铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。但它的抗拉强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。
简介
生铁一般指含碳量在2~4.3%的铁的合金。又称铸铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰及少量的硫、磷等，它可铸不可锻。铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。但它的抗拉强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。
生铁是铸造最基础的原料，长期以来对于铸造生铁的质量控制往往还停留在化学成分的层次上。
随着我国机械制造业的不断进步，大规模机械化生产的大型铸造生产企业越来越多， 对生铁的质量要求也越来越高，我们不仅要求生铁的化学成分要合适，而且对生铁的外观质量、含渣量、致密程度等都有了高的要求。
铸造生铁一部分是由小型高炉生产，与此同时，因为在生产中使用的铸铁机，没有统一的标准，使用过程中也没有规范的制度， 使得影响生铁质量的因素很多。一些铸造生铁的外观质量差，含渣量大，以及一些生铁内存在大量空洞等缺陷，这些缺陷的存在，给铸件生产会带来一些不利的影响，也给生铁生产企业造成一定的经济损失。铸造生铁的质量直接影响到企业的生存。为此，我们以新疆阜康金鑫铸造有限公司的铸造生铁为例，探讨铸铁生产过程中一些缺陷的产生原因。
生铁含渣量
当生铁锭渣滓含量过高时，就会出现“渣子铁”现象。在生铁锭表面漂浮的渣滓，不仅严重影响表面质量， 在熔炼过程中带来大量的一次性渣，而且使得浇注的铸件中容易产生夹渣缺陷。
“渣子铁”产生的原因是出铁时渣铁分离效果差，使得铁液中带渣过高。这主要是因为高炉炉温控制不当，出铁时温度较低，使渣铁物理热较差，渣铁难分离；再就是出铁过程中出铁槽斜度过大，铁液流动紊乱，冲击力大，破坏了渣铁的静置分离；浇注后期在简易撇渣器中剩余的铁液和杂质无法分离；铁液缓冲包中的焦粉被冲入流道；铁液含碳量过高时，铁液中析出大量石墨碳，使铁液粘度增加，渣子不易上浮；工人在浇注过程中的人为扰动（疏导流道或流嘴）使流入模具的杂质增多等。
解决生铁锭含渣量过高的途径可以采取以下措施。
1 提高渣铁分离效果
高炉熔炼过程中产生的渣是生铁锭含渣量的主要来源。要想减少生铁锭中的含渣量，首先要稳定高炉的炉况，保持合适的出铁温度，确保渣铁分离。
与此同时，应加强在主铁沟的渣铁分离效果。可采用Γ型主铁沟。其区别于传统主铁沟的特点是将下渣沟的排渣口加宽， 并使溢流渣坝远离主沟中心线，排渣口底部是5°到30°的斜坡。渣流在主沟内成90°改变方向，渣中铁粒受惯性影响，很快沉降，极有利于渣铁分离。
确定主出铁沟的截面尺寸，降低铁液流速，依据相关资料，要使渣中带铁率小于0.1%，主铁沟中铁液流速应低于1.7 m/min。可利用给出的主沟截面参考公式，确定主铁沟截面的尺寸。
在主铁沟中段再增加一个挡渣板。主要用于减少后续渣铁流对渣铁静置分离效果的影响，同时可以调整挡渣板与主沟长度方向的夹角，引导渣铁流的流向，减少对撇渣器横梁的冲击。挡渣板的宽度应为主沟宽度的1/2左右，可利用材质轻的耐火材料，直接漂浮在主沟中，实现该功能。采用以上工艺措施，渣滓铁出现量减少了80%。
2 改善铁液的流动状态
出铁温度不但影响渣铁分离效果，而且影响铁液的流动性。当出铁温度控制不当时，铁液流动性极差， 炉前工人需不断疏导铁液， 生铁锭表面质量极差。适当增加铁液的过热度， 可以改善铁液的流动性，但过热度过高容易发生缩孔缩松等缺陷。
要确保高炉铁液的出炉温度，当某炉的铁液较少时，铁液的温度低、流动性差，生铁表面质量相应很差。这主要是由于工人不按要求提早开包眼造成的。所以必须要求当铁液达到指定高度时才能开包眼。
可以采用模具化流嘴设计，改善流嘴处的铁液流动状态。由于大多数流嘴是由炉前工人手工制作，散水面的高度、宽度，散水面侧壁的斜度、捣实程度等都因人而异，普遍存在的问题是流嘴偏心。
在这种情况下，铁液旋转时其速度不断变化，流动状态不稳定。为此可采用类似于铸件造型时的工艺，以标准的模型来制备流嘴，也可以用耐火材料预先制成标准件使用。
旋涡铁
1 旋涡铁特征
生铁表面有旋涡状痕迹，表面极不光洁，与“渣子”铁相似，但表面的粗糙并不是由渣子造成，而是多伴有析出性气孔。
