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鑄造講堂：熔煉鐵液質(zhì)量對(duì)鑄鐵件的影響

發(fā)布時(shí)間：2018/5/5 8:28:48 信息來源：本站編輯閱讀次數(shù)：4001次

在鑄造合金家族中，各類鑄造合金的發(fā)展取決于其優(yōu)勢(shì)的發(fā)揚(yáng)和劣勢(shì)的抑制。鑄鐵與鑄鋼、有色合金相比，鑄造性能較好，容易鑄出形狀復(fù)雜、壁厚不勻的鑄件而較少產(chǎn)生鑄造缺陷。因此，鐵液的利用率高，產(chǎn)品的適用面廣。此外，石墨鑄鐵還有一些與生俱來的，諸如減摩性、緩震性、切削性、疲勞斷裂性等方面的良好特性。
　　在材質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)中，提高鑄鐵的比強(qiáng)度、增加強(qiáng)韌性、消除內(nèi)在缺陷，對(duì)于減輕鑄件重量，延長(zhǎng)服役期，節(jié)約材料是非常重要的。為了保證鑄鐵性能的可靠性和穩(wěn)定性，首先必需有良好的鐵液質(zhì)量。

　　一　鐵液質(zhì)量的內(nèi)涵

　　鐵液質(zhì)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(shù)量、氣體溶量和爐外可造性等。

　　鐵液質(zhì)量的控制分為熔煉，爐前處理和過濾三個(gè)環(huán)節(jié)。以下?lián)褚?jiǎn)述之。

　　二　熔煉

　　　　1．沖天爐要上新臺(tái)階

　?、佟～@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(yōu)質(zhì)鐵液的觀點(diǎn)看，應(yīng)有較高的熔煉溫度。高溫熔煉保證了高的出鐵溫度，F(xiàn)e、Si、Mn燒損少，爐況穩(wěn)定，化學(xué)成分波動(dòng)小。以發(fā)達(dá)國(guó)家為例，沖天爐內(nèi)C的波動(dòng)可控制在±0.05%，Si的波動(dòng)可控制在±0.1%。高溫熔煉，鐵液中的S、O、H、N及夾雜物都會(huì)減少，爐料的不良遺傳性將會(huì)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(fēng)+固定碳在85%以上的優(yōu)質(zhì)焦炭，出鐵溫度可在1480℃以上。二是富氧送風(fēng)，此法簡(jiǎn)便，調(diào)溫迅速及時(shí)，但受供氧條件的制約，局限性很大。三是熱送風(fēng)，不同熱風(fēng)裝置風(fēng)溫由150℃至600℃不等，適于開爐時(shí)間較長(zhǎng)的工廠使用。

　　我國(guó)鑄造廠多數(shù)生產(chǎn)規(guī)模較小，因此在相當(dāng)時(shí)期內(nèi)，“方法一”將是主要的措施。冷風(fēng)作業(yè)，沖天爐的熱利用率低，從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略考慮，熱風(fēng)沖天爐符合節(jié)能的國(guó)策，而且可結(jié)合著解決環(huán)境污染，滿足社會(huì)生態(tài)要求。隨著世界經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的發(fā)展，鑄造業(yè)必將重組、兼并，擴(kuò)大規(guī)模，實(shí)行集約化生產(chǎn)，熱風(fēng)作業(yè)將逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。采用熱風(fēng)與否必須考慮的兩個(gè)問題是，是否有足夠的連續(xù)作業(yè)時(shí)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(fēng)，風(fēng)溫在150℃~250℃，穩(wěn)定在300℃以上的尚少。這種爐子配合中等以上品質(zhì)（固定碳>80%）的焦炭，可得到1450℃~1500℃的鐵液。同時(shí)利用物理熱和化學(xué)熱的沖天爐，風(fēng)溫在400℃~600℃，出爐溫度可超過1500℃。風(fēng)溫在350℃以上，沖天爐有明顯的冶金效果，爐內(nèi)氧化氣氛大為改善，爐渣活躍，渣中FeO<3%,鐵液S低，爐內(nèi)元素?zé)龘p減少，濕底作業(yè)時(shí)[Si]有所增加。從我國(guó)工廠經(jīng)濟(jì)實(shí)力考慮，應(yīng)該著力開發(fā)高效、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)型的熱風(fēng)沖天爐。

　　　　除了優(yōu)質(zhì)焦和熱風(fēng)外，含有CaO的鑄造電石和特種碳化硅壓鐵加入爐內(nèi)都有提溫的輔助作用。鑄造電石還是一種強(qiáng)脫硫劑；特種碳化硅壓塊作為爐料兼有增硅增碳和促進(jìn)爐渣脫硫的功用。

　　②　穩(wěn)定爐膛尺寸

　　低質(zhì)爐襯材料會(huì)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(xué)性狀，從而影響爐子的順行和去硫效果；爐膛擴(kuò)大，破壞熔煉的穩(wěn)定性，開爐時(shí)間一長(zhǎng)，后期會(huì)出現(xiàn)鐵液溫度下降，燒損增多，鐵液氧化的現(xiàn)象。

　　開爐在8–12h時(shí)，應(yīng)重視爐襯材料的品質(zhì)，敷搗料濕度要小，搗打密度要大。封爐連續(xù)作業(yè)時(shí)，爐體與風(fēng)口應(yīng)進(jìn)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(xù)工作時(shí)間，視系統(tǒng)設(shè)計(jì)、爐襯質(zhì)量和管理水平的不同，變動(dòng)于1~6周。目前國(guó)內(nèi)已有生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)爐襯材料的廠家和經(jīng)銷國(guó)外產(chǎn)品的公司。

　　2．使用中頻感應(yīng)爐

　　近年來，作者走訪了長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲和膠東地區(qū)，發(fā)現(xiàn)采用感應(yīng)爐或與沖天爐雙聯(lián)的工廠不少。感應(yīng)爐鐵液的質(zhì)量高，常是國(guó)外采購商和國(guó)內(nèi)主機(jī)廠指定的供貨條件。

　　進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代，第三代晶體管模塊中頻爐取第二代傳統(tǒng)可控硅中頻爐而代之。這種爐子的特點(diǎn)是節(jié)電、熔化速度快、升溫迅速、操作簡(jiǎn)便、工作可靠、對(duì)電網(wǎng)無干擾、功率因素高。有的還可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)熔化，另一臺(tái)保溫或預(yù)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(dāng)熔料時(shí)，用較高的頻率實(shí)現(xiàn)快速熔化；當(dāng)增碳時(shí)，改用較低的頻率，增加鐵液攪拌力，加快增碳過程，從而達(dá)到縮短時(shí)間、節(jié)省電力的目的。有的爐子還能隨液面高度的不同自動(dòng)調(diào)節(jié)功率。近期國(guó)外推出的寬爐體感應(yīng)爐，可實(shí)現(xiàn)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(guī)定Si、Mn、P、S，對(duì)C無限量，微量元素則隨礦源而任其自然，不作檢測(cè)，底碼不清。我國(guó)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。