TA的每日心情 | 奋斗
2019-5-22 19:31 |
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电炉熔炼铸铁实战问答
$ h$ M" z) p) {, J# G' @, V. y 目前大多数中小型铸造企业，电炉炉工和配料工作的状况如下：6 i+ d$ z* U" X. \( t
1、炉工兼配料，在一些材质要求不高的工厂，直接由有经验的老工人自行配料并操作电炉，配料以经验为主，产品档次不高；. {; m0 j# B6 x! K! b7 o0 V) A! H$ Y
2、在比较正规一点的工厂，有专人配料，交炉工操作，当然炉工应有基本的熔炼知识，这其中有两种情况，一是配料人员不是科班出身，懂一点基本的计算，也是经验为主；二是正规专业学校出来，有理论基础并有较丰富的实践经验。
[( z$ e, {+ R5 Y; C 在上述不同情况下，铸件产品的性能、可靠性、安全性、寿命、经济性有很大差别。如果要提高企业产品的竞争能力，就要配备有相当水平的配料和熔炼人员。下面就配料熔化中的一些问题谈一点心得体会，有不妥之处请指正：8 v6 x( ~6 J/ V7 q8 d6 s y
$ {9 Z( Z* l- _5 Z. }! `6 F1、问：铸铁的配料只要根据不同的牌号，计算出所需化学成分就行了，对吗？) \" ?1 l/ l% Y+ Y
答：化学成分是铸铁牌号的基础，但化学成分相同的铁水，它的性能却会有很大差异，这是因为在相同成分条件下，生铁废钢和返回料的比例、熔化工艺（炉工操作和温度等）、孕育工艺，都对铸件的性能有很大影响。
5 B9 ^3 _8 o. N6 R2 r, i2、问：一般灰铸铁的熔化，入炉时只要称量好废钢和生铁，回炉料不必准确称量，估计差不多，或装满炉子就行，是吗？/ F/ L$ B: ]8 B1 D
答：炉中回炉料的误差，直到接影响到了废钢和生铁在炉料中的比例，也就变化了铁水的成分和质量，所以不准确地称量返回炉料是错误的。6 J$ z. Y* _3 r/ R
3、问：任何刚进厂的新生铁，我们按照供应商提供的成分计算出配料就可以了？
4 h- o3 y$ v# f1 E* K2 J" ?& Z答：一般供应商提供的成分可作参考，但不同的供货批次，成分有波动，最好在新的生铁开始使用时，按照标准方法取样化验，在配料使用中还要根据炉前数据进行验证和调整。
7 b: |4 F$ c8 Z" P- x% U4、问：电炉熔炼，各种不同牌号的灰铁回炉料可以混装，只要在做不同牌号时调整废钢加入量和硅铁合金加入量即可；行吗？9 B c3 {1 @! W; o
答：铸铁熔炼时，从碳硅分析仪可以读出铁水的碳硅含量，但不能读出或看出锰的含量，不同牌号的回炉料混装，不仅对碳硅的调整带来麻烦，最大的问题是锰的波动对铸件质量影响很大。
9 B8 R- Z* u) e8 W5 A- G6 Q' C5、问：根据书本介绍，高牌号孕育铸铁孕育剂的加入量一般是0.3－0.4%，加0.5%顶到天了，为什么有些企业孕育量高达0.6-1.0%呢？
' C M' C A: x; u) z% f( E答：原先书本介绍，高牌号孕育铸铁孕育剂的加入量是0.3－0.4%，那主要是指冲天炉熔炼，现在电炉熔炼，铁水过冷度增大，为消除过冷倾向，减少过冷石墨 的生成，需要加大孕育量。' B5 {) G; Z8 i* t! A
6、问：灰铁和球墨铸铁的孕育处理，由一次孕育发展到多次孕育，实践和理论分析都认为距离铸件开始凝固的时间越短，孕育效果越好，所以为提高铸件性能普遍实施二次孕育，对吗？
. w" L+ O8 ~. k答：一般来说二次或多次孕育适用于厚大件或厚薄不均匀的铸件，促使壁厚部位增加结晶核心，促进铁水同时凝固，而对壁厚相对均匀和薄壁的中小件，不宜实施二次孕育，否则增加铁水补缩的困难和产生孕育硅的偏析。( P: b/ ^' z. U' Q! e0 u
7、问：许多厂家用电炉熔炼高牌号灰铸铁，都把铁水中的硫含量选择控制在0.5-1.0%，一些书本和资料也如此推荐，但实践中却常发现气缩孔增多，为什么？' d6 \9 F; u" T' n
