發(fā)展戰(zhàn)略-包芯線技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)向

1、包芯線技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)向哈爾濱科德威冶金新材料有限責(zé)任公司吳荷生一包芯線技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀首現(xiàn)于 20 世紀(jì) 70 年代末、以對(duì)鋼進(jìn)行加鈣處理為主要目標(biāo)的包芯線技術(shù)，已經(jīng)成功地走過(guò)了30 多年的歷程，經(jīng)歷了從不被人們認(rèn)可到一致推崇、從小范圍應(yīng)用到大面積推廣、從鋼水的精煉、微合金化、合金化及變質(zhì)處理到鐵水的脫硫、球化、孕育處理及合金化 等 一系列的變化 。這 一變化 與發(fā)展 的結(jié)果不僅使 煉鋼生 產(chǎn)發(fā) 生了革命性 的轉(zhuǎn)變，而且在 球鐵、 蠕鐵和灰 鐵的鑄造方 面亦正發(fā)揮著越來(lái)越 大的 作用：在煉鋼生 產(chǎn)方面，隨著 包芯線技術(shù)的 發(fā)展 ，電爐和轉(zhuǎn)爐原本 的許多功 能已被 廢棄 ，變成了 僅僅是

2、為了脫磷（如果需 要的話）或 脫碳的“ 化鋼” 工具 ，而脫氧、脫硫、合金化、微合金化以及成分微調(diào)等 精煉作業(yè)都 被改在了熔煉爐外由 包芯線技術(shù) 來(lái)完成 。 從上世紀(jì)80 年代以 來(lái)，喂線機(jī)已成為 下列定式 被包括在 了包括我國(guó)在內(nèi) 的世界主要產(chǎn)鋼國(guó)的設(shè)備流程中：電爐 精煉 爐喂 線機(jī)模鑄設(shè)備電爐 精煉 爐喂 線機(jī)連鑄機(jī)轉(zhuǎn)爐 精煉 爐喂 線機(jī)連鑄機(jī)照片 1 和照片 2 是哈爾濱科德威公司為我國(guó)某 鋼廠制造 的喂線處理 裝置語(yǔ)運(yùn) 行情況。照片 1 安裝在我國(guó)由 意大利達(dá)涅利 公司照片 2 正進(jìn)行 喂線處理 時(shí)的情形提供設(shè)計(jì)和主要設(shè)備的某鋼鐵廠中的喂線裝置在鑄鋼生產(chǎn)方面， 用包芯線技術(shù) 凈化鋼水

3、（脫氧、脫硫 和變質(zhì)處理 ）、細(xì)化晶粒 、提高鋼的可 鑄性與可加 工性 已被 越來(lái)越 多包 括我國(guó)在內(nèi) 的鑄鋼廠所認(rèn)同 。僅 2006 年一年，哈爾濱科德威冶金新材料有限責(zé)任公司 就為我國(guó) 鐵路、冶金、 船舶 、機(jī)械、煤炭 等系 統(tǒng)所屬 10 多家鑄鋼廠用上了包芯線技術(shù) 。大多數(shù)鑄鋼廠都是采用下列設(shè)備流 程：電爐喂 線機(jī)模鑄設(shè)備也有一 些鑄鋼廠采用的是如下設(shè)備流 程：電爐 LF 爐喂 線機(jī)模鑄設(shè)備1照片 3 和照片 4 是用于鑄鋼廠的典型喂線處理 裝置。照片 3 安裝在電 動(dòng)平車(chē)上的喂線裝置照片 4安裝在過(guò)跨處的喂線裝置在鑄鐵生產(chǎn)方面，用包芯線進(jìn)行鐵水脫硫，球化和孕育的鑄造廠越來(lái)越 多， 擴(kuò)展

