袁東洲-消除感應爐鑄造特異性的技術措施（2020）講解

中頻爐熔制鑄鐵的特異性及對策

職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程

我們講到中頻感應電爐熔化鑄鐵時優(yōu)點說的多，調(diào)整成分方便，溫度易于控制；尤其生產(chǎn)球墨鑄鐵與沖天爐相比，有利于獲得低硫鐵液等。實事求是說，減少環(huán)境污染，改善勞動條件，鑄件質(zhì)量較為穩(wěn)定。世間事物總是具有兩重性，在使用中頻感應電爐的生產(chǎn)實踐中，就會出現(xiàn)和存在一些鑄造性能缺陷，這就是感應電爐最常見最易發(fā)生的特異性：消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程1、白口傾向增大，過冷度增加，感應電爐鐵液與沖天爐鐵液相比晶核數(shù)量顯著較少。結(jié)論是：隨著熔煉（過熱）溫度的提高和保溫時間的延長，共晶團數(shù)降低，白口深度漸增，鑄鐵的基體組織變異。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程2、D、E型石墨組織出現(xiàn)，當鐵液過熱到較高溫度并長時間保溫時，得到的鑄鐵組織中，D、E型石墨比例增加，過冷度增大。這種過冷石墨影響到機械加工的切削性能。當鑄鐵的基本組織中折出鐵素體，并出現(xiàn)D型和E型石墨時，隨保溫時間延長，影響的是鑄鐵的強度和硬度。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程