旋涡铁产生的原因，主要是由于浇注时模具尚未烘干，当铁液浇入模具后，模具内腔上附着的水分短时间内急剧沸腾、蒸发，形成气泡，从铁液中向外溢出，使铁液在模具内不断翻滚，随着铁液的逐渐冷却凝固，便会在铁块表面形成漩涡状痕迹。
造成模具不干燥的因素：
①冷却喷淋水提前开启或喷淋水量过大；
②喷浆量过大，模具不易干燥。
2 解决的方法
由于在通常的小高炉生产的工艺中，生铁锭的冷却是依靠喷淋水，所以，当浇注后的第一块模具到达最后一道喷淋水处时，必须要准时打开喷淋水。如果铸铁机操作人员提前开启冷却喷淋水，将使一些没有被生铁锭预热的铸铁模内沉积冷却水，而当没有达到预热温度的模具经喷浆后，水分难以干燥，最终导致浇注后产生旋涡铁。因此，必须要准确控制喷淋水开启时间，保证每一块模具都是达到预热温度后再喷浆。
另一种方法是分段喷淋。比如分为两段喷淋，刚开始浇注时仅用前一段（半）喷淋水进行喷淋冷却，等第1块模具到达最后1道喷淋水处时，再打开后一段（半）喷淋水。
喷淋水水量的调节也应分阶段进行。现场观察发现，浇注后的前一段时间（10 min左右）内，铁液流量较大，使铸铁机转速较快。这时需要把冷却水开到最大，才能使落入铁仓的铁块达到冷却温度的要求。
但等堵上铁口后，铁液缓冲包内的铁液逐渐减少，铁液流速相应下降，此时如果保持前面的冷却水量，就会使部分模具积水，不易干燥。故喷淋水的调节至少应分为两个阶段，以堵铁口时刻为粗略的分界线。鉴于本厂之前喷淋水的
调节阀门调节精度不高，且调节不便，尤其是冬季，水汽严重，不仅阻碍工人的操作视线，同时带来安全隐患。在技术改造过程中，将喷淋水调节阀门全部布置到铸铁机控制室内，并要求调节阀门有足够的调节精度，喷淋水水量相应变化处在一个稳定值。这样，工人不用频繁观察水量大小，而是通过调节阀门角度来粗略控制水量的大小，实现喷淋水的分段控制。之后拟通过在铸铁机机尾部安装摄像头，以观察模具干燥程度，从而进行适当调整。
空心铁
（1） 空心铁特征
空心铁也是我厂经常出现的一种生铁锭的铸造缺陷，并常常不被铸件生产企业所接受。空心铁主要分两种情况，一种表现为较大的缩孔或疏松，另一种表现为存在大量的皮下气孔。
缩松缩孔产生的原因通常可以认为是生铁锭凝固过程造成的，是因为生铁锭在冷却过程中，由于外层先凝固，而内部最后凝固得不到补缩而形成缩孔和缩松。但是对空心缺陷部位的化学成分分析表明，其含碳量均大于10%，而且在空心处还经常存在大量的鳞片状石墨，由此说明，过共晶含量的生铁，含有较高的碳量，而凝固过程中产生的石墨漂浮，也促进了生铁锭中的缩孔和缩松。
（2） 减少生铁锭中缩孔和缩松的产生
对于生铁锭中缩孔和缩松可以采用降低浇注速度，控制喷淋冷却时间，使铁块表面结壳推迟的方法。同时尽可能的避免生产过共晶程度较大的生铁，将生铁中的含碳量控制在3.8%~4.4%附近。
（3） 皮下气孔缺陷
生铁锭中的皮下气孔是由于在上表皮凝固时，铁锭中的气体没有被排除造成， 而气体的来源主要有以下几个方面，一是铁模中的水分被铁液分解为氢原子和氧原子并进入到铁锭中， 在铁锭凝固时溶解度下降而析出，但由于铁锭表面已凝固而不能排除而造成；二是生铁中含碳量过高，在高温下氧化形成CO，但又不能充分排除造成；第3种情况是由于生铁在浇注时旋流嘴使铁液加速旋转，铁液运动状态不定，将空气卷入，在铁液凝固前气体未能及时析出，最终以气孔的形式存在于铁块表皮下。
为此，我们可以采用以下一些措施来减少以至消除这些缺陷，例如，减缓铁液流的速度，改善铁液流动状态，避免空气卷入，控制生铁锭的凝固时间，以及控制含碳量等措施。但最重要的还是要合理控制喷浆的时间、数量，确保铁模能够在铁液浇注前彻底干燥，避免水分进入到铁液中。
总结
在高炉生产铸造生铁的过程中，除了确保化学成分稳定之外，铸造生铁锭还存在一些常见的铸造缺陷。其中包括渣滓铁、旋涡铁、空心铁等。渣滓铁中的渣滓主要来源于铁液中未能分离的渣和流道中卷入的渣。故应采取稳定铁液出炉温度、保障铁液流动平稳、增强铁渣分离和档渣等措施；旋涡铁主要是由模具内腔上附着的水分没有干燥，遇铁液后急剧沸腾、使铁液在模具内不断翻滚，随着铁液的逐渐冷却凝固而形成。所以应采用严格控制喷淋工艺，确保铁模预热温度的方法来解决；空心铁是由于凝固时缩孔、石墨的漂浮，以及生铁锭中析出的气体和卷入的空气不能充分排除而造成。应采用减缓铁液流的速度，改善铁液流动状态，避免空气卷入，控制生铁锭的凝固时间和含碳量等措施来解决。