熔精煉添加劑

1、 鄭州維達(dá)鑄造材料有限公司 聯(lián)系電 姓名： 王 明 軍 手機(jī): 職位： 工 程 師鑄造熔煉精煉添加劑的研發(fā)意義及目的鑄造熔煉精煉添加劑的研發(fā)意義及目的n 鑄造行業(yè)是我國機(jī)械制造的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，在我國鑄造熔煉生產(chǎn)中，能源和材料的投入大約占生產(chǎn)費(fèi)用的50-65%，是機(jī)械工業(yè)的耗能產(chǎn)業(yè)，能耗占機(jī)械工業(yè)總能耗的20-60%，能源利用率為18-30%。n 我國每噸鑄件所需能源是工業(yè)發(fā)達(dá)國家的2-3倍，工業(yè)發(fā)達(dá)國家鑄造企業(yè)用于環(huán)保節(jié)能投資占整個(gè)鑄造的20-30%，而我國只占7-10%，鑄造行業(yè)開展環(huán)保節(jié)能減排工作，

2、必須從鑄造生產(chǎn)的源頭做起，即原材料的選擇和減少使用量，節(jié)約能耗，提高能源利用率到鑄造生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的廢棄物和有害氣體的排放，達(dá)到既節(jié)省原料、能源，又能實(shí)現(xiàn)“可持續(xù)發(fā)展“的目的。n 隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，鑄造行業(yè)通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率，但是因鑄件成品率低，渣孔、氣孔產(chǎn)生的廢品鑄件多而帶來的回爐重熔問題, 是鑄造生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)，采用先進(jìn)的熔煉工藝和熔煉輔助產(chǎn)品熔煉精煉添加劑來改善熔煉時(shí)間長，鑄件成品率低的狀況，提高金屬液的利用率，減少廢品鑄件多帶來的回爐重熔的能耗損失, 是解決鑄造熔煉的有效措施,成品率關(guān)系到生產(chǎn)效率，尤其對(duì)能源方面有著很大的影響，鑄件成品率低，無形中增加生產(chǎn)成本，大量

3、廢品件的回爐重熔，再次消耗能源，使企業(yè)的生產(chǎn)成本累積增加，為此, 鄭州維達(dá)鑄造材料有限公司研發(fā)生產(chǎn)的新型專利產(chǎn)品, 熔煉精煉添加劑能給鑄造企業(yè)帶來新的希望。鄭州維達(dá)鑄造材料有限公司 聯(lián)系電話 熔煉精煉添加劑無毒無味，能有效降低熔煉中出現(xiàn)的煙塵煙霧，減少熔煉中產(chǎn)生的有害物質(zhì)對(duì)人體的危害，凈化爐前工作環(huán)境, 有利于爐前操作，有利于節(jié)能減排，有利于保護(hù)環(huán)境。一、鑄造熔煉精煉添加劑的包裝規(guī)格返回包裝規(guī)格 2kg 1kg 0.5kg三種規(guī)格n 鑄造熔煉精煉添加劑在生產(chǎn)中的應(yīng)用n 鑄鋼、鑄鐵在熔煉過程中一直到合金液在鑄型內(nèi)凝固之前，合金液中有大量的非金屬夾雜物，這些夾雜物的來

4、源主要有兩個(gè)方面，一是:金屬爐料帶入的, 二是:熔煉過程中冶金反應(yīng)的產(chǎn)物;如圖: 金屬液內(nèi)夾雜物的來源一是：金屬爐料帶入的。如：金屬爐料表面的粘附物 二是：熔煉過程中冶金反應(yīng)的產(chǎn)物包括兩方面鐵銹、油漬、各種雜物的粘附廢鑄件、澆冒口、回爐鐵粘附的型砂一是; 合金液內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)生成的sio22(feo) + (si) = (sio2)s + 2fel二是; 合金液或爐料與爐壁材料發(fā)生的反應(yīng)2(cao) + (sio2)s = 2(caosio2) n 合金液中的非金屬夾雜物，比重輕，大部分在冶煉過程中聚集上浮到合金液表面后被拔除，少部分殘留在合金液內(nèi)，顆粒大的在鑄件內(nèi)形成渣孔，導(dǎo)致鑄件報(bào)廢，顆粒小

