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嚴(yán)抓4關(guān)鍵,解決15問題,掌握5方案,才能提高中頻爐熔煉鑄鐵的強(qiáng)度

發(fā)布日期:2022-03-17
一、感應(yīng)爐鐵液質(zhì)量控制的四個方面
  人們常說:“成分決定組織,組織決定性能。”這句話大體上是對的,但不夠全面。因為,過去一提化學(xué)成分,往往只是5元素和合金元素;除了成分因素外,結(jié)晶的控制對組織的形成亦很重要,比如與鑄鐵壁厚、鑄型條件有關(guān)的冷卻速度,結(jié)晶核心的預(yù)設(shè),石墨形態(tài)的走向等等。把冷卻速度的外因放在一邊,鑄鐵熔煉方面應(yīng)著力做到化學(xué)成分準(zhǔn)確、鐵液干凈、干擾元素少和石墨核心有布控等四個方面。
  1.鐵液化學(xué)成分要準(zhǔn)確穩(wěn)定
  把鑄造做強(qiáng),提高鑄件的競爭力,贏得鑄件定價的話語權(quán),性能穩(wěn)定達(dá)到客戶的要求非常重要。一時一事把化學(xué)成分做準(zhǔn),不算本事,始終準(zhǔn)確,穩(wěn)定生產(chǎn)才有水平。
  感應(yīng)爐比沖天爐的燒損少的多,但畢竟有燒失。應(yīng)當(dāng)盡量減少燒損,并減少燒損波動的因素。
  要特別提醒幾點:
  (1)凈料入爐好,爐料又臟又雜是大忌。
 。ǎ玻┎捎帽裙β蚀蟮臓t子,并輔以合理的裝料投料操作,以實現(xiàn)快速熔煉?s短熔解期,并防止?fàn)t底過熱尤其重要,因為氧化主要在鐵料的熔解階段。
  (3)鐵液過度過熱,分次出鐵和澆鑄拖沓都會引起成分的波動。
  (4)在弄清各種爐料成分的基礎(chǔ)上,要仔細(xì)計算配料。配料時務(wù)必把熔煉后期因“自沸騰”而引起的脫C量和增Si量考慮在內(nèi)。
 。玻畠艋F液
  凈化鐵液是指排除鐵液中的非金屬夾雜物和氣體。
  借電磁攪拌和“自沸騰”,感應(yīng)爐有較好的排渣除氣作用。如果爐料比較干凈,又認(rèn)真用除渣劑清渣,非金屬夾雜物不成問題,有無非金屬夾雜物從顯微檢驗中也容易發(fā)現(xiàn)。H、O、N氣體就不那么直感了。但其中溶解H,即[H],只要熔煉后期所用輔料不是潮濕的,[H]不會成問題,可保證[H]<2ppm。鑄件中產(chǎn)生針孔,是由鑄型或澆包中的水分造成的,不是[H]的過。熔煉中、后期由于[O]和[FeO]被C還原,感應(yīng)爐鐵液中的氧并不多。在生產(chǎn)灰鑄鐵時,有時甚至還要設(shè)法增O。所以除氣實際上是除N的問題。
  隨著我國廢鋼積存量的增加,感應(yīng)爐中廢鋼用量必然增加。多用廢鋼,不但降低爐料成本,還可以提高鑄鐵性能,一舉兩得。廢鋼的含N量高,此外多用廢鋼少用生鐵,必然要用增碳劑增C,增碳劑又會帶來一些N。所以[N]可能超標(biāo)(如薄壁件>100ppm,厚壁件>80ppm),致使鑄件中產(chǎn)生裂隙狀氣孔,對性能的穩(wěn)定性也不利。所以不要用含N高的廢鋼和增碳劑,除N需要采取附加措施,如吹A(chǔ)r。個別工廠借用鑄鋼經(jīng)驗,用LF爐精煉,生產(chǎn)純凈的鑄件。如果[N]不是很高,又無妨于機(jī)加工性能,則加Ti等使[N]生成TiN等,進(jìn)行固N(yùn)處理,則是簡捷的辦法。
  3.控制有害微量元素
