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用廢鋼加增碳劑生產(chǎn)球墨鑄鐵—沖天爐熔煉的鐵液

作者: 2019年05月13日 來(lái)源:全球化工設(shè)備網(wǎng) 瀏覽量:
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用廢鋼加增碳劑生產(chǎn)球墨鑄鐵—沖天爐熔煉的鐵液南京麒麟科學(xué)儀器集團(tuán)有限公司和大家一起來(lái)分享下楊群收的“用廢鋼加增碳劑生產(chǎn)球墨鑄鐵—沖天爐熔煉的鐵液”。本文主要介紹了用廢鋼加增碳劑對(duì)實(shí)

用廢鋼加增碳劑生產(chǎn)球墨鑄鐵—沖天爐熔煉的鐵液

    南京麒麟科學(xué)儀器集團(tuán)有限公司和大家一起來(lái)分享下楊群收的“用廢鋼加增碳劑生產(chǎn)球墨鑄鐵—沖天爐熔煉的鐵液”。本文主要介紹了用廢鋼加增碳劑對(duì)實(shí)際工藝進(jìn)行研究,優(yōu)化操作程序,調(diào)整合金成分,合理的焙煉工藝和球化處理,生產(chǎn)出合格球墨鑄鐵件,降低了生產(chǎn)成本,筆者根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),對(duì)該工藝進(jìn)行總結(jié),以便同行參考借鑒。

    受焦炭?jī)r(jià)格不斷上升、環(huán)保以及用戶(hù)對(duì)鑄件質(zhì)量要求越來(lái)越高等因素的影響,電爐在很多地方已經(jīng)取代了沖天爐。又由于生鐵價(jià)格的不斷上升,廢鋼在社會(huì)上沉淀存留量較多而價(jià)格較低,所以這幾年廣泛的用廢鋼加增碳劑的方法生產(chǎn)球鐵及灰鐵。如果工藝操作正確,不但可以提高鑄件的綜合物理性能質(zhì)量,同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本。

    用電爐冶煉廢鋼加增碳劑生產(chǎn)鑄鐵件,盡管電爐便于化學(xué)元素含量的調(diào)整,而且主要元素可以調(diào)整到材質(zhì)要求的范圍之內(nèi),但是如果不采取有效的處理手段,生產(chǎn)出鑄件的質(zhì)量,確與用沖天爐生產(chǎn)出的鑄件質(zhì)量有較大差異。最主要的不同之處就是:用電爐熔化的鐵液,無(wú)論是廢鋼加增碳劑或者是用鐵屑作爐料,生產(chǎn)出的鑄件白口傾向大,硬度高而精加工困難。本文就此談?wù)勛约旱膶?shí)踐體會(huì)和認(rèn)識(shí)。

一、沖天爐和電爐熔煉出鐵液質(zhì)量的不同之處

    沖天爐是用焦炭作燃料,將固體的鐵塊和其它爐料,經(jīng)過(guò)預(yù)熱、熔化、過(guò)熱、還原,后鐵液經(jīng)爐底流入前爐缸,所經(jīng)歷的時(shí)間很短,大約10min左右,鐵液往往要在前爐缸中停留一段時(shí)間,在這段停留時(shí)間里,對(duì)金屬液的增核是有利的。雖然沖天爐的出爐溫度一般在1450℃左右,但是鐵液經(jīng)過(guò)過(guò)熱區(qū)的瞬間,爐溫約1700℃,盡管鐵液通過(guò)過(guò)熱區(qū)的時(shí)間很短,卻是以細(xì)小液滴通過(guò)的,能得到高溫過(guò)熱,有助于石墨溶于鐵液,消除新生鐵中粗大石墨片的遺傳性。鑄鐵中的主要元素碳,在熔煉過(guò)程中有一個(gè)燒損和吸收的減增過(guò)程,由于鐵液滴在灼熱的焦炭上,鐵液就吸收了焦炭中的碳原子,所以在整個(gè)熔化過(guò)程中,碳的吸收大于燒損,最終含碳量是增。同樣鐵液也會(huì)從焦炭中吸收部分硫。

