鑄造關(guān)于電爐灰鑄鐵增硫問題
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關(guān)于電爐灰鑄鐵增硫問題

除了具有熔化溫度高的優(yōu)勢外，卻有不少缺點(diǎn)，主要有三個(gè)方面的問題：

一是鐵水過冷傾向較大，極易產(chǎn)生影響材料機(jī)械性能的D、E型石墨；

二是鐵水純凈，異質(zhì)結(jié)晶核心較少，導(dǎo)致孕育效果差，在同等成分條件下，鑄件強(qiáng)度偏低鐵質(zhì)偏硬；

三是收縮傾向較大，在高牌號(hào)灰鑄鐵中錳含量較高時(shí)，容易產(chǎn)生顯微縮孔、縮松。

針對(duì)上述問題，應(yīng)對(duì)的措施是：

1、在熔化后期增加一個(gè)高溫保持時(shí)間，盡可能使各種爐料熔化的鐵水晶粒均勻，尤其是細(xì)化石墨；

2、適量增加外來異質(zhì)核心（如硫化物），強(qiáng)化孕育效果，促進(jìn)A型石墨的形成；

3、控制高牌號(hào)灰鑄鐵的硫、錳含量及其比例，控制回爐料比例，達(dá)到合適成分。

這些措施，對(duì)不同結(jié)構(gòu)的鑄件產(chǎn)品是有差別的，需在實(shí)踐中掌握。

化學(xué)成分分析的結(jié)果，對(duì)一般的薄壁HT300鑄件來說似乎是正常的，然而對(duì)于液壓閥鑄件（壁較厚）卻出了問題。此缺陷成因：初步判斷是鐵水中MnS的含量過高而引起的鑄件顯微縮孔、縮松、縮裂，也就是說鐵水中的S、Mn含量超出鑄件所適應(yīng)的范圍（對(duì)不同鑄件其成分量有差別）。

由于在熔煉中加入了一定量的增S劑，鐵水中的S、Mn含量積累達(dá)到一定程度，就會(huì)導(dǎo)致鐵水含S量超出鑄件自身正常凝固結(jié)晶的要求，從而產(chǎn)生此類缺陷。對(duì)策：停止加入增S劑，調(diào)整Mn的含量，保證HT300灰鐵的五元素的正常含量，附近的高強(qiáng)度覆膜沙廠家，調(diào)整后，缺陷全部消除。

在電爐灰鐵鐵水中通過加入增S劑形成一定量的MnS，作為異質(zhì)核心，提高孕育效果，這從理論來說是正確的，但是近年來大多數(shù)文獻(xiàn)資料所說，電爐高牌號(hào)灰鐵的含S量需控制在0.05-0.10%比較合適，然而許多工廠的實(shí)踐證明，當(dāng)含Mn量在1%左右時(shí)，若鑄件成分分析含S量超過0.05%，鑄件就開始產(chǎn)生縮孔缺陷，當(dāng)含S量超過0.07%時(shí)就會(huì)發(fā)生批量縮孔，這種現(xiàn)象如何解釋呢？

灰鑄鐵中的S有兩種存在形式，一種是單質(zhì)，另一種是化合狀態(tài)的MnS，灰鐵中起結(jié)晶核心作用的硫，主要是化合狀態(tài)的MnS，我們現(xiàn)在的化驗(yàn)手段（無論是化學(xué)分析還是光譜分析），都只能分析出鑄件和鐵水中單質(zhì)狀態(tài)的S，而以化合狀態(tài)（MnS）存在的S是化驗(yàn)不出來的。當(dāng)單質(zhì)S含量超過0.05%時(shí)，化合態(tài)的S含量就比較高了，此時(shí)的鐵水中：MnO+FeS=MnS+FeO，F(xiàn)eO+C=Fe+CO，或2FeO+C=2Fe+CO2

這時(shí)鐵水在凝固過程中就在析出CO或CO2的同時(shí)產(chǎn)生部分棕色的MnS粉沫，形成鐵渣反應(yīng)氣縮孔。只要具備一定的條件，這種氣縮孔，不僅在電爐鐵水也在沖天爐鐵水中發(fā)生。其實(shí)我們?cè)陔姞t熔化過程中，已經(jīng)增加了一部分硫，這些硫來自于：

1、由回爐的澆注系統(tǒng)帶來，澆注系統(tǒng)中的硫磷含量遠(yuǎn)高于鑄件中的含量；

2、生鐵中的硫，一般生鐵中的硫含量是不高的，而我們購買的普通生鐵上面都攜帶不同程度的爐渣（拉圾），我們是不會(huì)化驗(yàn)的，但這些拉圾卻含有較高的硫磷，會(huì)帶入爐內(nèi)；

