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鐵液是鑄鐵鑄造材料質量之本

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鐵液是鑄鐵鑄造材料質量之本

發布日期:2017-09-29 作者: 點擊:

一 鑄造材料鐵液質量的內涵
  鐵液質量包括:溫度、成分及成分精度,有害元素含量,非金屬夾雜物數量、氣體溶量和爐外可造性等。
  鐵液質量的控制分為熔煉,爐前處理和過濾三個環節。以下擇要簡述之。
  二 熔煉
  1.沖天爐要上新臺階
  ①獲得高溫鐵液
  盡管鑄鐵件澆注的工藝溫度并不高,不同鑄鐵大多在1260℃~1400℃之間。但從獲得優質鐵液的觀點看,應有較高的熔煉溫度。高溫熔煉保證了高的出鐵溫度,fe、si、mn燒損少,爐況穩定,化學成分波動小。以發達國家為例,沖天爐內c的波動可控制在±0.05%,si的波動可控制在±0.1%.高溫熔煉,鐵液中的s、o、h、n及夾雜物都會減少,爐料的不良遺傳性將會減弱。
  沖天爐獲得高溫鐵液有三種方法:一是好的爐型,如兩排大間距,冷風+固定碳在85%以上的優質焦炭,出鐵溫度可在1480℃以上。二是富氧送風,此法簡便,調溫迅速及時,但受供氧條件的制約,局限性很大。三是熱送風,不同熱風裝置風溫由150℃至600℃不等,適于開爐時間較長的工廠使用。
  我國鑄造廠多數生產規模較小,因此在相當時期內,“方法一”將是主要的措施。冷風作業,沖天爐的熱利用率低,從可持續發展的戰略考慮,熱風沖天爐符合節能的國策,而且可結合著解決環境污染,滿足社會生態要求。隨著世界經濟一體化進程的發展,鑄造業必將重組、兼并,擴大規模,實行集約化生產,熱風作業將逐步擴大其應用范圍。采用熱風與否必須考慮的兩個問題是,是否有足夠的連續作業時間,以及一次性投入的多少和投資的回收期。
  利用爐氣物理熱的爐膽熱風,風溫在150℃~250℃,穩定在300℃以上的尚少。這種爐子配合中等以上品質(固定碳>80%)的焦炭,可得到1450℃~1500℃的鐵液。同時利用物理熱和化學熱的沖天爐,風溫在400℃~600℃,出爐溫度可超過1500℃。風溫在350℃以上,沖天爐有明顯的冶金效果,爐內氧化氣氛大為改善,爐渣活躍,渣中feo<3%,鐵液s低,爐內元素燒損減少,濕底作業時[si]有所增加。從我國工廠經濟實力考慮,應該著力開發高效、實用、經濟型的熱風沖天爐。
  除了優質焦和熱風外,含有cao的鑄造電石和特種碳化硅壓鐵加入爐內都有提溫的輔助作用。鑄造電石還是一種強脫硫劑;特種碳化硅壓塊作為爐料兼有增硅增碳和促進爐渣脫硫的功用。

鑄造材料

    ②穩定爐膛尺寸
  低質爐襯材料會帶來一系列不良的影響:爐襯侵蝕物污染鐵液;侵蝕物改變爐渣的物理化學性狀,從而影響爐子的順行和去硫效果;爐膛擴大,破壞熔煉的穩定性,開爐時間一長,后期會出現鐵液溫度下降,燒損增多,鐵液氧化的現象。
  開爐在8–12h時,應重視爐襯材料的品質,敷搗料濕度要小,搗打密度要大。封爐連續作業時,爐體與風口應進行水冷,爐身、爐缸采用高鋁磚、asc磚和asc搗打料。該類爐子的連續工作時間,視系統設計、爐襯質量和管理水平的不同,變動于1~6周。目前國內已有生產優質爐襯材料的廠家和經銷國外產品的公司。
  2.使用中頻感應爐
  近年來,作者走訪了長江三角洲、珠江三角洲和膠東地區,發現采用感應爐或與沖天爐雙聯的工廠不少。感應爐鐵液的質量高,常是國外采購商和國內主機廠指定的供貨條件。
  進入二十世紀九十年代,第三代晶體管模塊中頻爐取第二代傳統可控硅中頻爐而代之。這種爐子的特點是節電、熔化速度快、升溫迅速、操作簡便、工作可靠、對電網無干擾、功率因素高。有的還可以實現一臺熔化,另一臺保溫或預熱的一拖二操作。
  變頻中頻爐可滿足不同熔煉階段的不同工藝要求。當熔料時,用較高的頻率實現快速熔化;當增碳時,改用較低的頻率,增加鐵液攪拌力,加快增碳過程,從而達到縮短時間、節省電力的目的。有的爐子還能隨液面高度的不同自動調節功率。近期國外推出的寬爐體感應爐,可實現大料直接裝爐。
  3.不可忽視生鐵中的微量元素
  生鐵出廠一般只規定si、mn、p、s,對c無限量,微量元素則隨礦源而任其自然,不作檢測,底碼不清。我國生鐵中的微量元素有cu、cr、mo、v、ni、ti、sn、al、pb、bi、zn、as、sb等。其中cu、cr、mo、v、ni、并無害處,al視為中性,as、zn、pb有害,ti、sb、bi、sn為敏感元素,低于一定值有利,超過則有弊。
  一般而言,生鐵中的微量元素對普通鑄鐵件無關緊要,但對球鐵件和重要灰鐵件不可輕視。德國規定球鐵用生鐵微量元素總量σt≤0.0745%,日本為σt≤0.089%,要求ti不大于總量的50%.國內有資料提出球鐵用生鐵σt≤0.1%,其中ti<0.045%.有的外商,對鑄鐵中的ti有明文規定,鑄造廠應根據爐料配比情況,反算出對生鐵中ti量的相應要求。
  以前,有些工廠用某些生鐵時,出現過一些金相組織和鑄造缺陷的異常現象,這與生鐵的遺傳性不無關系。
  4.感應爐增碳
  感應爐若以廢鋼為主爐料,在爐內增碳生產合成鑄鐵,可得到鋼一般純凈的鐵液。由于沒有生鐵粗大石墨的遺傳和受孕能力優良,鑄鐵組織中的石墨具有細小和分布均勻的特點,球鐵的球化率高,低碳灰鐵易于得到a型石墨和珠光體基體,且壁厚敏感性減小。因為磷很低,大大降低了發動機件縮松滲漏的缺陷。
  增碳劑常用的有石墨質增碳劑(電極塊或優質天然石墨、類石墨)和碳質增碳劑(如冶金焦)。電極質地純,灰分<0.5%,s、n含量只有0.1%.選用天然石墨和碳質增碳劑時,應特別關注其灰分,s和n量,并防止受潮。增碳劑的吸收率,爐底加入(裝料)時為65~70%,鏡面加入時為75~80%.在一定程度上,回收率隨處理溫度的提高而增加,但高于平衡溫度后,因部分碳消耗于反應(sio2)+2c=[si]+2co,反而降低回收率。
  碳的熔點為3727℃,碳原子是通過溶解和擴散方式進入鐵液的,因此增碳劑的粒度和熔池的攪拌對于增碳過程十分重要。

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