嚴抓4關鍵，解決15問題，掌握5方案，才能提高中頻爐熔煉鑄鐵的強度

發布日期：2022-03-17

一、感應爐鐵液質量控制的四個方面
　　人們常說：“成分決定組織，組織決定性能。”這句話大體上是對的，但不夠全面。因為，過去一提化學成分，往往只是５元素和合金元素；除了成分因素外，結晶的控制對組織的形成亦很重要，比如與鑄鐵壁厚、鑄型條件有關的冷卻速度，結晶核心的預設，石墨形態的走向等等。把冷卻速度的外因放在一邊，鑄鐵熔煉方面應著力做到化學成分準確、鐵液干凈、干擾元素少和石墨核心有布控等四個方面。
　　１．鐵液化學成分要準確穩定
　　把鑄造做強，提高鑄件的競爭力，贏得鑄件定價的話語權，性能穩定達到客戶的要求非常重要。一時一事把化學成分做準，不算本事，始終準確，穩定生產才有水平。
　　感應爐比沖天爐的燒損少的多，但畢竟有燒失。應當盡量減少燒損，并減少燒損波動的因素。
　　要特別提醒幾點：
　　（１）凈料入爐好，爐料又臟又雜是大忌。
　　（２）采用比功率大的爐子，并輔以合理的裝料投料操作，以實現快速熔煉。縮短熔解期，并防止爐底過熱尤其重要，因為氧化主要在鐵料的熔解階段。
　　（３）鐵液過度過熱，分次出鐵和澆鑄拖沓都會引起成分的波動。
　　（４）在弄清各種爐料成分的基礎上，要仔細計算配料。配料時務必把熔煉后期因“自沸騰”而引起的脫C量和增Si量考慮在內。
　　２．凈化鐵液
　　凈化鐵液是指排除鐵液中的非金屬夾雜物和氣體。
　　借電磁攪拌和“自沸騰”，感應爐有較好的排渣除氣作用。如果爐料比較干凈，又認真用除渣劑清渣，非金屬夾雜物不成問題，有無非金屬夾雜物從顯微檢驗中也容易發現。H、O、N氣體就不那么直感了。但其中溶解H，即［H］，只要熔煉后期所用輔料不是潮濕的，［H］不會成問題，可保證［H］＜2ppm。鑄件中產生針孔，是由鑄型或澆包中的水分造成的，不是［H］的過。熔煉中、后期由于［O］和［FeO］被C還原，感應爐鐵液中的氧并不多。在生產灰鑄鐵時，有時甚至還要設法增O。所以除氣實際上是除N的問題。
　　隨著我國廢鋼積存量的增加，感應爐中廢鋼用量必然增加。多用廢鋼，不但降低爐料成本，還可以提高鑄鐵性能，一舉兩得。廢鋼的含N量高，此外多用廢鋼少用生鐵，必然要用增碳劑增C，增碳劑又會帶來一些N。所以［N］可能超標（如薄壁件＞100ppm，厚壁件＞80ppm）,致使鑄件中產生裂隙狀氣孔，對性能的穩定性也不利。所以不要用含N高的廢鋼和增碳劑，除N需要采取附加措施，如吹Ar。個別工廠借用鑄鋼經驗，用LF爐精煉，生產純凈的鑄件。如果［N］不是很高，又無妨于機加工性能，則加Ti等使［N］生成TiN等,進行固N處理，則是簡捷的辦法。
　　３．控制有害微量元素
　　有害微量元素是通過異化石墨形態，產生脆性相和影響基體組織等而起不利作用的，它們主要由某些地方生鐵和廢鋼帶來。控制有害微量元素的辦法，一是把好爐料關，防止有害元素混入。二是采用鑄造用高純生鐵，稀釋有害微量元素含量。
　　４．石墨核心的布控
　　眾所周知，感應爐鐵液的過冷傾向大，因此白口傾向大，收縮傾向大，影響切削加工性能。追根溯源是感應爐的熔煉時間長，使生鐵及回爐料中帶來的石墨，殘存少或全部消溶了，而鐵液中某些SiO2之類可作為石墨外來核心的數量又不足，導致鐵液過冷傾向增大。
　　解決的辦法有兩個方面。一方面是快速熔煉，特別是占熔煉時間70%的化清過程要快。后期過熱溫度不要過高（一般視不同情況取1490～1540℃），保溫時間不要過長。目的都是為了多保留些爐料中的細微石墨。另一方面更重要，就是如何用好增碳劑。前已述及，感應爐用了較多廢鋼是需要增C的，應選用晶型好的石墨增碳劑。如果增C量大，可以搭用一部分碳素增碳劑，在裝料期加，但要留一些石墨型增碳劑在化清后加。冶金型SiC,可以增C增Si，并起到石墨形核的作用，SiC是很受推崇的預處理劑。
　　以上是爐內石墨核心布控的思路，至于爐外的各種處理則另當別論了
　　二、感應爐熔煉中15個常見問題及對策
　　感應爐工作中出現的問題很多，以下僅就若干常見問題作一介紹。
　　１．元素燒損偏大
　　感應爐中Si、Mn、Cr等易氧化元素的燒損，多在3%～5%。燒損，鑄鐵化學成分波動，必然要引起一系列的組織和性能問題。元素燒損大，一般發生在熔清時間過長，又未注意造渣保護的時侯。若廢鋼用量大，輕薄料多，爐料帶水帶銹，問題更是加重。避免元素燒損過大的辦法是：
　　（１）爐料盡量干凈，形狀不要枝叉，尺寸不能過大、過薄。
　　（２）架料，并創造能快熔的條件。
　　（３）熔煉前期要及時造渣，后期高溫下有熔渣覆蓋。充分發揮熔渣的保護作用。
　　（４）如果工廠有切屑要利用，爐底可鋪一些，熔清向熔池分批添加一些。
　　２．鐵液中O偏高
　　感應爐沒有沖天爐的氧化性氣氛，而且由于鐵液中的［O］和［FeO］與［C］產生反應，使Fe受到了C的保護，鐵液中的溶氧是不多的。可是熔煉后期為了促使增C劑溶吸，常調低電頻率以加強熔池攪動。如果“駝峰”過高，調頻時間過長，鐵液與大氣接觸幾率增加，被離解的O離子將進入鐵液。熔煉后期添加料未經烘烤，也會使［O］、［H］增加。近期，有業內人士提出：在1500℃以上保溫，［O］不會降低，而是提高的觀點，可供參考。防止O偏高的辦法是：
　　（１）熔煉后期調頻不要過度。
　　（２）后期不要使用潮濕的物料和工具。
　　（３）過熱溫度不要過高，切忌高溫下長時間保溫。
　　３．鐵液C量低于預期
　　鐵液溫度超過平衡溫度，反應SiO2+2C=Si +2CO向右進行，造成鐵液降C增Si。所以配料時不能忘了補C。要掌握本廠的降C量，把C量如數補足。還要提醒一點，灰鑄鐵后期調整成分，要采取先Mn再C后Si的順序。

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