3、廢鋼和生鐵等爐料的鐵銹，氧化鐵含量較高，進(jìn)入鐵水中會(huì)增加硫的吸收率。在這樣的情況下，如果我們?cè)傺a(bǔ)加硫化鐵來增S，就過分了。實(shí)際生產(chǎn)高牌號(hào)灰鑄鐵件時(shí)，鐵水中的單質(zhì)S控制在0.03-0.05%之間為妥。

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熔煉操作對(duì)爐襯使用壽命的影響
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熔化期金屬爐料能否順利熔化影響很大。裝料的松緊程度直接關(guān)系到爐料的熔化速度。為了快速加熱和熔化，裝料要力求緊密，但又要避免熔化過程中出現(xiàn)架橋現(xiàn)象，這樣會(huì)使下部已溶化的金屬液過熱，使金屬液吸氣和增加合金元素的燒損，延長熔化時(shí)間，高溫和劇烈的渦流會(huì)嚴(yán)重侵蝕爐壁，出現(xiàn)架橋和處理架橋?qū)t壁的損傷大。當(dāng)金屬液面過低時(shí)要特別注意加料，如果加入大塊料而電爐又輸入高功率，則底部將產(chǎn)生嚴(yán)重過熱加劇侵蝕，整個(gè)爐襯中以中下部承受的靜壓力Zui1大，溫度Zui1高，沖刷Zui嚴(yán)重。熔煉的金屬液達(dá)到適合的溫度和質(zhì)量要求之后應(yīng)停電出爐，這樣不但安全而且降低了能耗，還可以保護(hù)爐襯的下半部不致因過熱金屬液的沖刷而損毀。應(yīng)盡量縮短熔煉時(shí)間降低鋼液熔煉耗電。

可以采取7個(gè)措施來消除熔煉操作對(duì)爐襯使用壽命的影響

（1）開爐前應(yīng)再次仔細(xì)檢查電源柜、水冷、傾爐機(jī)構(gòu)等設(shè)備，以盡量減少由于設(shè)備故障而引起的停爐故障，特別是滿爐時(shí)的停爐(俗稱”座爐”)，此時(shí)應(yīng)盡量在鐵液凝固前修復(fù)開爐。否則，由于熱脹冷縮，受熱不均，爐襯將產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重影響爐襯壽命，導(dǎo)致爐襯早期漏爐事故的發(fā)生。

（2）熔煉第1爐鋼時(shí)，剛打好的爐襯，爐襯壁尚未完全燒結(jié)好，前幾爐要用較潔凈的金屬材料，盡量避免成份復(fù)雜，含鐵銹、油污較多的材料，特別是油浸廢鐵屑。因?yàn)槌煞輳?fù)雜，含較多鐵銹、油污，沒有清理的廢料、回爐料在高溫、高氧下形成的氧化物之間有復(fù)雜的穿插互溶作用，極易形成粘渣，并侵蝕爐襯，會(huì)使?fàn)t襯出現(xiàn)疏松而熔損。

緩慢加料，應(yīng)料少批多，隨熔隨加并扒清爐渣以減少熔渣。熔煉初期應(yīng)采用低功率熔煉，帶入的雜質(zhì)不但加大了能耗，而且也會(huì)給鑄件質(zhì)量帶來影響。每天熔煉完畢后倒空爐內(nèi)的鋼液，高強(qiáng)度覆膜沙參數(shù)指標(biāo)，密封爐蓋使其緩冷。

（3）熔化期爐料產(chǎn)生“架橋”現(xiàn)象對(duì)爐襯的使用壽命的影響Zui1大。出現(xiàn)“架橋”時(shí)，建平高強(qiáng)度覆膜沙，爐料與鋼液脫離，鋼液溫度會(huì)過熱到很高的溫度，嚴(yán)重影響爐襯的使用壽命，在處理“架橋”現(xiàn)象時(shí)，過重的振動(dòng)、錘擊都會(huì)使?fàn)t襯遭到破1壞。

注意爐料的搭配及時(shí)松料避免爐內(nèi)棚料，防止局部過熱以減輕對(duì)爐襯的局部劇烈浸蝕。

對(duì)嚴(yán)重粘砂、銹蝕的爐料應(yīng)清理干凈后才能人爐。先期應(yīng)加入塊度較小、銹蝕較輕的爐料，而對(duì)爐襯沖擊較大的大塊爐料應(yīng)在中后期預(yù)熱后緩慢加入，以減緩對(duì)爐襯的沖擊，特別是早期未完全燒結(jié)透的爐襯。

