高炉铁水短流程工艺在铸造生产中的应用

裴柯兴

（曲沃县民政福利企业有限公司，山西 曲沃 043400）

高炉铁水短流程工艺是铸造行业实现节能减排，降低生产成本的一项重要举措，近年来在我国的铸造行业得到了长足发展。但是，由于对短流程工艺中铸件组织及性能问题的夸大理解，加上理论探讨上的不够全面，致使一些企业领导和技术工作者对短流程铸件质量产生了一定的偏见，影响了短流程工艺的推广应用。还有一些企业在生产实践中由于前期经验不足，细节工作没有做好，致使产品成本升高，最后又退回到原生产工艺。结合工作实践，对上述问题进行了探讨，以期推动高炉铁水短流程工艺在铸造行业中的健康发展。

1 短流程工艺对铸件组织及性能的影响

短流程工艺对铸件组织及性能的影响理论，主要有以下几种：有害元素论；有利的组织遗传性“缺失”论；[1]石墨组织粗大论；硬度较高论[2]。这些理论探讨是短流程工艺发展中的一个重要阶段。笔者认为有害元素论缺乏定量分析数据的有力支持。在铸造生产实际中，生铁的矿源不同，微量元素千差万别，加上生产工艺的差异对铸件组织的影响，这些因素已经远高于短流程因素对铸件组织的影响了，因此我认为只提要注意微量元素及生产工艺对铸件组织和性能的影响，而不提短流程工艺会加大有害元素对铸件组织和性能的影响为妥。

有利的组织遗传性“缺失”论和石墨组织粗大论也是一种理论推断。短流程铁水有较大的过冷倾向，如果采取适当的孕育措施，这更有利于组织及石墨的细化而不会形成粗大的石墨组织。同样是水平连铸球铁型材，冲天炉方式生产出的球铁型材其石墨大小为6～7级，而本公司采用短流程方式生产出的球铁型材的石墨大小均在8级以上。也就是说，具体的孕育措施等工艺因素对铸件组织和性能的影响比短流程工艺的影响要更大些。

相关试验表明：短流程有增大原铁水过冷倾向的趋势，与提高铁水过热温度和延长保温时间的作用类似，且它们的影响程度为同一量级。对于灰铁，两种流程孕育后铁水状态无明显差别，优化熔体处理工艺能够控制短流程对铁水状态的不利影响，使其与常规流程铁水状态相近。[3]笔者在组织金属型压铸铁锅铸件（壁厚1.5mm左右）时曾经采用了短流程工艺，结果表明，只要将碳当量调整合适，生产工艺稳定，完全可以生产出硬度（小于H B 180）和强度都合格的薄壁灰铁铸件。对于球墨铸铁件来讲，由于采取了球化及孕育措施，短流程工艺对组织和机械性能的影响小了许多，可以忽略不计。

2 高炉铁水成分与产品材质要求的适应性

高炉铁水短流程工艺在选择铸造产品时，应尽可能的与高炉铁水的成分相适应。例如，有些小高炉铁水硫、磷含量较高，显然不适合选择球墨铸铁件、高牌号灰铁等产品作短流程配套铸造产品，而应选择材质要求不高的灰铁产品，这样反而可以发挥它的低成本优势。硅号较高的高炉铁水作灰铁件更适应。如果是专门生产球墨铸铁用生铁的高炉铁水显然是生产球铁件更合适些。当然用球墨铸铁用生铁的高炉铁水生产高牌号灰铁也是可以的，只是增硅方面增加了少量成本。

3 铸造生产能力及配套电炉的选择

从长远的规划上，可以考虑配套铸造厂的生产能力及电炉与高炉生产能力相匹配。但短流程生产的前期要做到这一点显然是不可能的。高炉炉前在设置铁水分流设施时，一定要做好根据铸造生产实际需要量的放铁工作，即10t铁水可以分放，2t铁水一样可以分放。只有这样，短流程的铸造产业才可能逐步得到成长。

电炉的选型只需考虑与铸造生产能力相适应，而不要考虑与高炉的生产能力去匹配。高炉的生产能力一般都是远远大于铸造生产能力，电炉很难和它配套。过大的电炉只会增加保温电能的消耗，增大生产成本，过长时间的铁水保温对产品组织也只有害无益。