5、的在鑄件凝固后形成微觀夾雜物,降低鑄件的綜合機(jī)械性能。n 各種夾雜物殘留在金屬液內(nèi)是有害的，即使是以渣的形式被扒除，若渣多.量大也是有害的，有害程度主要包括三個(gè)方面;n 合金液中非金屬夾雜物主要有;各種氧化物、鹽類、主要是以硅酸鹽據(jù)多，還有少量的硫化物等。表一是簡單化合物及其主要的物理性能，表二是幾種復(fù)雜化合物及其主要的物理性能 夾雜物有害程度 一是; 渣量大,夾雜物殘留在金屬液內(nèi)的幾率就多,影響鑄件綜合機(jī)械性能的內(nèi)在質(zhì)量就增多 二是; 夾雜物影響合金的導(dǎo)磁、導(dǎo)電，使金屬爐料熔化速度變慢,導(dǎo)致熔化能耗增加 三是; 過量的夾雜物被加熱熔化要吸熱，同樣導(dǎo)致合金熔化能耗的增加表一、常見化合物的主要物

6、理性能 表二、幾種復(fù)雜化合物及主要物理性能 氧化物 密度（g/cm3)熔點(diǎn)(0） 氧化物 密度（g/cm3)熔點(diǎn)(0） 氧化物 密度（g/cm3)熔點(diǎn)(0） cao 3.32 2530 na2o 2.27 860 tio2 4.24 1840 mgo 3.50 2650 sio2 2.23- 2.65 1710-1723 v2o5 4.87 1977 mno 3.36 1580 k2o 2.31 1038 p2o5 2.39 feo 5.90 1400 al2o3 3.96 2050 fes 4.6 1193 化合物密度（g/cm3)熔點(diǎn)(0） 復(fù)雜化合物密度（g/cm3 熔點(diǎn)(0） mnos

7、io2 3.72 1291 2feosio2 4.32 1205 2mnosio2 4.04 1345 al2o3sio2 3.05 1487 mnoal2o3 4.23 15603mnoal2o33sio2 4.18 1195n 合金液中的非金屬夾雜物含量較多的是sio2 . al203 . cao 等，它們的熔點(diǎn)很高，在鑄鐵、鑄鋼 熔煉的溫度范圍內(nèi)難以熔化，顆粒又小，所以很難上浮。當(dāng)這些氧化物與合金液中或有意向合金液中加入的某些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成復(fù)合鹽，構(gòu)成多種氧化物組成爐渣，熔點(diǎn)就大大降低,密度也明顯下降，顆粒變大,容易上浮。n 表三為沖天爐爐渣的典型成分，酸性渣熔點(diǎn)在1300-1350

8、,密度小于3g/cm3 ,堿性渣熔點(diǎn)略高一些。表三沖天爐常見的爐渣的成分范圍n 降低非金屬夾雜物的數(shù)量以及對(duì)已經(jīng)生成的夾雜物最大限度地快速排除，是合金熔煉及合金液處理的一項(xiàng)重要任務(wù)。熔煉精煉添加劑基于這種目的而研究開發(fā)生產(chǎn)的一種新型鑄鐵，鑄鋼熔煉精煉的添加劑，經(jīng)過實(shí)際使用，該產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)和作用。 爐渣成份（%） 酸性渣 堿性渣 爐渣成份（%） 酸性渣 堿性渣 sio2 45-55 20-35 feo 2-5 2 cao 20-30 35-50 mno 2-10 2 al2o3 5-15 10-20 p2o5 0.1-0.6 0.1 mgo 1-5 10-15 fes 0.2-0.8 1-5

9、 鑄 造 熔 煉 精 煉 添 加 劑 的 作 用 及 特 性 熔煉精煉添加劑熔點(diǎn)低，熔融狀態(tài)呈堿性，減少熔煉架橋，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。 熔煉精煉添加劑能加快合金的熔化，降低熔化能耗，節(jié)省用電量，減少電能耗損 凈化鋼（鐵）液，減少渣孔、氣孔，提高鑄件成品率及鑄件的綜合機(jī)械性能 球墨鑄鐵使用可降低球化劑的加入量，增加石墨球數(shù)量，石墨球分布更均勻，其圓度更均衡 爐內(nèi)使用，軟化爐渣，減少爐壁掛渣侵蝕，提高爐襯使用壽命10-15%，降低生產(chǎn)成本 提高鋼（鐵）液流動(dòng)性，澆鑄中可以適當(dāng)降低澆鑄溫度，澆口處可不再使用陶瓷過濾器、過濾網(wǎng)片。熔煉中可有效降低煙霧煙塵及有害氣體對(duì)人體的危害，有利于保護(hù)環(huán)