4、速度 越來(lái)越 快。以 最先開(kāi) 發(fā)應(yīng)用包芯線技術(shù)生 產(chǎn)球鐵的德 國(guó)為例，1989 年末 該國(guó)只有一家鑄造廠 采用包芯線 法生產(chǎn)球鐵，而到了 2002 年，就有 56 家工廠（ 約占其 球鐵廠的 32%）用包芯線 工藝取 代了原來(lái) 的插入法 ，壓力 加鎂法等。在我國(guó) ，從 2000 年到 如今，哈爾濱科德威冶金新材料有限責(zé)任公司就為我國(guó) 包括第一汽車(chē)制造廠 、東安發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)公司、 震雄精密設(shè)備公司、內(nèi)蒙一機(jī)集團(tuán)公司等的 20 多家鑄造廠建造了球化處理 站、球化 - 孕育處理站及脫硫 - 球化 - 孕育處理站。照片 5，6 和 7 是用于我國(guó)鑄鐵廠的幾種處理站。照片 5以吊車(chē)為處理包照片 6 以叉車(chē)

5、為處理包 運(yùn)輸工具的照片 7 以電動(dòng)平車(chē)為處理包 運(yùn)輸運(yùn)輸工具的鐵水鐵水球化處理 站工具的球化 -孕育處理站球化 -孕育處理站以最低的成本生產(chǎn)出最多最好的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，是世界各國(guó)煉鋼廠與鑄造廠 永遠(yuǎn)追求 的目標(biāo)。包括我國(guó)在內(nèi)的實(shí)踐證明 ：包芯線技術(shù) 是當(dāng)今世界各國(guó)，在鋼水 和鐵水處理的 許多方面，實(shí)現(xiàn)這一鳳愿 的最簡(jiǎn)單易 行而又最快速高 效的工藝手段 與措施之 一。2二 . 包芯線技術(shù)的典型用場(chǎng)研制包芯線技術(shù)的 初衷，只是為了對(duì)鋼水進(jìn)行 “ 加鈣處理 ”。 然而，隨著這 一技術(shù)的不 斷完善與發(fā)展 ，如今在鋼水、鐵水 甚至鋁水和銅水的處理 方面，都能看到它的身影和獨(dú)特作用：1 在煉鋼廠的鋼水處理方面

6、1） 鋼水的加鈣處理l 鋁鎮(zhèn)靜 鋼的加鈣處理鈣（主要呈 CaSi 合金 形態(tài) ) 是用來(lái)使 用鋁脫氧時(shí)所生成的 固體Al2 O3和 SiO2-Al2O 3轉(zhuǎn)變成在澆鑄溫度下是液體的鋁酸鈣。在 清潔鋼中，這些鋁酸鹽會(huì)覆蓋上一鈣和錳的復(fù)合硫化 物薄層。依附 于所處理的鋼 種的不 同，每噸 鋼水的加Ca 量為 0.15-0.5kg。加鈣處理的成功與否在很大程度上與 殘留于鋼水 中的 Al2O3 的數(shù)量有關(guān)。l 硅鎮(zhèn)靜 鋼的加鈣處理在含碳量為 0.1%、含硅量 為 0.2%的鋼中，其含氧量通常 為 75ppm左右 。用 往鋼水 中喂入 CaSi 線0.8-1.7kg/t）的辦法，可 使其降到 15-2

7、0ppm。由于不存在耐磨的氧化鋁夾雜 ，而且只要硅酸鹽 和硫化物夾雜 在軋制溫度下是非脆性的和塑性的，硅鎮(zhèn)靜 鋼就能展現(xiàn)出很好的可加 工性。l 避免 水口堵塞 的加鈣處理在澆鑄溫度下是固體的氧化鋁、二氧化硅、鈰的硫氧化物以及二氧化鈦，都可能造成小直徑水口的堵塞 。在 鋁鎮(zhèn)靜 鋼的條件 下，當(dāng)鋼水的 含鋁量超 過(guò) 0.01%時(shí)，就會(huì)很 快引起水口堵塞 。 往鋼水中加入含鈣合金 就能解決這一問(wèn)題。依附 于處理 之前 鋼水 中固體夾雜物 數(shù)量的不同，通常 是往其中加入 0.3-1.5kgCasi/t。l 往含鈣易切削鋼中加鈣用包芯線加鈣，較易使鋼的含鈣量達(dá)到 0.003-0.005%的技術(shù)要 求。l