答：电炉熔炼高牌号灰铸铁需要铁水含有一定的硫量，用来形成硫化锰和其它硫化物作为结晶核心，但当铁水中锰含量在1%左右时，铁水化验出硫含量超过0.07%时，极易形成硫化锰铁渣反应气缩孔，大量的实践证明，铁水最终化验成分含硫量在0.03-0.05%最佳。/ ]3 ^. P: f8 c- B; C1 K
8、问：许多液压件生产厂家，为了保证HT300铸件的硬度，通常在铁水中配以高锰成分（有时高达1.3%），而为了保证加工性能再增加铁水中硅的含量（有时高达2.1），这种做法可行吗？
) f; }3 V" f# d& G答：这种配料方法一般硬度可以达到标准，但在铁水温度降低和铸型激冷的情况下，铸件收缩率增大，极易变硬，甚至产生白口。本人推荐含锰量不超过1.2%，含硅量不超过1.8%，并加大孕育量。同样的牌号，相同的质量指标，不同的配料，质量的稳定性不一样，成品率大有差别。( S* C1 F- a& K0 R5 c% V/ i
9、问：在铸铁生产中，有时用低牌号铁水浇注高牌号铸件，也有时用高牌号铁水浇注低调牌号铸件，这种处理对吗？- e* O6 |( t. W( j7 }* u! N& u' a; y
答：用低牌号铁水浇注高牌号铸件，涉嫌弄虚作假(如果客户默认降低牌号可行，能提高成品率)，用高牌号铁水浇注低调牌号铸件，也不妥，因铁水的机械强度和收缩性能不同，极易造成铸件报废。0 }: B9 J+ I1 T8 V j
10、问：对于薄壁铸件，配料时碳当量越高越好，这样可以不出白口，保证加工性能，对吗？- T# M2 Z- _" }+ x
答：铁水的碳当量要与铸件大小、壁厚和形状相配合，当碳含量超过共晶碳量成分时，并且硅量超过3.0%时，铸件凝固时极易产生石墨漂浮，导致铸件缺陷。& g! R8 A3 M: Z, ]- i" o$ q6 K
11、问：生产球墨铸铁时，一般要求浇注时间在15分钟内，超时则会衰退，为防止球化衰退多加球化剂可行吗？6 I/ a: \, c) k5 ?4 `
答：球墨铸铁的衰退，主要原因有两种，一是球化处理后铁水中的残留镁量和稀土含量偏低，二是孕育不足；通常都用增加球化剂量来保证球化防止衰退，往往忽略充分的孕育；球化剂加入量的多或少，可根据球化处理时的化学反应情况，以及三角试片或炉前快速金相分析来判断，而充分的孕育是延缓球化衰退的重要因素，球化和孕育处理得好，浇注20分钟可以不衰退。
& K. S5 G/ V7 |12、问：对于球化不良的铁水可以二次球化处理吗？( \$ M5 W8 E8 ^% ^# s9 X- R% ?# g
答：理论是可行的，实际生产时，一般情况下不需要，二次球化的效果并不好，因为二次球化时要铁水有足够高的温度，还要铁水的含硅量有允许增加的余地。通常在新产品开发时，调试球化剂的加入量，可以考虑做好二次球化处理的准备，在发现球化不良时（有经验的师傅可以根据球化反应情况及时判断出来），适当补加球化剂或倒包二次球化。对球化不良的铁水，最好的办法是分两部分回炉，搭配废钢和生铁，重新熔化。
6 L0 v% i7 w7 _) S' Y13、问：在熔化高牌号灰铸铁时，在配料无变化成分温度正常，造型工艺也一样的情况下，为什么有时铸件收缩率忽然增大，铁质偏硬？
: Y3 n2 @% h8 l" I答：原因之一是电炉的熔化速度过快（大功率变压器带偏小的炉体），如果高温下保持时间不足或没有保温阶段，此时就烧了急火饭，废钢和增碳剂没有充分熔合，过冷度加大，铁质偏硬；其二是当铁水完全熔化后，在调整铁水成分时补加了一定量的废钢、回炉料和增碳剂，刚熔化清后即出炉，缺少高温保持时间，等于烧了夹生饭，稀饭煮熟了，再加米，能不会夹生吗，这种铁质也就变硬了。
) n& T# k$ Z8 _- P9 O14、问：在电炉熔化灰铸铁时比在熔化球墨铸铁时增碳剂的吸收率低约5-10%，这是什么原因？
; [' J/ Q" B' U2 E! D: [8 C答：一般来说熔化灰铁用的废钢量比熔化球墨铸铁多（合成铸铁另讲），这时废钢用量大的炉料，在熔化过程中带入大量的氧，消耗了一定量的碳，使增碳剂在铁水中的吸收率下降，也就是说，增碳剂吸收率的高低与废钢用量有关。
6 }2 x% p; E$ N15、问：关于电炉熔化温度，有人认为不易过高，在1500-1540度就可以，温度过高会消化掉石墨核心，对吗?
