冲天炉生产灰铸铁的心得和感受

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目前，冲天炉生产灰铁是比较传统的，相信目前大多数生产灰铁件的厂家还在使用冲天炉，虽然电炉的发展比较快，但从冶炼原理上来看，冲天炉的学问更大。本人从事冲天炉熔炼工艺3年，把自己的心得和想法说出来，希望大家多提意见，多多交流。如果我说的东西能对大家又少许的帮助，那是我最大的荣幸！
1．理论上的准备： 作为一名技术人员，要想深入了解冲天炉的熔炼原理，没有扎实的理论基础是不行的，我个人感觉，必须的先学好材料科学基础这门学科，不管你是搞铸造，焊接、热处理或是其他的金属加工工艺，没有这门学科作铺垫是不行的。要想深入铸造，就应该知道金属材料的各种性能，了解金属结晶特点、了解相和相变的概念及运用，了解金属的各种强化方式等，打个比方，为什么铸铁中加入合金元素就能使基体变化，为什么快速冷却能细化晶粒？这都和金属的结晶特点、和液态相变、固态想变有关。当然了，作为一名普通工人，可能觉得这有些吹毛求疵，但如果是一名技术人员，我想这方面应该多了解一些。
2．原材料的准备
冲天炉熔炼灰铸铁需要用到的几种基本的原材料是：生铁、废钢、焦炭、石灰石、硅铁、锰铁、孕育剂以及各种修炉用耐火材料，至于其他工序用到的木材、硅砂、煤粉、膨润土等，我就不多说了。目前市场上主流的生铁都是z14—z18的，价格在2300—2500之间，建议使用山西生铁（价格适中、质量中等），如果要求高，就是用本溪生铁或者是河南林州的生铁，这些都是低磷低硫的，价格也比较贵。论坛上不断看到有关于使用铁矿石直接投炉生产铸件的贴子，这其实不科学也不可取，也是对铸件质量的漠视！试想，如果都能用铁矿石生产又保证质量降低成本，还要费事的生产生铁干嘛？也有见到不少小厂为了降低成本，使用炼钢生铁的，这也不可取（不是不可以，是增加了质量控制的难度）。也看到有些厂家基本上只用生铁生产HT150获HT200，请问怎么调节成分，这样划算么？对于废钢，有条件的厂家应该使用单一废钢，如果废钢是低碳钢效果更好，尽量少使用合金钢（也不划算），废钢要注意块度，长度不要超过炉径的1/3，单块重量最要也不要超过批料的1/20，废钢厚度要大于6mm，如果有大量轻薄废钢，必须压块处理。目前市场上重废价格在2000左右。对于灰炉铁，尽量是使用自己的，一炉推一炉。不要看到废铁比废钢便宜就是用大量废机铁、犁铧、废机器什么的，有些甚至搞不清成分，含有大量铁锈。想想看，再便宜的废铁，估计也得1500左右一吨吧！如果因为材料原因废一吨铸件，值多少钱？大家可以算一算。对于焦炭，当然是固定碳含量越高越好，但好的焦炭价格也直线上升，普通的铸件用85%的焦炭就行了，太高了也没必要，但焦炭的块度要控制在炉径的1/10，做底焦的应该大些。石灰石可以就近采购，这个影响不大，CaO含量要大于50%，外观判断应该是越青越好。有条件的厂家可以选择电石（同时可以脱硫脱氧）。硅铁可以选择65的或者是75的，价格差别不锰铁可以选择高碳锰或中碳锰。块度两者最好控制在50mm左右，炉子大的可以适当放大。
3．修炉控制