8、 用 CaAl 線取代 CaSi 線的加鈣處理對(duì)于 深沖鋼、薄帶鋼和汽車(chē) 鋼之類(lèi)低硅鋼來(lái)說(shuō)，用 CaAl 合金包芯線 取代 CaSi 合金包芯線 具有如下優(yōu)點(diǎn)：CaAl 合金 是無(wú)硅載體；因是合金， 所以 Ca 的蒸汽壓 比單鈣元素低；鋁能與 鋼中大多 數(shù)元素兼容；鋁能增加鈣在鋼水中的溶解度。l 用 CaFe線生 產(chǎn)超低硅鋼的加鈣處理采用 Ca30/Fe70 或 Ca70/Fe30 的包芯線 往鋼水加鈣 , 可以不 帶入任何數(shù)量的硅 , 因而特別適合于深拉鋼, 某些特殊鋼（如含鈣不銹鋼，含鈣齒輪鋼）以及具有特定物理性能的鋼 。2）合金成分微調(diào)l 爐后增碳3生產(chǎn)低碳和中碳 鋼時(shí) ,碳的平均收得率

9、 為 68-71% ；生產(chǎn)合金鋼 時(shí)，碳的收得率 達(dá) 83%。l 不銹鋼鋼水加 鈦生產(chǎn)諸如 1Cr18Ni9Ti 的不 銹鋼時(shí) , 是用鈦鐵線 調(diào)整鋼水的 含鈦量 ，不 僅收得率 高，而且能 很精確地達(dá)到技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)的要求。3）微合金化l 往 20CrMnTi 之類(lèi)的鋼中加鈦鋼水經(jīng)脫 氧后用鈦鐵锨加鈦, 鈦的回收率 可達(dá) 80%以上。l 往 40MnB與 40MnVB之類(lèi)含硼鋼和 303,304 和 316 之類(lèi)不銹鋼加 硼鋼水經(jīng)脫 氧及固氮處理后，再用硼鐵線加 硼，硼的回收率 可高達(dá) 80%以上，結(jié)果穩(wěn)定又精確。l 往鋼中加稀土稀土可以?xún)艋撘海?xì)化鋼的組織，控制夾雜物的形態(tài)。鋼水經(jīng)脫 氧處理

10、后再用稀土硅鐵線或鈰鐵線加 入稀土合金或鈰, 可以穩(wěn)定地提高稀土或鈰的回收率 。l 往鋼中加鈮與沖入法相比 , 用鈮鐵線加 鈮，不僅合金熔化快, 且不存在小塊鈮鐵被渣包裹而降低鈮有效率和回收率 的危險(xiǎn)。l 往鋼中加釩用包芯線加 釩既 可提高 回收率 ，又能增加加 釩的穩(wěn)定性。4） 鋼水的再硫化l 用硫磺線或硫化鐵線 往鋼水加硫，用以生 產(chǎn)含硫易切削鋼；硫的回收率 可達(dá) 80%以上，且?guī)缀醪粫?huì)放出有毒的 SO2。l 用硫 磺線或硫化鐵線 往不銹鋼鋼水 中加硫，用以 改變硫化 夾雜物 的形貌，提高 機(jī)加工性。2 在鑄造廠的鋼水與鐵水處理方面屬于鋼包冶金范 疇的包芯線技術(shù) 在冶金 工業(yè)中 的普及和發(fā)