/ I: N0 N( ?4 C答：电炉熔化铸铁，一般需要加入增碳剂，如果温度不高，或高温保持时间短，增碳剂中的石墨就不会被铁液充分吸收，这是其一，另一方面为了保证球化和孕育，还有二次孕育的质量，需要较高的铁水出炉温度。一般高牌号小件灰铁，需二次孕育的，出炉温度1580度以上，球墨铸铁小件出炉温度也要在1580度以上，对于大件灰铸铁和球墨铸铁温度可调整到1550度左右出炉。) v( D4 L7 O! Z8 Z
16、问：电炉熔炼厚大球墨铸铁件（单件重1吨以上，壁厚100以上），出炉温度和浇注温度如何掌握？
! k$ P* h7 v- _) y. p! @答：出炉温度1550度，浇注时进行随流孕育，浇注温度在1380-1400度，没有这样的浇注温度二次随流孕育剂不会充分吸收，而且球墨铸铁的二次渣不能及时上浮，铸件会产生渣孔和气孔缺陷。
) p( d( ?: R% V$ Z' f17、问：现在许多企业为节约成本和提高材料质量，熔制合成铸铁，有何见解？: v e1 n1 M" I2 D% s; ?
答：大量的研究和实践证明，合成铸铁是在使用电炉熔炼后出现的，冲天炉很难做到，合成铸铁更适宜生产球墨铸铁，而不太适应灰铸铁。灰铸铁配合成铸铁材料，当废钢加入量超过50%时，由于铁水中吸入大量的氧、氮、氢等气体，增碳困难，而且反复熔炼后，含硫量累计升高，铁水收缩量加大，铁渣反应气缩孔增多，铸件报废量增加；球墨铸铁由于球化剂中稀土镁的脱氧脱硫和沸腾去气作用，有效地抑制了增加废钢带来的负面影响。
+ g9 r* h3 l2 b9 e% d$ [18、问：铸铁配料中能否根据不同的牌号制定各自统一的配方，以达到稳定操作？0 M. w. G* {. a
答:如果企业产品相对固定，可以根据本单位的产品特点和技术要求，针对不同牌号制定相对不变的配料方案，在操作中只做微调。但这只是一种动态的平衡，许多质量问题在人、机、料、法、环五大要素发生细微变化时会产生，能及时捕捉这些细节，并用最简单实用的方法解决复杂的难题，这就是技术高手的水平。' B0 D7 J3 A) x3 m( v
19、问：铸铁材料的机械性能和铸件质量之间的关系如何？
0 C, O. U# L' \! ?答:铸件作为一种产品，其质量包括性能、可靠性、安全性、寿命、经济性五大要素。铸铁材料的机械性能是基础，但其它方面都要兼顾，尤其是铸件的缺陷决定了产品的可靠性、安全性、使用寿命，如果仅仅机械性能合格，而铸件内部有气孔、缩孔、渣孔，裂纹，还有金相组织不良等，那产品还是不合格。
: l8 M" j5 g1 p) W4 X7 }& m* p0 V20、问：铸铁配料的结果如何预测？
+ z$ s u- ^. N; {- _- _! R答：铸铁配料有两种境界，一种是打到哪儿，指到哪儿；另一种是指到那儿，打到哪儿。前者配料，强度或高或低，铸件硬了软了，这废品那废品，反复调整，终于成功；后者根据产品技术要求、验收标准，准确地配出所需材料，不仅达到机械性能指标，而且保证内部缺陷最少，加工性能优良，还要降低成本。
h& U9 I' X! A! I0 T( |/ ~以上纯属个人观点，欢迎批评指正。 |
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