中频感应电炉熔炼合成铸铁.doc

2005年第3期铸造设备研究

2005年6月RESEARCHSTUDIESONFOUNDRYEQUIPMENTJun.2005№3

收稿日期:2005-04-08

作者简介:周建辉(1973-),男,助理工程师,主要从事铸造技术工作。

?生产技术?

中频感应电炉熔炼合成铸铁

周建辉

(秦皇岛冶金机械有限公司,河北秦皇岛066004)

摘要:对中频感应电炉熔炼条件下,原材料的选择,化学成分的确定,孕育处理工艺进行了分析。确定

了利用废钢生产合成铸铁工艺。通过炉前热分析仪快速测定碳当量CE,达到稳定生产的目的。

关键词:感应电炉;合成铸铁;碳当量CE

中图分类号:TG23213文献标识码:B文章编号:1004-6178(2005)03-0038-02

目前,国内许多厂家都是采用冲天炉熔炼生产

灰铸铁件,生产技术工艺稳定,但是,能源消耗大,污

染严重。随着工业技术的不断发展,对于环境的保

护越来越重视,使用感应电炉生产的厂家逐渐增多。

我们结合实际制定出中频感应电炉熔炼条件下,稳

定可行的合成铸铁生产工艺。下面从化学成分、原

材料的选择及孕育处理工艺方面作一介绍。

1化学成分的选择

金相组织决定了灰铸铁的各种性能,而化学成

分的变化可以改变金相组织。选择合理的化学成分

是提高灰铸铁性能的途径之一,在普通灰铸铁中起

主要作用的是碳、硅两种元素。碳、硅是强烈地促进

石墨化的元素,可用碳当量CE来说明他们对灰铸

铁金相组织和力学性能的影响。根据不同牌号选择

不同的碳当量CE和碳、硅含量。锰是阻碍石墨化

元素,具有稳定渗碳体,细化珠光体的作用,同时在

铁液中参与脱硫、脱氧,为了便于炉前控制,锰含量

控制在0.6%～0.8%之间。磷、硫是有害元素,控

制在0.15%以下。

2原材料的选择

原材料直接影响灰铸铁的质量和生产过程的稳

定性。由于是采用中频感应电炉熔炼,冶金性能较

差,原材料应当干净、无锈、无杂质等。因此,生铁选

用铸造生铁Z18或Z22;废钢使用优质碳素废钢;回

炉料为必须经过抛丸处理去除表面型砂、渣子等。

用增碳剂补充铁液中的碳量,硅铁、锰铁调整铁液中

的硅、锰含量。

3增碳剂的选择

由于感应电炉熔炼,必须选择合适的增碳剂,不

同的增碳剂会影响铁液的含氮量,微量的氮能提高

力学性能,但过量则容易产生气孔缺陷。因此,选用

石墨电极碎块作为增碳剂,其成分要求如表1所示。

表1增碳剂的性能指标

粒度/mm固定碳/%灰分/%水分/%硫分/%N/%

1～6≥95≤1≤1≤1≤01001

增碳剂的加入方法采用随原材料一起加入和铁

液熔化后1400℃以上时加入相结合的方法。通过

长期计算与化学分析相对比可知,增碳剂的吸收率

可达85%～90%。

4熔化工艺选择

冲天炉熔炼时,废钢加入量少,加入废钢的目的

是降低碳当量,中频感应电炉熔炼的化学成分、温度

容易控制,废钢的加入量不受限制。因此,采用了以

废钢为主,加入部分回炉料、少量生铁以及适量的增

碳剂、硅铁、锰铁,合成灰铸铁的生产工艺。炉料配

比为:废钢40%～50%,生铁30%～20%,回炉料

30%及适量的增碳剂、硅铁、锰铁。

该生产工艺具有以下特点:

1)生铁用量少,减少了生铁的不良遗传性,降

低了生铁对铁液的影响。

2)使用大量废钢,减少了杂质含量,提高了铁

液的纯净度,对提高灰铸铁的力学性能非常有利。

3)由于废钢量的增加,铁液中的含碳量大幅度

下降,必须增碳。铁液增碳后,存在大量弥散分布的

非均质结晶核心,石墨晶核显著增多,促进石墨形

成。同时降低铁液的过冷度,白口倾向得到改善。

4)由于废钢量大,铁液熔化温度高,保温时间

长,容易引起脱碳。此外,因铁液直接与大气接触,

电磁搅拌又激烈,使铁液氧化加剧,导致铁液流动性

差,白口倾向增大,容易产生由于收缩而引起的各种

缺陷。因此,在熔炼时要加快熔化速度,缩短高温保

温时间,扒渣后及时加覆盖剂保温。同时在炉前用

热分析仪监测铁液碳当量CE的变化,必要时随时

补充碳量。

5)由于铁液成分和温度容易控制,可以随时调

整铁液成分和温度,也可以在包内实现大幅度增硅,

生产不同牌号或不同材质的铸铁,来满足生产需要。

5孕育剂的选择

为了适应生产工艺的要求,孕育处理的目的主

要是促进石墨化,减少白口倾向,增加共晶团数量,

控制石墨形态以获得A型石墨,改善灰铸铁性能。

因此,选择了硅—钡类复合孕育剂。采用包内冲入

法孕育,加入量为:0.4%～0.6%。

6检测与炉前控制

用湿型砂造型并浇注

r

a

0.01

,说明在a=0.01水平上显著相关。标准偏差S

=15122。