11、展 , 為鑄鋼和鑄 鐵生 產(chǎn)依靠改善鋼水 或鐵水的 內(nèi)在質(zhì)量去提高鑄件的性能提供了一個(gè)很好的范例和簡(jiǎn)單的途徑。1） 鋼水處理方面l 強(qiáng)化鋼水 終脫氧一般是在 頂吹或底吹氬 地條件下，根據(jù) 鋼種的不 同而往鋼水中加入 0.4-0.6kg/t的鋁線，并使鋼水的 殘余鋁含量 保持 在 0.025-0.04% 水平上，從而消除因 鑄件氣孔而造 成的報(bào)廢。l 細(xì)化鋼的 晶粒- 用往鋼水加入釩，鈦，鈮之類(lèi)氮、碳化物生成元素，抑制奧氏體在熱加工過(guò)程中的形變?cè)俳Y(jié)晶，阻止其晶粒的長(zhǎng)大, 并通過(guò)它們的碳氮化合物的應(yīng)變 誘導(dǎo)析出, 對(duì)鋼進(jìn)行 沉淀強(qiáng)化，從 而- 用往鋼中加入一定數(shù)量鋁的辦法，使其與鋼中氮等元素生成細(xì)

12、小的彌散型化合物，并在奧氏體晶界出析出，從而防止鑄件在隨后的熱加工過(guò)程中發(fā)生奧氏體晶粒長(zhǎng)大。4- 往鋼水中加入稀土，在凈化鋼水的 同時(shí)，生成能阻礙晶粒繼續(xù)生長(zhǎng)的膜，從而使晶粒細(xì)化。l 對(duì)鋼水 中的夾雜物 進(jìn)行變質(zhì)處理是用加入鋁線和硅鈣線（或硅- 鋁- 鋇 - 鈣和金包芯線 ）的方法，改變夾雜物的數(shù)量、尺寸、形貌與分布，提高鋼的強(qiáng)度與性能。2） 鐵水處理方面l 對(duì)灰鐵鐵水的處理- 鐵水合金化處理用合金包芯線進(jìn)行鐵水合金化的特點(diǎn)是：添加元素的收得率 很高；加量精確，并便于進(jìn)行微 調(diào)；合金加 入總量最少。- 孕育處理用孕 育劑包芯線技術(shù)進(jìn)行 灰鐵孕 育處理的 特點(diǎn)是：合金的 收得率 高；能精確地控制

13、孕育劑的加入量；能實(shí)現(xiàn)隨流孕育和瞬時(shí)孕育；可消除孕育不足和出現(xiàn)過(guò)孕 育的可能性；從根本上消除了用人工方法添加合金 或孕育劑的人為誤差。l 對(duì)球鐵鐵水的處理- 沖天爐熔煉的 高硫鐵水的脫硫處理生產(chǎn)實(shí)踐證明 ：為使鐵水的 含硫量從 0.15%減少 到 0.015%，用碳化鈣包芯線 法取代往鐵水噴或?yàn)⒘钐蓟}的方法脫硫， 既可完全消除未起反應(yīng)的碳化鈣對(duì) 環(huán)境的影響；又可大大減少 （約 40%）碳 化鈣的用 量。- 沖天爐，或感應(yīng)爐，或沖天爐+感應(yīng)爐熔煉的非高硫鐵水的脫硫處理用純鎂包芯線， 或純鎂 +碳化鈣的合金包芯線，以及用高鎂 合金包芯線進(jìn)行脫硫，都可使鐵水的 含硫量由 0.025-0.030%