10、境。 熔煉中可有效提高合金的還原量，同等熔煉料能增加鋼（鐵）液的熔融量，提高經(jīng)濟(jì)效益。n 一、熔煉精煉添加劑熔點(diǎn)低，熔融狀態(tài)呈堿性。n 熔煉精煉添加劑的成份:如表4表4 熔煉精煉添加劑成份范圍n其他包括：te0、dyo等n 顯然，這種以各種氧化物組成的熔煉精煉添加劑呈堿性。堿性的提高是靠增加低熔點(diǎn)的na2o、k2o（ na2o的熔點(diǎn)約860，沸點(diǎn)1100，k2o的熔點(diǎn)約891，沸點(diǎn)1170），而不是靠增加高熔點(diǎn)的cao（熔點(diǎn)約2530）。遇熱后，熔煉精煉添加劑中的na2o迅速熔化、氣化，能加快cao、sio2，al2o3等高熔點(diǎn)氧化物的結(jié)合，生成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，像2caosio2、2mnosi

11、o2、2feosio2、3mnoal2o33sio2等構(gòu)成低熔點(diǎn)的爐渣。就是說，熔煉精煉添加劑在合金液中呈熔融狀態(tài)，能迅速吸附合金液中的非金屬夾渣物，構(gòu)成復(fù)雜化合物，熔點(diǎn)降低，密度下降,顆粒變大上浮,然后被扒除。 組成成份 cao na2o k2o sio2 al2o3 fe2o3 tio2 其他 含量比例（%） 8-22 10-24 1-9 2-11 1-10 1.5-9 0.5-3 少量。n扒除。n 冶金上，把這種利用熔融渣凈化合金液的操作稱為渣洗。市場上銷售的聚渣劑也是多種氧化物組成的，多數(shù)呈酸性，熔點(diǎn)高，在合金液中熔化慢，顆粒又小，對(duì)合金液中非金屬夾渣物的吸附性差，夾雜物不易上浮，其作

12、用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如我們研究開發(fā)生產(chǎn)的熔煉精煉添加劑。n 二、加快合金的熔化，降低熔化能耗，提高生產(chǎn)效率。 n 中頻感應(yīng)電爐熔煉的時(shí)候，熔煉精煉添加劑放置于爐料的中間位 置，爐料被感應(yīng)加熱，熔煉精煉添加劑中低熔點(diǎn)的na2o等迅速熔化，氣化，熔融或汽態(tài)的na2o迅速充填到爐料的間隙當(dāng)中，沖洗爐料表面，并迅速發(fā)生反應(yīng)：（2na2o + sio2 = 2na2osio2），這個(gè)反應(yīng)能加快爐料表面的粘附物，夾雜物等雜質(zhì)迅速從爐料表面脫離，爐料表面干凈有利于金屬的導(dǎo)磁、導(dǎo)電;表面干凈的爐料也容易被加熱軟化，是熔煉過程中大幅度減少爐料在熔化當(dāng)中產(chǎn)生的搭棚、架橋，這些都能夠促使?fàn)t料熔化速度的加快，熔化時(shí)間的縮短，達(dá)到

13、節(jié)能的目的。 回爐料表面的粘附物及夾雜物的數(shù)量越多，或者是加入的碎料比例越大、或者是加入的鐵屑比例越大，這種作用的效果就就越明顯。n 三、減少渣孔、氣孔，提高鑄件成品率n 合金熔煉過程中，合金熔液中不可避免的有很多非金屬夾雜物，這些夾雜物的聚集上浮，然后被扒除，就能減少其危害性。非金屬夾雜物上浮的快慢取決于渣的上浮速度，合金液中夾雜物的上浮速度的計(jì)算方式為:n 式中： 重力加速度 =合金的粘度 =合金、夾渣物的密度。分析v的計(jì)算式，影響v最大的因素是r ，其次是 夾，v與r的平方成正比，即合金液中，渣的顆粒增大1倍， 上浮速度就增大4倍。對(duì)于鑄鐵還是鑄鋼式中的 合變化不大，所以 夾越小， 合

