熔炼与铸造除气和脱氧方面的基础知识.docx

铸造生产主要小型中频感应电炉为主，电炉熔炼主要是合金重熔，电炉熔炼铸铁的工艺特点就在于铁液重熔后合金过冷度增大，同时过热温度较高，随之而来的铸铁质量控制遇到了新的问题。电炉铁水重熔后，所含的杂质物相比冲天炉要少，也就是说纯净度要高，在其凝固过程中缺少了异质结晶核心，凝固时的成分起伏和浓度起伏要弱些，这使得过冷度加大（这儿所谓过冷度是指相同成分的铁碳合金凝固时的实际温度超出沿稳定系结晶温度的那一部分），合金沿介稳定系凝固结晶的可能性加大，也就是结晶产物中 Fe3C(渗碳体)的含量增多，而冲天炉铁水由于含较多的异质核心，凝固结晶时沿稳定系发展的倾向大，在铁碳合金相图上，稳定系结晶的产物就是铁素体和石墨。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。一电炉铸铁炉料配比及合成铸铁在铸造行业，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.1、配料禁忌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%；2）、高比例废钢（尤其是船板）与含硫磷高的生铁搭配；3）、回炉料超过 40%（浇冒口、废铸件、铁屑）。2、配料优化组合（%）组成生铁废钢回炉料配比 A403030配比 B304030配比 C204040配比 D2050303、锰硫含量需要提高硬度时锰的含量可达 1.01.2%，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）。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。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。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。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，而比较适用于球铁二关于电炉灰铸铁增硫问题前面已经说过，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：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；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；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。针对上述问题，应对的措施是：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；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；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。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。某公司某日，用电炉熔炼 6 炉灰铁 HT300 铁水，浇铸液压阀 G03、G02等产品，经解剖内部组织发现大面积显微缩孔、缩松、缩裂，共 830 只全部报废（见附图）。检测布氏硬度 HBS241，化学成分 C3.27，Si1.78，Mn0.83，S0.087，P0.04。珠光体 98%，E 形石墨达 80%（A 型 20%），石墨长度 5 级。据有关人员研究分析，应是铁水材质出了问题。化学成分分析的结果，对一般的薄壁 HT300 铸件来说似乎是正常的，然而对于液压阀铸件（壁较厚）却出了问题。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