14、 下降到 0.005-0.009% 的水 平 。- 鐵水的加 鎂處理當(dāng)前，用來(lái)進(jìn)行鐵水加 鎂處理的包芯線 共有三類(lèi)：即以純鎂為芯 劑的包芯線，以金 屬鎂+硅鐵為芯 劑的包芯線，以及以多 元復(fù)合高鎂 合金為芯 劑的包芯線 。 用得最廣的是 高鎂合金包芯線 。擁 包芯線進(jìn)行加 鎂處理 具有合金 回收率 高，處理 結(jié)果 穩(wěn)定，可以 消除煙氣對(duì)作業(yè)環(huán)境的影響等優(yōu)點(diǎn) 。有數(shù)據(jù)證明：只要包芯線的合金 含鎂量達(dá)到 25%，就可在經(jīng)濟(jì)上勝過(guò)傳統(tǒng)的沖入法。5- 用沖天爐高硫鐵水生 產(chǎn)大斷面球鐵它是用含有適量輕稀土 、鈣等元素 的高鎂合金包芯線 在 1330 的溫度條件 下對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫與球化， 而后再用含有大量

15、硅和適量鎂、重稀土、鈣、 鋇等元素的孕育劑包芯線進(jìn)行孕 育處理，扒渣后立即進(jìn)行澆鑄。與 沖入法相比，具有產(chǎn)品質(zhì)量高而穩(wěn)定；球化與孕育衰退作用??；生產(chǎn)成本低，好控制等優(yōu)點(diǎn)。- 蠕鐵鐵生 產(chǎn)中 的應(yīng)用據(jù)報(bào)道：世界著名的奧迪，福特，克萊斯勒 ，現(xiàn)代等汽車(chē)生產(chǎn)廠，因?yàn)橐M(jìn)了瑞典 SinterCast 的 SinterCast System 2000 ，成功 實(shí)現(xiàn)了蠕鐵缸體和缸蓋三包交替循環(huán) （即：第一包 在澆鑄線上澆鑄；第二包則處于 SinterCast 的取樣、分析和校正作業(yè)中 ；第三包卻處于基本處理與爐子出鐵區(qū)中）式 的批量生產(chǎn)。喂 線裝置則是其保證蠕化率達(dá)到 75-80% （球化率不大于 20-

16、25% ）的蠕化劑加入手段 。3 有色金屬熔體處理方面1） 鋁的晶粒細(xì) 化用喂線技術(shù) 往鋁液 中加入晶粒細(xì) 化劑（ Al-Ti-B合金）已經(jīng)成為 國(guó)內(nèi)外 鋁加工業(yè) 提高 鋁的強(qiáng)度與加工性能 的一個(gè)重要手段。2） 往鎳液和銅液中加鎂用鎂包芯線往鎳液和銅液中加鎂是生產(chǎn)鎳鎂合金和銅鎂合金的 最簡(jiǎn)單 而又最優(yōu)效的方法。3） 往鋁、銅、鎂、鈦、鉬、鎳、鈷、鉭、鈮及鉑族金屬液中加稀土加入 0.5%以上的稀土元素 有明顯效果。三 .包芯線技術(shù)值得關(guān)注的開(kāi)發(fā)成果與動(dòng)向1。 包芯線成 型機(jī)組方面據(jù)介紹：英國(guó)已開(kāi)發(fā)出成型速度達(dá)100 米/ 分的包芯線的成 型機(jī)組；我國(guó) 哈爾濱科德威冶金新材料有限責(zé)任公司已批量生產(chǎn)

17、和向國(guó)外出口可以生 產(chǎn) 5， 9， 10， 13， 14， 15 和 16 mm、成型速度達(dá) 60 米/ 分的包芯線成 型及微型生產(chǎn)工廠。 它們研制的速度達(dá) 100 米 / 分的成型機(jī)組也即將問(wèn)世。2. 喂線機(jī)方面1） 多線喂線機(jī)的開(kāi)發(fā)P C Campana 公司已 開(kāi)發(fā)出 6 線喂線機(jī)；哈爾濱科德威冶金新材料有限責(zé)任公司研制生產(chǎn)的 4線喂線機(jī)已在許多煉鋼廠得到應(yīng)用。2） 與自動(dòng)澆鑄機(jī)聯(lián)動(dòng)的高精度計(jì)數(shù) 喂線機(jī)的開(kāi)發(fā)哈爾濱科德威冶金新材料有限責(zé)任公司已為韓國(guó)某鑄造廠 成功 開(kāi)發(fā)出線長(zhǎng)計(jì)數(shù) 誤差 20 mm,與自6動(dòng)澆鑄機(jī)聯(lián)動(dòng)的喂線機(jī)。3） 自動(dòng)計(jì)算與設(shè)定喂 線參數(shù)的喂線機(jī)的開(kāi)發(fā)哈爾濱科德威冶金新