14、- 夾就越大，所以 夾越小， 合 夾就越大，即v就越大。前面的分析表明：使用精煉添加劑的操作，能促使簡單化合物變成復(fù)雜的鹽，形成爐渣，即渣的顆粒變大，密度變小，這些都是有利于渣的上浮，排除，結(jié)果合金液中殘留下來的渣大幅減少，最終降低鑄件產(chǎn)生渣孔的機(jī)率。）（夾合-rg922v夾合gn 合金粘度的大小表示合金液內(nèi)的固體顆粒的內(nèi)摩擦力的大小。殘留在合金液中的非金屬夾雜物顆粒越大、越多，合金液的粘度就越大, 換句話說，合金液的流動(dòng)性越差，越不利于合金液中的氣體及非金屬夾雜物的排除。使用精煉添加劑的操作，添加劑中低熔點(diǎn)、低沸點(diǎn)的物質(zhì)，能促使非金屬夾雜物的迅速變大上浮，是殘留在合金液中非金屬夾雜物及有害氣

15、體減少,結(jié)果，在同樣的溫度下，合金液的流動(dòng)性就增強(qiáng)，這就非常有利于合金液中氣體的排除，降低了因氣孔而造成的廢品。渣孔氣孔數(shù)量的減少，提高了鑄件的成品率及鑄件的綜合機(jī)械性能。n 四、 球墨鑄鐵使用，降低球化劑的加入量、增加石墨球數(shù)，石墨球大小，分布更加均勻。n 球鐵生產(chǎn)中，鐵液的熔煉方式?jīng)Q定了鐵液的含硫量。一般沖天爐熔煉時(shí)，鐵液的含硫量在0.05%0.08%之間；電爐熔煉時(shí)，鐵液的含硫量在0.02%0.04%之間。當(dāng)熔煉方式一定，即鐵液含硫量一定，球化劑的牌號(hào)即球化劑的成分一定時(shí)，球化劑的加入量直接和球化處理溫度及鐵液的含硫量有關(guān)，當(dāng)球化處理溫度也一定的時(shí)候,球化劑的加入量僅僅與鐵液的含硫量有關(guān)

16、，鐵液的含硫量越高,球化劑的加入量就越大。如表5：n n 表5.鐵液的含硫量與球化劑的加入量n 精煉添加劑呈堿性，加入鐵液后，添加劑中的cao、na2o與鐵液內(nèi)的。fes發(fā)生反應(yīng),降低鐵液內(nèi)的含硫量,導(dǎo)致球化劑的加入量減少。n cao、na20的脫硫反應(yīng)如下：cao + fes = cas + feo 。n na20 + fes = na2s + feo 。n cas、na2s上浮、排除。鐵液含硫量降低。下列表中數(shù)據(jù)是使用精煉添加劑的數(shù)據(jù)對(duì)比情況。 鐵液 含硫量（%） 0.11-0.1 0.1-0.085 0.085-0.07 0.07-0.06 0.06-0.05 0.05-0.04 0.0

17、4-0.03球化劑加入量 1.8-2.01.7-1.91.6-1.81.5-1.71.4-1.61.3-1.51.2-1.4球化劑的成份 mg 8-10、re 8-12、si 38-42添加精煉添加劑數(shù)據(jù)情況未添加精煉添加劑數(shù)據(jù)情況 試驗(yàn)包次 石墨球數(shù)量 石墨球總數(shù) 最大尺寸 最小尺寸 平均尺寸 平均圓度 1 275 299.5 69.1 11.1 25.1 81.4 2 266 289.5 74.3 11.5 27.2 80.7 3 215 232.3 85.6 11.3 29.9 80.3 4 220 238.1 88.4 11.6 30.4 79.6 5 247 258.9 87.3 1

18、1.5 27.7 81.2 平均 244.6 263.6 80.9 11.4 28.1 80.6 試驗(yàn)包次石墨球數(shù)量 石墨球總數(shù) 最大尺寸 最小尺寸 平均尺寸 平均圓度 1 183 199.5 82.8 11.1 31.6 75.3 2 189 205.8 87.4 10.9 30.1 75.6 3 217 220.6 107.4 10.9 27.8 72.1 4 202 209.9 77.3 12.2 28.4 76.5 5 207 288.4 71.7 11.6 24.9 80.2 平均 211.6 224.8 85.2 11.3 28.6 75.9n 化學(xué)元素含量對(duì)比情況n 五.電爐熔煉

19、，對(duì)爐襯有一定的保護(hù)作用.n 感應(yīng)電爐熔煉鑄鐵，爐襯材料多為酸性，即爐襯打結(jié)材料的主要成份是sio2，在高溫下， sio2與堿性氧化物發(fā)生反應(yīng)，如：2cao + sio2 = 2caosio2 ，該反應(yīng)侵蝕爐壁，降低了爐襯的抗侵蝕能力。所以，爐渣堿度越高，對(duì)爐壁侵蝕越嚴(yán)重。精煉添加劑堿度雖高，但是在使用中，是將其放置于爐料中間，精煉添加劑中的堿性氧化物不易接觸爐壁，再者其用量很小，只占熔煉爐料1/2000,使用量微乎其微，構(gòu)不成對(duì)爐襯的危害, 元素 加入添加劑 未加添加劑 元素加入添加劑未加添加劑 c 3.400 3.360 mn 0.620 0.606 si 3.050 2.990 cu 0