在壓球化劑作球化處理

    在壓球化劑作球化處理之前,都要先燙包。由于沖天爐的熔化速度快,當(dāng)包球鐵澆注完畢后,再處理下一包時(shí),包內(nèi)溫度還很高,鐵水倒入澆包內(nèi)降溫少,所以再進(jìn)行球化處理時(shí),出爐溫度與電爐相比較可以稍低些,對(duì)球化處理質(zhì)量(球化劑的熔化及吸收、澆注溫度),影響不大或沒(méi)有影響。用電爐熔化鐵液,每爐熔化間隔時(shí)間約50-60分鐘,有時(shí)間隔的時(shí)間可能會(huì)更長(zhǎng)些,澆包散熱時(shí)間長(zhǎng),包內(nèi)溫度低,經(jīng)球化處理后,包內(nèi)鐵水溫度約下降80℃,冬天溫度下降的可能會(huì)更多,所以用電爐熔化鐵液處理球鐵時(shí),出爐溫度要比沖天爐的溫度高些。

二、用電爐熔煉鐵液對(duì)材質(zhì)性能的影響

    我們知道用電爐熔煉爐料,是由感應(yīng)圈經(jīng)導(dǎo)電產(chǎn)生磁場(chǎng),在爐料中產(chǎn)生電渦流,由電渦流發(fā)熱藉以熔化爐料。

對(duì)“自發(fā)晶核”的影響

    廢鋼的熔點(diǎn)比鑄鐵高,增碳劑的熔點(diǎn)更高,當(dāng)廢鋼在熔化過(guò)程中以及熔化之后,增碳劑被加熱緩慢的溶解和擴(kuò)散,增碳劑中的碳才能被鋼液侵蝕吸收。鋼液逐漸的變成鐵液,即常稱(chēng)之為“合成鑄鐵”。由于廢鋼熔化溫度高,鋼液變成鐵液之后的過(guò)熱溫度往往就高。在高溫下,鐵液中的碳易于被氧化成CO,因此有人認(rèn)為鐵液中的碳也是一種“氣體形成元素”。CO在鐵液中的溶解度很少,形成后即釋放于鄰近液面的大氣中。在生產(chǎn)實(shí)踐中我們會(huì)發(fā)現(xiàn),當(dāng)高溫鋼液倒入抬包后,抬包中有放射狀火花飛出(俗稱(chēng)賊花),即可能是高溫氧化的釋碳現(xiàn)象。

    電爐在熔煉鐵液過(guò)程中,具有電磁攪拌摩擦的特性。鐵液過(guò)熱溫度高、過(guò)熱時(shí)間長(zhǎng)、且又有感應(yīng)電流的攪拌摩擦,鐵液中微細(xì)的晶態(tài)石墨即自發(fā)晶核和外來(lái)結(jié)晶核心,都會(huì)逐漸溶于鐵液而消失;或浮經(jīng)液面與集渣劑粘裹在一起被挑出爐外。這樣,使鐵液中可在共晶結(jié)晶時(shí)作為石墨外來(lái)晶核的物質(zhì)大幅度減少。

    硫在鑄鐵中,尤其是在球墨鑄鐵中是有害元素。但有資料介紹說(shuō)①:當(dāng)含硫量小于0.06﹪時(shí),硫的一些有益作用就無(wú)法得到發(fā)揮。在鑄鐵中存在有細(xì)小而分散的硫化物夾雜,能在石墨的生核和成長(zhǎng)中起積極而有益的作用。用感應(yīng)電爐熔煉廢鋼加增碳劑的合成鑄鐵,其最終含硫量一般不會(huì)超過(guò)0.03%的。如果原鐵水的含硫量過(guò)低,球化劑中的鎂就無(wú)從與硫化合,過(guò)多的殘余鎂量不但阻礙石墨化,而且還會(huì)使鑄件產(chǎn)生縮孔、氣孔等鑄造缺陷。如果減少球化劑的加入量,綜合考慮又恐會(huì)影響到球化率。

