(fù)雜化合物——熔渣。熔渣易于與鐵液分離便于去除。當(dāng)熔渣粘度高時，可加入一些螢石（CaF2），以降低爐渣熔點。
（4）計算鐵合金加入量
所用鐵合金為含硅45%硅鐵，含錳75%的錳鐵。