20、.340 0.304 ni 0.007 0.007 ti 0.026 0.025 s 0.013 0.016 al 0.009 0.009 mg 0.034 0.031 v 0.013 0.013 p 0.030 0.034n 再者堿性氧化物含量較高的na2o，其熔點(diǎn)低，沸點(diǎn)也很低（熔點(diǎn)860c，沸點(diǎn)1100c），在鐵液的高溫下，它能促使其他非金屬夾雜物迅速溶化，聚合，而其本身以游離態(tài)的形式在鐵液內(nèi)存在的時(shí)間很短，與爐壁材料直接發(fā)生反應(yīng)的機(jī)率很低。精煉添加劑中，若不考慮na2o，只考慮cao，al2o3，fe2o3等在熔融狀態(tài)下，其堿度是很低的。n爐渣酸堿的計(jì)算方法有兩種n 按照離子理論，渣的

21、堿度為100克渣中氧離子的摩爾數(shù)no2-；堿性氧化物釋放o2-氧離子，而酸性氧化物消耗o2-氧離子，酸堿度的計(jì)算方式為：n 按照分子理論，渣的酸堿度為堿性氧化物與酸性氧化物的比，n 其計(jì)算方式為： n 上式中，r1.2為堿性5222%3opoalsiomnomgocaor52323223232.2opofeoalsiofeomnomgocaonnnnnnnnnobn 顯然，熔融狀態(tài)下的精煉添加劑，na2o大部分氣化后剩余成分呈弱酸性，就是說，相同的溫度下，相同的時(shí)間，加入精煉添加劑的操作，對(duì)爐襯不但不會(huì)造成侵蝕，而且還有一定的保護(hù)作用。n 爐襯是酸性的，回爐料粘附的型砂，主要成分是sio2，市

22、場上多數(shù)聚渣劑，主要成分也是sio2；均為酸性,在熔化過程中，熔融的渣粘度大，與爐壁襯接觸后，高熔點(diǎn)，粘度大的渣容易粘附在爐壁上，操作者要經(jīng)常用鋼釬等工具清理清除，清理清除過程中很容易破壞爐襯的釉面層，降低爐襯使用壽命。添加精煉添加劑后，爐渣很快變成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，不易粘附于爐壁襯上，就不會(huì)損壞爐襯的釉面層,是爐襯表層更加光滑,有利于爐襯更好使用.n 還有;加入精煉添加劑的操作，使熔煉金屬物料熔化速度加快，縮短了爐料、爐渣與爐襯之間在高溫下的接觸時(shí)間，換句話說 ，加入精煉添加劑的操作，縮短了爐襯被侵蝕的時(shí)間。n 綜合以上分析，使用精煉添加劑的操作，爐襯壽命不但不會(huì)降低，反而還能有效的延長。n

23、六、熔煉中增加合金液的還原量，提高金屬液的熔化出品率。n 熔融的精煉添加劑呈堿性，加入熔煉金屬液后，減少了合金在熔化過程中被氧化的機(jī)率，即減少了氧化量，增加了鐵的氧化物被還原的機(jī)率，即最大限度的還原鐵的氧化物；加入精煉添加劑后，渣量少，粘度低，大大降低爐渣裹入的鐵，一般加入精煉添加劑，每噸熔煉爐料比不使用精煉添加劑多熔化出515kg的鋼（鐵）液。n 七、使用精煉添加劑的經(jīng)濟(jì)效益。 n 合金熔煉過程中，添加精煉添加劑的操作，能使熔化過程縮短，降低能耗，還能提高熔煉設(shè)備的功效；合金液的凈化、減少了鑄件的氣孔、渣孔的缺陷，提高了鑄件的質(zhì)量，提高了成品率。鑄件廢品的降低，減少了廢品鑄件的再次回爐重熔，進(jìn)一步起到降低能耗的作用。還有球化劑加入量減少，爐襯使用壽命的延長等,其綜合經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于因購買精煉添加劑而花費(fèi)的代價(jià).n以某廠實(shí)際使用效果為例：n 生產(chǎn)的