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中頻爐熔煉灰鐵,如何提高增碳劑的吸收率
對于中頻爐熔煉灰鐵,許多人都以為只要爐前控制住鐵水的化學成分和溫度,就能熔煉出優質鐵水,但事實并非如此簡單。
中頻爐熔煉灰鐵的重中之重是控制增碳劑的核心作用,核心技術是鐵水增碳。增碳率越高,鐵水的冶金性能越好。這里所說的增碳率,是鐵水中以增碳劑形式加入的碳,而不是爐料中帶入的碳。
生產實踐表明,在爐料配比中生鐵比例高,白口傾向大;增碳劑比例增大, 白口傾向減小。這就要求在配料中要多用廉價的廢鋼和回爐料,少用或不用新生鐵,這種采用廢鋼增碳工藝的鐵水中存在大量細小的彌散分布的非均質晶核,降低了鐵水的過冷度,促使了以 A 型石墨為主的石墨組織的形成。同時,生鐵用量的減少,也減小了生鐵粗大石墨的不良遺傳作用,而且灰鐵的性能也隨著廢鋼用量的增加而提高。在實際生產中就曾發現,在廢鋼用量約為 30%的情況下, 同樣用廢鋼、回爐料、新生鐵做爐料,在化學成分基本相同時,中頻爐熔煉的灰鐵比沖天爐熔煉的性能低,強化孕育效果也不明顯,這就是廢鋼用量少、增碳率低的緣故。由此足見增碳對于保證灰 鐵的熔煉質量、改善鑄鐵的組織與性能的重要性。
灰鐵的性能是由基體組織和石墨的形態、大小、數量及分布決定的,改變石墨形態是改變鑄鐵性能的重要途徑。相比而言,基體組織較容易控制,它主要取決于鐵水的化學成分和冷卻速度。但石墨形態卻不容易控制,它要求鐵水的石墨化程度要好。而奇怪的是只有新增碳才參與石墨化,爐料中的原始碳并不參與石墨化。
如果不用增碳劑,熔煉出的鐵水雖然化學成分合格,溫度也合適, 孕育也合理,但鐵水卻表現不佳:看似溫度較高,流動性卻不太好,縮孔、縮松傾向大,易吸氣, 易產生白口,截面敏感性大,鐵水夾雜物多。這些都是鐵水增碳率和石墨化程度低造成的。
碳在原鐵水中的存在形式主要為細小的石墨和碳原子,從細化石墨的角度考慮,原鐵水中不希望有過多的碳原子,其勢必會減少石墨的核心數,并且碳原子在冷卻過程中更易形成滲碳體,而細 小的石墨可以直接作為非均質形核核心。細化石墨、增加核心是實現鑄鐵高性能的關鍵,增大增碳 劑用量可以增加形核核心數量,進而為細化石墨打下堅實的基礎。
因此,在實際生產中應強調增碳劑的使用和增碳效果:
①增碳劑的吸收率與其 C 含量直接相關,C 含量越高,則吸收率越高。
②增 碳劑的粒度是影響其溶入鐵水的主要因素,實踐證明,增碳劑的粒度應以 1~4mm 為好,有微粉和粗 粒增碳效果都不好。
③硅對增碳效果有較大影響,高硅鐵水增碳性差,增碳速度慢,故硅鐵應在增 碳到位后加入,要遵循先增碳后增硅的原則。
④硫能阻礙碳的吸收,高硫鐵水比低硫鐵水的增碳速 度遲緩很多。
⑤石墨增碳劑能提高鐵水的形核能力,吸收率也比非石墨增碳劑高 10%以上,故應選 用低氮石墨增碳劑。
⑥增碳劑的使用方法推薦使用隨爐裝入法,即先在爐底加入一定量的小塊回爐 料和廢鋼,然后把增碳劑按配料量需要全部加入,上面再壓一層小塊廢鋼和生鐵,之后再邊熔化邊加爐料。
此法簡便易行,生產效率高,吸收率可達 90%。如果增碳劑的加入量很大,可以分兩批加 入,先加 60%~70%于爐底廢鋼墊層上,剩下的在繼續加廢鋼的過程中加入。在鐵水溫度 1400~1430 ℃時也可加增碳劑,目標是要把鐵水 C 含量增至達到牌號要求上限。
⑦增碳劑的加入時間不可過遲, 在熔煉后期加入增碳劑有兩方面不利:其一,增碳劑易燒損,碳吸收率很低。其二,后期加入的增 碳劑需要額外的熔化、吸收時間,遲緩了化學成分調整和升溫時間,降低了生產效率,增加了電耗, 而且有可能帶來由于過度升溫而造成的危害。
⑧鐵水的攪拌可以促進增碳,特別是附著在爐壁的石 墨團,如果不用過度升溫和一定時間的鐵水保溫,不易溶于鐵水,中頻爐較強的電磁攪拌對增碳有利。 
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