3、鑄鐵件的外縮陷及縮孔：鐵液長時間保溫（如:中夜班0時交接班，爐工吃夜餐時),會出現(xiàn)鑄鐵鑄造缺陷，除了上述的白口傾向增大和力學性能異化外，還會引起凝固時的縮孔和外縮陷缺陷。其產(chǎn)生原因：除長時間保溫的影響之外，還和給爐內(nèi)加入生銹的、不干燥金屬爐料有關系。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程1、不過分提高出爐溫度，不高溫貯存或保溫鐵液。堅持“速熔快出”，避免高溫保溫和長時間“過熱”，從冶金學角度上說要盡可能“一次過熱”而不是多次過熱，這樣可以防止晶核生成物消耗過多，可以避免過劇的脫氧反應。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程2、強化孕育處理措施：出鐵前對鐵液進行孕育處理，可以預防和擬制白口傾向。孕育效果以“后孕育”效果最佳，即在澆注時在鐵水澆注包流鐵嘴進行孕育的方法（要求均勻撒在鐵液上經(jīng)澆口杯進入鑄型，孕育劑顆粒不能大），這樣可以促使石墨朝著A型方向變化，可以有效消除過冷石墨（D型和E型）的生成。選擇長效孕育劑（如硅鋇孕育劑Fesi70B5類），可以顯著防止E型石墨形成。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程3、選擇和使用含氮量低的增碳劑。用含氮量較高的瀝青焦炭等制作的增碳劑，會使厚壁鑄件產(chǎn)生針孔及縮孔缺陷。因此，應盡量采用含氮量低的廢電極石墨等制作的增碳劑，可以減少鑄造缺陷。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程出鐵水前，給爐內(nèi)加入經(jīng)過預熱干凈無銹的新生鐵塊（面包鐵塊），是消除薄壁鑄件過冷石墨和邊角白口的有效措施（如單體鑄造活塞環(huán)）。在熔化的后期，加入一定比例新生鐵，由于新生鐵中所含的初生石墨能起晶核作用。因而，在出鐵前（1420℃左右）取樣后，加入少量（即配料中新生鐵總量的15%左右）新生鐵，可以有效防止薄壁鑄鑄件產(chǎn)生過冷石墨及尖角產(chǎn)生白口現(xiàn)象。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程出鐵前，加入少量（新生鐵總量的15%左右）新生鐵，可以減少過冷石墨及消除鑄件尖角產(chǎn)生白口現(xiàn)象。其依據(jù)是“未溶石墨質(zhì)點理論”，有效改善薄壁鑄件切削性能，有效避免薄壁鑄件產(chǎn)生白口缺陷。站在安全生產(chǎn)角度要求：所加入新生鐵塊必須烘烤，預熱是必不可少，防止飛濺，以免燒傷操作工。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程加強爐料管理，強化“精料出精品”觀念。注重爐料清理，凡入爐的原輔材料干凈、干燥，無銹蝕，回爐料必須經(jīng)過滾筒清理；廢鋼首先是經(jīng)過切割成大小適中，然后經(jīng)清理無銹蝕，經(jīng)細挑精選無雜質(zhì)（比如鋁，產(chǎn)生皮下氣孔）。加入鐵屑（挑練干凈，壓餅后加入）。最近中鑄協(xié)成立了生鐵分會，為鑄造企業(yè)鑄造用新生鐵打下好基礎。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程熔化鑄鐵時在不同溫度條件下，鐵液中含量最多的碳和硅會與爐襯發(fā)生反應，使爐襯的厚度和鐵水的成分發(fā)生變化。尤其是溫度高時，石英砂爐襯中的SiO2被鐵水中的碳還原，這樣結(jié)果是：使得爐襯被侵蝕而變薄，鐵水的成分將減碳增硅。所以，我們在鑄造生產(chǎn)中，爐前配料計算時，就得按照“低Si高C”的原則，這樣生產(chǎn)出來的鑄件成分才不會偏離。這也是使用感應電爐熔制鑄鐵的一個特性。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程渣子集聚引起的問題無芯中頻感應電爐內(nèi)粘渣不僅會減小爐子的容積，并且會造成爐料的搭棚。它也將使輸入爐子的功率降低，從而影響爐子的電力特性，引起生產(chǎn)效率下降。有兩種類型的渣子沉積在無芯的感應電爐爐壁上：（1）低熔點渣子；（2）高熔點渣子；消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程低熔點渣層集聚原因——當無芯電爐在低溫鐵水操作時，低熔點的渣子會積在鐵水面或稍高一點的地方。在加料或進行雙聯(lián)熔煉時，渣子和鐵水會濺到爐壁上。清除——盡管麻煩，低熔點的渣層還易于清除，只要將鐵水面上升淹沒砂子，然后升高鐵水溫度約超過正常操作溫度50℃即可。當渣子浮到表面便可以被收集。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程高熔點渣層集聚原因——在無芯中頻感應爐中，當氧化硅和氧化鋁在高溫下接觸，就形成高熔點渣子。性質(zhì)——這種渣子致密而堅硬、通常外觀為暗灰色。它含有高達50%的鐵以均勻分布的鐵水滴和相當數(shù)量的氧化鋁和氧化硅。后二者彼此反應生成莫來石—它是熔點為1810℃的及其良好的耐火料。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程促進渣子集聚的條件——雖然一般在同一爐中不會同時使用氧化硅和氧化鋁耐火料但在下述情況下仍可形成莫來石：1、酸性渣被容許進入用氧化鋁耐火料做襯的爐或容器中。2、鐵水中的硅（在保溫過程中）氧化形成氧化硅，從而與氧化鋁襯層化合。3、金屬中微量的鋁氧化成為氧化鋁，然后與氧化硅襯層或酸性渣化合。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程4、覆有造型砂的回爐鐵料加入氧化鋁做襯的爐中。5、清除——清除高熔點的渣集聚沒有太好的方法，它的硬度和強度妨礙了用鏟清除。無論如何，鏟除的方法都很可能會對爐襯造成損傷。使用溶劑應極為小心，因為莫來石對溶劑的抗力頑強，而且可使用的襯料也很可能從爐子其它部分被清除掉。當渣層聚集嚴重的地方，唯一的補救方法是為爐子重新做襯，這就強調(diào)了防止高熔點渣子集聚的重要性。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程1.不要在同一爐中使用氧化硅和氧化鋁耐火料。2.雙聯(lián)熔化時，要特別仔細清除沖天爐（小高爐）鐵水表面所有的渣子，然后才可以轉(zhuǎn)運到氧化鋁襯層的保溫爐中。3.在封閉的有芯電爐中，應在鐵水表面加焦炭屑或木炭，以防止氧化。