（4）由于廢鋼種類較多，（諸如：生鐵塊、改性生鐵、渣鋼、渣鐵、內(nèi)部回收廢鋼鐵、外購廢鋼鐵等。）爐料的體積和單重相差很大，加之廢鋼場地有限和生產(chǎn)節(jié)奏快。工人難以做到合理搭配，致使渣量波動(dòng)較大，溫度很不穩(wěn)定，故各工廠應(yīng)根據(jù)爐子的大小、廢鋼的實(shí)際情況與廢鋼堆放場地的實(shí)際，同時(shí)為防止裝入過多或過少造成渣量波動(dòng)大，來規(guī)范裝入制度：既廢鋼塊的塊度與單重。

（5）各種聚渣劑對(duì)爐襯使用壽命都會(huì)產(chǎn)生影響。

諸如高鈣質(zhì)、硅鈣質(zhì)聚渣劑在高溫的作用下會(huì)與爐襯材料發(fā)生反應(yīng)，嚴(yán)重地侵蝕爐襯基體。

（6）出鋼時(shí)，特別是鋼液不能一次出完，爐子卻不及時(shí)回位，爐溫不是處于保溫狀態(tài)而是處于高溫狀態(tài)下；使?fàn)t襯上半部一直處于高溫空燒和爐體下部處于局部電磁攪拌的情況下。將嚴(yán)重地、加速侵蝕爐襯。

（7）停止熔煉時(shí)，應(yīng)及時(shí)減少冷卻水流量，蓋上爐蓋．使?fàn)t襯緩慢降溫，減少對(duì)爐襯的熱沖擊，防止在冷卻過程中產(chǎn)生裂紋。

（3）采用新型輔助材料清潔金屬液和爐渣中的氧化物及雜質(zhì)：如脫氧采用多元素復(fù)合脫氧劑來代替單一元素脫氧劑。單一元素脫氧劑脫氧產(chǎn)物的熔點(diǎn)較高，在金屬液中以固態(tài)質(zhì)點(diǎn)存在，很難排出，也易粘附在爐壁上，而稀土元素，作脫氧劑雖然脫氧能力強(qiáng)，但其脫氧產(chǎn)物密度大也不易從金屬液中排除，而且稀

土元素還容易與硅質(zhì)和氧化鋁質(zhì)爐襯材料中的SiO2和Al2O3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，侵蝕爐壁。

多元素復(fù)合脫氧劑如硅1鋁鋇鈣脫氧能力強(qiáng)，脫氧后的產(chǎn)物是液態(tài)質(zhì)點(diǎn)容易上浮除去。金屬液中的多種溶渣化合物及多種有害的氣體，如果不能徹底清除造成了爐襯的粘渣，高強(qiáng)度覆膜沙生產(chǎn)廠家，也使鑄件形成各種鑄造缺陷，采用高質(zhì)量的除渣劑能夠?qū)⒔饘僖罕砻娴母≡宄蓛?，?duì)于混溶和懸浮在金屬液中的雜質(zhì)和氣體卻無法清除。

真空下進(jìn)行無渣冶煉時(shí)，爐襯的使用壽命大于非真空冶煉時(shí)的壽命，證明爐渣會(huì)使?fàn)t襯使用壽命下降。

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   球墨鑄鐵與灰鑄鐵的凝固方式不同是由球墨與片墨生長方式不同而造成的。

  在亞共晶灰鐵中石墨在初生奧氏體的邊緣開始析出后，石墨片的兩側(cè)處在奧氏體的包圍下從奧氏體中吸收石墨而變厚，石墨片的先端在液體中吸收石墨而生長。

  在球墨鑄鐵中，由于石墨呈球狀，石墨球析出后就開始向周圍吸收石墨，周圍的液體因?yàn)閣（C）量降低而變?yōu)楣虘B(tài)的奧氏體并且將石墨球包圍；由于石墨球處在奧氏體的包圍中，從奧氏體中只能吸收的碳較為有限，而液體中的碳通過固體向石墨球擴(kuò)散的速度很慢，被奧氏體包圍又限制了它的長大；所以，即使球墨鑄鐵的碳當(dāng)量比灰鑄鐵高很多，球鐵的石墨化卻比較困難，因而也就沒有足夠的石墨化膨脹來抵消凝固收縮；因此，球墨鑄鐵容易產(chǎn)生縮孔。

  另外，包裹石墨球的奧氏體層厚度一般是石墨球徑的1.4倍，也就是說石墨球越大奧氏體層越厚，液體中的碳通過奧氏體轉(zhuǎn)移至石墨球的難度也越大。

  低硅球墨鑄鐵容易產(chǎn)生白口的根本原因也在于球墨鑄鐵的凝固方式。如上所述，由于球墨鑄鐵石墨化困難，沒有足夠的由石墨化產(chǎn)生的結(jié)晶潛熱向鑄型內(nèi)釋放而增大了過冷度，石墨來不及析出就形成了滲碳體。此外，球墨鑄鐵孕育衰1退快，也是極易發(fā)生過冷的因素之一。

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