    合成鑄鐵在感應(yīng)電爐中,因含硫量過(guò)低、過(guò)熱溫度高、電流的攪拌摩擦等因素影響,鐵液中石墨化的核心大幅度減少。②這種缺乏石墨化結(jié)晶核心的鐵液,過(guò)冷度很大,對(duì)孕育處理的回應(yīng)能力極差,很難通過(guò)常規(guī)孕育處理措施,使鑄鐵具有符合要求的微觀組織。因而即使化學(xué)成分含量完全符合要求,往往澆注出的鑄件硬度高,不便于機(jī)械加工。有資料介紹:硫從0.02%增加到0.06%,抗拉強(qiáng)度增加50MPa以上,即可提高一個(gè)牌號(hào)以上,硬度值即可增加HB20。進(jìn)一步增加硫到0.1%,強(qiáng)度值和硬度值變化不大,有此可見(jiàn)在灰鑄鐵中,硫控制在0.06-0.1%為宜(我廠生產(chǎn)的汽車(chē)制動(dòng)鼓,材質(zhì)是HT250,硫控制在0.07-0.09%)順便也談?wù)動(dòng)秒姞t熔煉“鑄鐵屑”,即便熔煉的鐵屑干凈無(wú)銹蝕,不需要高溫,過(guò)熱溫度并不是很高,但是由于電磁攪拌的摩擦作用以及碳、硅的燒損,如果澆注前不進(jìn)行元素調(diào)配和采取有效的孕育措施,生產(chǎn)出的鑄件同樣是硬度高。

用應(yīng)電爐熔煉對(duì)提高材感質(zhì)質(zhì)量的影響

    感應(yīng)電爐熔煉,鐵水溫度可升以提到1570℃以上,并可以在高溫狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間的保溫,在該溫度下,可以使原材料帶入的夾雜物,以及在熔煉過(guò)程形成的夾渣及夾雜物上浮至鐵液表面。對(duì)于廢鋼+增碳劑、尤其是粒子鋼+廢鋼+增碳劑+回爐料,這些爐料無(wú)論是廢鋼、粒子鋼或者是粒子鐵,大都是白口組織,白口組織具有較強(qiáng)的遺傳性,要消除遺傳性就需要適當(dāng)?shù)奶岣呷刍瘻囟?,增加保溫時(shí)間,才能夠比較好的凈化鐵液,減少鑄件缺陷。

    合金元素?zé)龘p量低,鐵水中錳、硅的燒損低于沖天爐熔煉。便于各元素的調(diào)控,能夠穩(wěn)定化學(xué)成分含量。

    生產(chǎn)球墨鑄鐵時(shí),含硫量過(guò)高將會(huì)直接影響到球鐵的質(zhì)量。如球化級(jí)別低下、材質(zhì)強(qiáng)韌性差、鑄件有夾渣等鑄造缺陷。用電爐熔煉鑄鐵時(shí)不存在有增硫反應(yīng)。

    用廢鋼+增碳劑生產(chǎn)合成鑄鐵,由于廢鋼的夾雜物含量低,成分穩(wěn)定,加增碳劑經(jīng)高溫熔煉之后,消除了爐料的遺傳性,鐵液的純凈度得到提高,同時(shí)增碳劑具有孕育作用,促使石墨化的效果更加穩(wěn)定突出,鑄件的基體組織晶粒會(huì)更加均勻、細(xì)化,所以生產(chǎn)出鑄件材質(zhì)的韌性和強(qiáng)度均得到提高。

配套爐前鐵水快速檢測(cè)設(shè)備

爐前碳硅分析儀系列產(chǎn)品.jpg

鐵水測(cè)溫儀.jpg

 

南京麒麟科學(xué)儀器集團(tuán)有限公司

檢測(cè)中心

2019年05月10日

 

 

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