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如何獲得高質量的鑄鐵件

  • 發布日期:2014-05-09      瀏覽次數:3202
    • 一.概述

      (一)解析鑄造生產全過程,其核心環節是熔煉合格的鐵水,注到合格的鑄型中成形,合格的鑄型主要保證鑄件的形狀和尺寸精度。合格的鐵水內在質量,是保證鑄件的使用性能,保證使用壽命,使用的可靠性。故鐵水的熔煉質量是鑄造生產過程中的關鍵環節。

      (二)鑄造行業,是一個跨冶金和機械,涉及專業面非常廣泛的行業,影響因素非常多,生產過程控制難度非常大。穩定生產質量,除嚴格控制進料外,實現生產過程自動化,zui大限度排除人為因素的干擾,用設備系統保證工藝過程的質量和穩定性,已是我國當前提高生產質量、提高生產效率、降低成本的有效措施。

      (三)隨著社會的發展和進步,人們環保意識的提高,對環保的要求也愈來愈高,應有相應的環保措施。以達到相應的環保要求。

      (四)在生產過程中,如何充分利用能源,節約能源。也是當前我們的重要任務之一。

      二.鑄件內在質量的控制技術參數分析

      鑄造生產是一個古老而新興的行業,也是機械行業重要基礎件行業。決定著機械設備的使用壽命和使用可靠性。通過數千年的生產實踐積累,科學研究,從宏觀認識深入到微觀理論,有了巨大的發展,不斷揭示鑄件生產過程中、穩定完成技術參數的控制,就可保證鑄件的使用性能,從而保證機械設備的使用壽命、使用的可靠性。

      要生產高質量的鑄件,首先就需要研究影響鑄鐵性能的因素,也就是如何提高熔煉鐵水的純凈度:如何獲得好的石墨形態;化學成分波動范圍的控制等,研究解決上述問題的技術控制參數;并研究采用什么熔煉方法達到目的。

      鐵水熔煉質量控制

      鐵水純凈度的控制:

      1.元素氧化燒損產生的氧化物夾雜物;

      2.熔解氧產生的熔煉性氣孔;

      3.硫含量的控制,防止硫共晶的產生;

      4.磷含量的控制,防止磷共晶的產生;

      5.限制微量元素含量在干擾量以下。

      鐵水熔煉過程控制:

      1.鐵水氧化的控制;

      2.消除石墨遺傳性,獲得良好的石墨形態;

      3.控制化學成分的波動范圍,獲得準確的化學成分;

      4.鐵水熔煉溫度的控制;

      5.*熔煉方法的選擇和相應的設備系統。

      (一)

      1.元素燒損及氧化物夾雜

      鐵水中的硅、錳元素的氧化燒損,是通過爐氣中的氧和二氧化碳吸附于鐵滴表面后熔入鐵水中。此時熔解氧為原子態。首先與鐵原子反應生成氧化亞鐵,由于硅、錳與氧的親和力大于鐵原子,硅、錳原子將生鐵原子從氧化七亞鐵中還原出來,自身被氧化形成硅、錳氧化物夾雜。

      *:鐵水的氧化只要產生在熔化帶。由于空氣中的氧在氧化帶已基本燃燒光。形成二氧化碳;故鐵水在熔化帶被氧化的氧原子主要由二氧化碳提供,減少熔化帶的二氧化碳量就能控制鐵水在熔化帶被氧化,由于二氧化碳遇紅熱焦炭被還原,是吸熱反應,故提高還原帶的爐氣溫度可減少爐氣中二氧化碳的含量,減少硅、錳燒損。故熱風沖天爐能有效控制元素氧化燒損。

      2.鐵水氧化行氣孔的產生與控制

      沖天爐鐵水中的熔解氧,一部分如上所述,與鐵水中硅、錳反應生成氧化物夾雜。

      a.一部分溶解氧在石墨表面吸附,氧化石墨生成一氧化碳氣。

      即:(C)石墨+[O]=↑

      b.當生成的氧化亞鐵于鐵水中的碳接觸時,碳還原氧化亞鐵,也是生成一氧化碳氣孔。

      (FeO)+(C)=↑+(Fe)

      高溫鐵水有利于氣泡上浮去除。這種熔煉過程中鐵水氧化生成的氣孔叫熔煉性氣孔,其特點時呈細小均勻的分布于鑄件斷面。

      3.鐵水含硫含量的控制

      在沖天爐熔煉過程中,焦炭中的硫將有60%進入鐵水中。如何控制硫進入鐵水,是沖天爐熔煉質量控制的重要任務之一。首先了解硫進入鐵水的過程,才能找到控制鐵水增硫的途徑。

      焦炭在風口區燃燒達到高溫時,焦炭中的硫呈氣體狀態逸出,在風口區與氧反應生成二氧化硫(SO2)氣體。隨著爐氣上升,與鐵料產生增硫途徑有二:

      a.當二氧化硫與尚沒氧化的潔凈金屬爐料表面或鐵滴表面吸附對,產生增硫反應:

      3[Fe+SO2]=(FeS)+2(FeO)+△F2……(1)

      b.對于已氧化的金屬爐料表面,有如下反應:

      10(FeO)+SO2=(FeS)+3Fe3O4+△F……(2)

      式中的氧化亞鐵包括上式反應生成的和爐渣中的。

      以上兩個放熱反應在沖天爐條件下都可以進行,但反應式(2)順向性比(1)大,故在金屬表面氧化嚴重時,增硫劇烈。試驗表明,金屬爐料的滲硫深度可達1~3mm。當鐵料原始含硫量為0.082%時,增層內硫量可達0.45%之多。由此可知,清除金屬爐料的鐵銹,可減少增硫。

      在沖天爐熔煉過程中能否創造條件脫硫呢?據脫硫的三大條件,即高溫、高堿度、低氧化性。這在一般沖天爐中時無法滿足的,只有在先進的熱風水冷沖天爐熔煉條件下,才能滿足上述條件。在熱風水冷沖天爐熔煉過程中,由于高溫、鐵水氧化性低,無爐襯,可造堿性渣,當鐵水在1500~1550℃,平均1530 ℃,爐渣堿度控制在1.7~2.3時,可穩定地將鐵水含硫量降到0.04%,在包中輔以脫硫措施或采用爐前連續脫硫,就可將硫控制在0.02~0.03%,充分滿足球鐵生產和轉爐煉鋼的需要。

      4.鐵水中磷的控制

      一般在沖天爐熔煉過程中磷基本上無大變化。磷量的控制主要是從金屬爐料控制。

      5.微量干擾元素,微量干擾元素應控制其含量在作用量以下。在熔煉過程中,高溫有利于低熔點干擾元素的氧化、燒損。其含量相應的減少。但控制主要從金屬爐料的選擇解決之一。在沖天爐熔煉過程中。