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                  感應電爐生產球鐵中爐料如何選擇?成分如何調整計算?

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                  人氣:-發表時間:2021-06-18 15:26【

                    感應電爐生產球鐵中爐料如何選擇?成分如何調整計算?


                    在球墨鑄鐵的傳統生產工藝中,一般使用10%左右的碳素廢鋼進行配料。本文只涉及在感應電爐內生產球墨鑄鐵時,提高碳素廢鋼使用比例后,生產過程中特別應注意的一些問題。

                    球墨鑄鐵的力學性能主要取決于化學成分、冷卻速度(鑄態球墨鑄鐵)和熱處理工藝。化學成分是內因、是根本,又是變數,幾乎每爐不一樣。因此,對化學成分必須加強檢測,認真調整,不宜采用“固定比例生產”。在化學成分中,碳當量尤為重要。特別是使用廢鋼作為主要爐料生產的球墨鑄鐵,因為增炭效率難以控制,碳當量波動較大,因而尤其要注意調整碳當量。

                  1.爐料的選擇

                  (1)廢鋼  生產球墨鑄鐵使用的廢鋼應為碳素廢鋼。其中不應含有阻礙石墨化的元素,如鉻。更不應含有反球化合金元素。廢鋼的塊度應有30%左右呈厚片狀,可以平放于爐內。

                  (2)增碳劑  ①優質焦炭。含硫量要低,塊度60~80mm,具有較高的強度,燒紅后不能一搗即碎。②廢電極塊。最好有一定長度,便于扦入鐵液中。

                  (3)生鐵  主要用來調整鐵液含碳量。希望使用wC>4%的高碳低硫生鐵。生鐵中的硅含量適當高一些較好,生產球墨鑄鐵可以少加硅鐵。

                  (4)球化劑、孕育劑  按傳統工藝使用,遵從各廠實際情況而定。


                  2.熔煉

                  熔煉工藝流程:焦炭塊+廢鋼→電極塊→提溫→扒出焦炭塊和電極塊→取樣分析含碳量→生鐵→回爐料→取樣分析Si、Mn→提溫→錳鐵+硅鐵→出爐→孕育+球化→澆注。


                  熔煉過程中的注意事項如下:
                  (1)焦炭塊裝于爐底,目的是要創造較長的焦炭塊在鐵液中的浸泡時間。焦炭塊用量是廢鋼的5%左右。廢鋼熔化50%左右,焦炭上邊應用厚片狀廢鋼遮蓋。也可以用60~80 mm的廢電極塊代替焦炭裝于爐底作增炭劑,含硫量更低,對獲得優質球墨鑄鐵更有利。
                  (2)廢鋼使用比例主要決定于增炭效率。開始使用此法生產球墨鑄鐵的廠家,以30%左右為好。提高了增炭效率之后,逐步提高廢鋼使用比例。過多的使用廢鋼,如果增炭效率不高,則影響最終產品的碳硅當量。
                  (3)廢鋼熔畢,扦入電極棒,適當提高爐內溫度,提高增炭效率。但是,爐溫過高,增加電耗,對爐襯也不利。
                  (4)預估含炭量夠高后,扒出焦炭塊和電極棒,取樣分析含炭量。
                  (5)根據分析結果,計算生鐵加入量和回爐球墨鑄鐵使用量。
                  (6)根據含硅量估算,決定是否可用回爐料補足鐵液總量。
                  (7)回爐料熔畢,取樣分析Si、Mn等合金元素的含量。
                  (8)適當提高鐵液溫度,按照分析結果補足合金元素,達到出爐溫后出爐前加入硅鐵。
                  (9)硅鐵熔至熔融狀態,立即出爐。
                  (10)球化、孕育、澆注照常規進行。

                  3.成分調整計算
                  眾所周知,球墨鑄鐵的力學性能主要取決于化學成分、冷卻速度(鑄態球墨鑄鐵)和熱處理工藝?;瘜W成分是內因、是根本,又是變數,幾乎每爐不一樣。因此,對化學成分必須加強檢測,認真調整,不宜采用“固定比例生產”。在化學成分中,碳當量尤為重要。特別是使用廢鋼作為主要爐料生產的球墨鑄鐵,因為增炭效率難以控制,碳當量波動較大,因而尤其要注意調整碳當量。

                  (1)計算生鐵加入量   根據分析含碳量計算生鐵的加入量。實際上,就是調整球墨鑄鐵的碳當量,使生鐵和廢鋼二者形成的熔液碳當量達到球墨鑄鐵所需要的碳當量。
                  生鐵加入量=廢鋼加入量×(球墨鑄鐵要求含碳量-分析含碳量)/(生鐵含碳量-球墨鑄鐵要求含碳量)

                  (2)回爐球墨鑄鐵加入量計算  回爐球墨鑄鐵的碳當量基本上是正常的,而且加入量不大。因此,回爐鐵加入后,整個爐內鐵液的含碳量是合格的。
                  回爐球墨鑄鐵加入量=爐料總量-廢鋼加入量-生鐵加入量

                  (3)含硅量估算  計算式如下:
                  含硅量≈〔(廢鋼+生鐵+回爐球墨鑄鐵加入量)×含硅量/爐料總量〕×100%≤原鐵液允許含硅量
                  估算出的含硅量過高時,少加適量回爐球墨鑄鐵,改用等量比例為9∶1的生鐵和廢鋼補足爐料總量。

                  (4)硅鐵加入量計算  計算式如下:
                  硅鐵加入量=〔爐料總量×(球墨鑄鐵要求含硅量-孕育增硅量-球化增硅量-分析含硅量)〕/硅鐵含硅量

                  (5)錳和其他合金元素加入量  計算式如下:
                  合金鐵加入量=爐料總量×(球墨鑄鐵要求合金含量-分析含量)/合金鐵中合金元素含量

                  上述計算中均不計燒損。這是因為感應爐中熔化球墨鑄鐵,各元素燒損不大,同時鐵也有一定燒損。如遇到特殊情況,則應注意燒損。

                  成分調整應用舉例:
                  使用1t感應電爐,生產珠光體球墨鑄鐵QT800—2,鑄件重1000kg。
                  控制化學成分為:wC=3.5%、wSi =2.5%、wMn=0.5%、wP<0.07%、wS<0.02%、wMg=0.03%~0.06%、wRE=0.02%~0.04%。
                  使用爐料成分如附表所示。

                  增碳后爐內“廢鋼液”含碳量為2.5%。
                  生鐵加入量=300×(3.5%-2.5%)/(4%-3.5%)=600(kg)
                  回爐球墨鑄鐵使用量=1000―300―600=100(kg)
                  估算含硅量=(300×0.3%+600×1.8%+100×2.5%)×100%=1.42%
                  如果球化劑增硅量為0.6%、孕育劑增硅量為0.4%,則原鐵液含硅量應為1.5%,高于估算含硅量。對此可以使用Z18鑄造生鐵調整碳當量,使用回爐球墨鑄鐵補足爐料總量。
                  出爐前分析含硅量為1.38%,含錳量為0.15%。
                  硅鐵加入量=〔1000(2.5%-0.6%-0.4%-1.38%)〕/75%=1.6kg
                  錳鐵加入量=〔1000(0.5%-0.15%)〕/65%=5.4kg

                  4.結語
                  在感應電爐生產中,我們用廢鋼生產QT800—2,強度在800~1000MPa,伸長率>4%。
                  目前市場上廢鋼很多,生鐵昂貴,優質生鐵更是奇缺。因此我們建議,有球墨鑄鐵生產任務的廠家,可以參考上述設想,“以鋼代鐵”生產球墨鑄鐵。

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