修炉也是影响熔炼质量的最重要的一点，不要光看修炉脏和累，修炉前要详细了解炉子的类型、大小等，我觉得修炉过程中要控制好下列几点，①修炉材料，可以选择普通的粘土砖，有条件的可以选择高铝砖，这要根据铁水的温度和熔炼时间来选择，一般熔炼时间如在8个小时以内，用普通粘土砖就行。当然也可以用捣打料(有的称为“散料”)，这样会更便宜。到打料可以用耐火土参入焦炭粉、石英砂等，如果参入白泡石或红硅石粉，效果更好。注意耐火泥有硅质的，有铝质的。如果用捣打料，可不要太软，最好混成用手刚好涅到一块，但一掰就碎的程度。如果有条件，熔化带部位可以选择好一点的材料，炉缸和风口区可以选择一般的材料。②修炉尺寸，修炉尺寸根据炉子吨位不同而选择，可以查阅相关数据，但现在一般都是曲线炉膛，修炉时要参考当天的熔化量，炉膛可以适当放大和缩小，要不然就能造成穿炉事故或者熔化过慢。修风口时最好用作好的风眼棍，因为导风管的长度一般很短。③修炉缸，我个人感觉，修炉缸不能忽视，炉缸的形状和尺寸直接影响影响开炉效果，炉缸深了，铁水会增碳严重，因为炉缸区纯属增碳区，同时炉缸区没有氧气（如果不开渣口），焦炭不燃烧，这个区域过长铁水会降温。炉底形状要修成倾斜状，出铁口要呈内大外小的喇叭口。炉底厚度不要太薄，太薄了容易漏底。
．配料
配料也是熔炼过程中重要的环节。配料前，要先知道铁水牌号，然后根据各厂的特点选取需要的化学成分，有的地方可能3.3的含碳量就能达到HT250的强度，有的甚至3.0的含碳量，也无法达到250强度。因为各个企业熔炼的温度、原材料、控制手段等千差万别，具体配料还要因地制宜。理论的增碳公式公式为：C铁液 = C炉料÷2＋1.8，但我建议可以参考，但不要死搬这个公式，因为不同的冲天炉增碳不一样，增碳还有许多其它的影响因素。另外建议采取高硅低碳配料法，可以有效的减少白口，并一定程度的增加强度。熔炼过程中可以根据情况适当调整配料。此外，配料一定要结合成本控制，这样更有意义。
5．熔炼过程控制
熔炼过程主要控制什么呢？大家都知道冲天炉网状图有2个重要参数，一个是风量，一个是焦铁比（也可以称焦耗），这两个参数影响的结果是熔化率和铁水温度。通常，如果炉型不变，所需的风量有一个最佳值，这个可以根据焦铁比进行计算，教材中有相关的公式，但不同的冲天炉，实际需要的风量可能有误差，炉型差别、风管路程差别、焦炭质量差别、天气差别等都对合理的入炉风量有影响，实际生产中不要死扳公式，要看具体情况，如果风量过大，在不提高焦炭的情况下，会造成铁水氧化。风量过小，会造成温度和熔化率都下降。风量确定以后，影响最大的就是焦炭了，我个人认为焦炭的加入量出了影响温度外，还显著的影响了熔化率和铁水的含碳量，有人或许认为含碳量的控制主要在炉后配料，其他可以不管，其实不然，如果底焦控制不好，除了温度波动外，还会强烈的影响铁水的增碳。这一点可以从炉前的三角试片中反映出来。另外，熔炼过程中还要注意满料操作，这很重要。还要注意废钢块度的搭配，炉前及时放渣等。
6．其它
熔炼好的铁水，要及时孕育和浇注，浇注温度要控制在1350℃以上，太低了容易造成废品。孕育可以采用传统的75FeSi，颗粒根据浇包大小而定，一般在5~10之间。如果想提高孕育效果，也可以采用多元孕育剂，有抗衰退能力，品种多种多样。虽然HT250以下的铸铁不叫孕育铸铁，但我建议也可以稍微加一些孕育剂，好处多多。浇注过程中，要注意及时补浇。另外，开箱温度不要大于500℃，否则会影响材料的固态相变，使铸件变硬。