18、材料有限責(zé)任公司已經(jīng)研制和生產(chǎn)出這種喂線機(jī)，并已成功用于 天津某臺(tái)資鑄造廠。4） 智能化自動(dòng)喂線機(jī)的開(kāi)發(fā)Ordermath， Affival公司以及哈爾濱科德威冶金新材料有限責(zé)任公司等國(guó)內(nèi)外許 多公司，目 前生產(chǎn)和供應(yīng)的喂線機(jī)都只是能與主控室進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的喂線機(jī)。但是也都在研制能根據(jù)主控室發(fā)來(lái)的相關(guān)數(shù)據(jù)（鋼水溫度，成份，以及處理任 務(wù)與目標(biāo)等參數(shù)）自動(dòng)進(jìn)行喂線參數(shù)調(diào)整與設(shè)定 的智能化自動(dòng)喂線機(jī)。4. 包芯線方面除了不 斷地增多品種 之外，據(jù)報(bào)道，Ordermath 公司最近推開(kāi)發(fā)出了一種新型 Mg包芯線 專(zhuān)利產(chǎn)品，它可以 提高 Mg的吸收率 ，減少 處理 時(shí)間 。與 芯劑為粒狀材料的 常規(guī)包芯

19、線 相比 ，由于 Mg的表面積 縮小了 很多， 因此減低了氣化速度，增大了 Mg 被鐵水 吸收的時(shí)間 。 氣化速度 的降低又 可減少 鐵水的 攪動(dòng)，又使得可以 提高喂線速度 。 沒(méi)進(jìn)行過(guò) 佳化的初步試驗(yàn) 結(jié)果 表明： Mg的吸收率相 對(duì)提高 率為 12%。5. 鐵合金方面1） 鎂鋁合金的 開(kāi)發(fā)據(jù)報(bào) 道：用鎂鋁合金（含鎂量為 16.55%）對(duì)夾雜物 進(jìn)行變質(zhì)處理，有 利于改善軸承 鋼的 澆注和提高軸承鋼疲勞壽命.2） 含鎂堿土復(fù)合合金的 開(kāi)發(fā)據(jù)報(bào) 道：主要原料為 7 5硅鐵、白云石、石灰、重晶石、螢石的含鎂堿土復(fù)合合金， 具有很強(qiáng)的深脫氧、深脫硫以及變質(zhì)處理的 能力，可用于 超級(jí)清潔鋼的生 產(chǎn)。3） 硅鈣鋇鋁合金的開(kāi)發(fā)據(jù)研制者稱(chēng)：硅鈣鋇鋁是鋇系合金中的最好的脫氧劑、脫硫劑，能使鋼中的氧降到最低，所形成的含鈣、鋇、硅、鋁的復(fù)雜氧化物易從鋼液中上浮，從而純凈鋼液，提高鋼的耐沖擊韌性和加工性能。3） 新孕育劑的開(kāi)發(fā)芬蘭 Elkem 公司推 出了一 種名為 Ultraseed （成份為 Si 70-76%，Ca 0.75-1.25% ，Ce 1.50-2.00% ， Al 0.75-1.25% S 和 O < 1% ）的鑄鐵孕育劑 。 據(jù)介紹 它含 有常規(guī)數(shù)量的鈣 和鈰 , 因此能將白口減至最小以及 將鐵水中的痕量有害元素中和掉。另外，它還