消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程4.在氧化鋁襯層的爐子中融化時，爐料中所有的回爐鐵料必須除去任何少量的芯砂或型砂。5.當在氧化硅襯層的爐中熔化或保溫時，鐵水中的鋁量應盡量低，方法如下：（a）從爐料中除去鋁廢品；（b）限制添加含有高鋁量的鐵硅合金。消除感應爐鑄造特異性的技術措施職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程

感應電爐熔化鑄鐵的增碳技術通常我們是通過添加增碳劑或加入廢鋼未完成碳的增減調(diào)整。下面講四方面問題：影響增碳因素、不同種類增碳劑的吸收率；感應電爐增碳方法、以及降碳脫碳原則。職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程鐵液增碳時關注一是增碳速度,二是增碳時碳的吸收率。影響增碳受到如下4個因素影響：（a）鐵液的組成，高錳鐵液有助于吸碳，高硅、高磷鐵液阻礙碳的吸收。鉄液內(nèi)碳飽和度越低，則吸碳速度越快；在高硅鉄液內(nèi)，碳元素的燒損高達18%；而在高錳鉄液內(nèi)，碳的燒損幾乎為0，這就證明了上面的論點：錳有助于吸碳，而硅阻滯碳吸收。（b）增碳時的鐵液溫度；

感應電爐熔化鑄鐵的增碳技術職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程

感應電爐熔化鑄鐵的增碳技術職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程（c）鐵液攪動的程度：鐵液的攪動可以促進增碳，因此，攪拌力弱的中頻感應電爐與攪拌力強烈的工頻感應電爐相比，中頻電爐碳吸收相對要困難得多。過分延長攪動時間反而會加劇碳燒損，降低了碳元素的吸收率。

感應電爐熔化鑄鐵的增碳技術職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程增碳的方法：（1）經(jīng)過配料計算加入爐料時，按需要分批加入增碳劑。爐料未完全熔化時，把增碳劑包裹好壓入未熔融鉄液中，即可，這樣可以避免紛揚；當達到所需溫度時增碳過程也就結(jié)束。

感應電爐熔化鑄鐵的增碳技術職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程爐料的加入順序：金屬爐料的加入順序以及增碳劑的加入時機，對增碳劑的熔化和吸收都有很大的影響。其他條件相同的情況下，在金屬料投爐之前就加入增碳劑的方式與往鐵液中直接加入增碳劑的方式相比，前者的增碳劑吸收率要高于后者。

感應電爐熔化鑄鐵的增碳技術職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程（2）對于中頻感應電爐而言，增碳劑的加入，最好在金屬爐料加入前加入。太早加入，很容易黏附在爐底及爐壁下部；加入過遲，不僅導致成分調(diào)整延遲，很有可能造成過度升溫的失誤操作。

感應電爐熔化鑄鐵的增碳技術職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程（3）等到爐料完全熔化后，除去鉄液表面渣滓，加上碎玻璃渣覆蓋鉄液鏡面，撥開后加入需要補充加入的增碳劑，使其卷入鉄液內(nèi)。大約15分鐘完成增碳作業(yè)。

感應電爐熔化鑄鐵的增碳技術職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程熔化時間。保溫時間適當，可提高增碳劑吸收率。鐵液保溫時間太短，增碳劑難以完成熔融，吸收率低；熔化時間太長，爐內(nèi)溫度一直處于較高的狀態(tài)，增碳劑燒損量大，吸收率相應大幅降低。

感應電爐熔化鑄鐵的增碳技術職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程增碳劑的加入量與電爐熔量的關系。在爐子容量相同的情況下，對于同樣配比的金屬爐料和增碳劑，因熔化量不同，使得增碳劑的加入量不同，對其吸收率也有很大影響。例如:用10t中頻感應電爐熔化HT300，熔化質(zhì)量6t時，按比例加入96Kg增碳劑，其最終的吸收率為85%左右。當熔化質(zhì)量為10t時按照同樣比例，需要加入160kg增碳劑，而這爐鐵液的增碳劑吸收率卻降低到78%。由此可見，增碳劑加入量太多燒損率提高，吸收率降低。

感應電爐熔化鑄鐵的增碳技術職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術課程（4）同時需要增碳和增硅時，必須遵循“先增碳后增硅”這是一個大原則。在完成增碳以后方可添加硅鐵進行增硅作業(yè)。否則，就會影響鉄液