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近年来,由于环保的要求,大多数小型冲天炉被小型中频感应电炉所取代,冲天炉由于使用焦炭等燃料,熔炼过程发生冶金反应,而电炉熔炼主要是合金重熔,冶金反应作用不显著。
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% b' H$ D1 Q. ]) l/ i% l 根据电炉铸铁的熔炼特点,要求铸造工作者在铸铁的成分选择、炉料配比、废钢用量、孕育工艺、增碳脱碳、增硫脱硫、球化工艺、蠕化工艺、温度控制、浇注工艺等许多方面需要更新观念,采取符合实际的手段来保证和提高产品质量。
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一、电炉铸铁炉料配比及合成铸铁' r1 X$ n! m2 N
8 P; g5 e- w+ C' W1 N7 }2 w 在铸造行业,人们常说,铸造材料的成分决定组织,组织左右性能;这句话其实并不全面。我们在生产实践中发现许多铸铁,在相同成分时,机械性能却有较大差异。铁水的质量除与其成分有关联外,还与炉料配比(生铁用量、废钢用量、返回料用量、合金加入量),熔化与出炉温度,孕育工艺等有密切关系。所谓合成铸铁,就是指配料中使用50%以上的废钢,通过增碳合成的方法制取的铸铁材料,因为需要较高的熔化温度,只宜在电炉中熔炼。目前合成铸铁主要有合成灰铁和球铁。通过大量实践,对于HT250、HT300等高强度灰铸铁来说,废钢左右强度、生铁影响组织.$ |; ]4 i: j) ~( b
- q E: ] V* V$ ` 配料禁忌
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(1)高比例废钢(尤其是船板)与高比例回炉料(浇冒口、废铸件、铁屑)搭配,合成灰铁的废钢加入量不宜超过50%;
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7 h; n/ c: F: @, @3 \ (2)高比例废钢(尤其是船板)与含硫磷高的生铁搭配。
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. Q5 U g0 z9 w) w" Z5 ]& M" [ (3)回炉料超过40%(浇冒口、废铸件、铁屑)。" Y( Z. A1 T# n
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配料优化
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6 g5 W; a/ [! n0 G' A 组合(%)组成 生铁 废钢 回炉料,
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$ ^& i3 {( T& j, b 配比A 40 30 30
+ q, {8 H/ F% C# N) z5 e% u+ r9 q: g
配比B 30 40 30
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配比C 20 40 406 g2 Z6 Y& y' O! d: l' j
+ [! X3 z7 b+ l/ N1 L
配比D 20 50 307 q% O5 O8 b# O8 y0 j; U
$ N1 t# l! X9 J2 D' z0 g: g 锰硫含量
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需要提高硬度时锰的含量可达1.0-1.2%,但不要求相应提高硫的含量(关于灰铁中的硫含量,另行分析)。, v9 @1 {5 ?/ \, \! G) V( {
0 G: I5 c* P; ~3 d5 Y 某公司为了节约成本,多用废钢,在两个月内试制合成高牌号灰铸铁,废钢用量一度达60%,有一段时间除加入废钢外另加回炉料和少量铁屑,最初质量不错,但一段时间后发现铸件批量缩孔、缩松和有白色硬斑,并且持续不断越来越严重。$ t# \ }7 ?7 W: D& e
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此缺陷成因:初步判断是铁水中MnS的含量过高而引起的铸件显微缩孔、缩松,MnS富集形成白色硬斑。这是由于高牌号灰铁HT300成分要求Mn含量较高(1%左右),加之废钢自身锰也高(船板中的16锰钢含Mn在1.6%),而废钢中的S以及回炉铁(包括铁屑)中的S和锰反应产生的MnS在炉料中的积累达到一定程度,就会产生过量,从而产生上述缺陷。# I! i3 M$ u4 c- ~) w& s
4 @7 U2 n7 d' C: _) p9 g# B" y 为了减少铁水中的MnS含量,一般用加入一定量的优质新生铁(低S低Mn)来调整,另外提高孕育效果,可使MnS细化,减弱其不良影响。
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$ E% Z+ ^$ B ^' }( {% ` 废钢加入量过大时,由于废钢熔点在1530度左右,而生铁和回炉料的熔点只是1230度左右,多用废钢增加了电耗,加大了铁水的过冷倾向,还吸附大量的氮气,一般来说合成铸铁工艺并不适用于灰铸铁,而比较适用于球铁
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二、关于电炉灰铸铁增硫问题" l+ O: ^ O% p3 G0 U% \
0 x8 K/ T1 b" ?$ m8 I/ i 前面已经说过,中频感应电炉熔炼铸铁工艺对比冲天炉熔炼,除了具有熔化温度高的优势外,却有不少缺点,主要有三个方面的问题:9 z1 x- J' a- I7 ?- j
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一是铁水过冷倾向较大,极易产生影响材料机械性能的D、E型石墨;) A5 M% }! I9 z5 X R8 M
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二是铁水纯净,异质结晶核心较少,导致孕育效果差,在同等成分条件下,铸件强度偏低铁质偏硬;+ f# H& y4 L0 d+ V
. m1 o; g! w/ l" j 三是收缩倾向较大,在高牌号灰铸铁中锰含量较高时,容易产生显微缩孔、缩松。5 Y. V g/ F' e, ?
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针对上述问题,应对的措施是:, G L! d# \9 w
, P8 Q7 |% p8 D 1、在熔化后期增加一个高温保持时间,尽可能使各种炉料熔化的铁水晶粒均匀,尤其是细化石墨;
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; z4 j9 g0 |+ a( i 2、适量增加外来异质核心(如硫化物),强化孕育效果,促进A型石墨的形成;
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3、控制高牌号灰铸铁的硫、锰含量及其比例,控制回炉料比例,达到合适成分。) ~4 X8 \5 e) Y" g ^( D6 P, T+ A
: \9 l# a3 f# V! O 这些措施,对不同结构的铸件产品是有差别的,需在实践中掌握。
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