  有害微量元素是通過異化石墨形態(tài),產(chǎn)生脆性相和影響基體組織等而起不利作用的,它們主要由某些地方生鐵和廢鋼帶來。控制有害微量元素的辦法,一是把好爐料關(guān),防止有害元素混入。二是采用鑄造用高純生鐵,稀釋有害微量元素含量。
  4.石墨核心的布控
  眾所周知,感應(yīng)爐鐵液的過冷傾向大,因此白口傾向大,收縮傾向大,影響切削加工性能。追根溯源是感應(yīng)爐的熔煉時間長,使生鐵及回爐料中帶來的石墨,殘存少或全部消溶了,而鐵液中某些SiO2之類可作為石墨外來核心的數(shù)量又不足,導(dǎo)致鐵液過冷傾向增大。
  解決的辦法有兩個方面。一方面是快速熔煉,特別是占熔煉時間70%的化清過程要快。后期過熱溫度不要過高(一般視不同情況取1490~1540℃),保溫時間不要過長。目的都是為了多保留些爐料中的細(xì)微石墨。另一方面更重要,就是如何用好增碳劑。前已述及,感應(yīng)爐用了較多廢鋼是需要增C的,應(yīng)選用晶型好的石墨增碳劑。如果增C量大,可以搭用一部分碳素增碳劑,在裝料期加,但要留一些石墨型增碳劑在化清后加。冶金型SiC,可以增C增Si,并起到石墨形核的作用,SiC是很受推崇的預(yù)處理劑。
  以上是爐內(nèi)石墨核心布控的思路,至于爐外的各種處理則另當(dāng)別論了
  二、感應(yīng)爐熔煉中15個常見問題及對策
  感應(yīng)爐工作中出現(xiàn)的問題很多,以下僅就若干常見問題作一介紹。
 。保?zé)龘p偏大
  感應(yīng)爐中Si、Mn、Cr等易氧化元素的燒損,多在3%~5%。燒損,鑄鐵化學(xué)成分波動,必然要引起一系列的組織和性能問題。元素?zé)龘p大,一般發(fā)生在熔清時間過長,又未注意造渣保護(hù)的時侯。若廢鋼用量大,輕薄料多,爐料帶水帶銹,問題更是加重。避免元素?zé)龘p過大的辦法是:
 。ǎ保t料盡量干凈,形狀不要枝叉,尺寸不能過大、過薄。
  (2)架料,并創(chuàng)造能快熔的條件。
 。ǎ常┤蹮捛捌谝皶r造渣,后期高溫下有熔渣覆蓋。充分發(fā)揮熔渣的保護(hù)作用。
 。ǎ矗┤绻S有切屑要利用,爐底可鋪一些,熔清向熔池分批添加一些。
 。玻F液中O偏高
  感應(yīng)爐沒有沖天爐的氧化性氣氛,而且由于鐵液中的[O]和[FeO]與[C]產(chǎn)生反應(yīng),使Fe受到了C的保護(hù),鐵液中的溶氧是不多的?墒侨蹮捄笃跒榱舜偈乖鯟劑溶吸,常調(diào)低電頻率以加強(qiáng)熔池攪動。如果“駝峰”過高,調(diào)頻時間過長,鐵液與大氣接觸幾率增加,被離解的O離子將進(jìn)入鐵液。熔煉后期添加料未經(jīng)烘烤,也會使[O]、[H]增加。近期,有業(yè)內(nèi)人士提出:在1500℃以上保溫,[O]不會降低,而是提高的觀點,可供參考。防止O偏高的辦法是:
 。ǎ保┤蹮捄笃谡{(diào)頻不要過度。
 。ǎ玻┖笃诓灰褂贸睗竦奈锪虾凸ぞ。
 。ǎ常┻^熱溫度不要過高,切忌高溫下長時間保溫。
 。常F液C量低于預(yù)期
  鐵液溫度超過平衡溫度,反應(yīng)SiO2+2C=Si +2CO向右進(jìn)行,造成鐵液降C增Si。所以配料時不能忘了補(bǔ)C。要掌握本廠的降C量,把C量如數(shù)補(bǔ)足。還要提醒一點,灰鑄鐵后期調(diào)整成分,要采取先Mn再C后Si的順序。

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