电炉的工作效率如果是熔炼生铁废钢等大约需要1 h左右；如果是用高炉铁水短流程的话，操作适当半个小时就可以出炉了，电炉容量选型时应当考虑到这一点。

一些铸造生产线需要连续保证铁水供应，这就需要设置两个或两个以上运行电炉，即一个保温出铁，一个或两个升温。在这种情况下，要特别注意电炉的保温措施。从理论上来讲，高炉铁水进入电炉后升温需要的电能很低，但实际运行中电能并没有控制下来，就是因为保温电能消耗远远大于升温所用的电能消耗。因此电炉保温炉盖的设置非常重要。

现用电炉的配电盘上电压表、电流表等都比较全，就是没有电度表。加装一块电度表，对于分析能耗构成，落实用电责任，节约用电是非常必要的。在安装电度表时，互感器的变比不要选的过高，否则，电耗构成反映的不是特别精确，影响分析和控制效果。

4 铁水的运输及分流

短流程生产工艺中的铁水运输，笔者认为铁路运输可以，柴油汽车运输也是可以的。短距离运输，铁路更安全，成本也低。运输路线较远或较曲折，不方便铁路运输的，柴油汽车运输也是可以的。柴油汽车运输铁水从安全的角度讲，要注意以下几点：

1）汽车马槽必须铺设耐火材料，并设置向后的防溢导流槽。

2）铁水包与汽车之间要设置固定机构。

3）铁水包要有包盖，并有紧固装置。

4）车速要限定在5 k m/h以内，并挂有危险物警示牌。

铁路运输铁水，如果为多点运输，建议采用铁路拨叉器分送而不用转盘机构，这样更安全、更方便。

5 转运铁水包

许多工厂采用普通铁水包来转运铁水，这不仅保温效果差，也不够安全。转运铁水包一般以带有保温盖的双层保温包为宜。保温包外层为优质保温材料，以确保保温包具有良好的保温效果。保温包保温效果较好时，包外皮温度一般不会超过60℃。保温包内层以强度较高的粘土砂作为耐火材料，并刷涂铅粉灰为宜。新修铁水包一定要烘烤预热，以减少黏附。需要长时间保温时，要特别注意保温包的密封，并在铁水上覆盖保温材料。笔者曾采用此法，使2t高炉铁水在保温包中保温3 h而不粘包。因此保温工艺措施非常重要。

还有个别工厂采用中频电炉来进行铁水的中转分配和保温，这不仅增加设备投入，还增加了电能消耗和生产成本。只要保温铁水包保温工艺措施适当，是完全可以节省这道工序的。

6 安全措施

在短流程工艺生产中，安全工作仍然非常重要。如露天的接铁口不能有坑，特别要防止下雨形成水坑，形成安全隐患。以黏土砂作为耐火材料的铁水包千万不要用力敲打或撬动铁水包上的粘铁，以防发生漏包事故。吊包用行车必须为冶金行车，钢丝绳必须是冶金用钢芯钢丝绳。钢丝绳千万不要斜吊或者落地松绳，以防出槽被绞。一旦钢绳出槽被绞，一定要更换新钢丝绳。否则极易发生断绳等重大安全事故隐患。

高炉铁水短流程工艺向铸造产业延伸，对于小高炉企业的转型发展是一个战略机遇，一定要站到战略的角度来对待这一问题。随着钢铁行业的产能过剩，短流程铸造生产必将成为中小型铁厂经营的一个战略发展方向。有些铁厂建立了铸造车间，招商进入就万事大吉了，而对短流程生产实践中出现的问题配合不够，认为这是铸造车间内部事务。象根据铸造生产实际需要量的放铁工作，没有铁厂的有力配合是绝对不可能解决的；短流程生产中出现的铁水表面积渣问题，一方面操作上尽力减少，另一方面，将这部分铁渣由铁厂烧结回收，而不给铸造重复计算更合理一些。重要的是，今天的短流程工艺必将为明天的战略竞争打下良好的战略基础。

［1］杨华，孙国雄.原料生铁与铸件组织遗传性研究［J］.钢铁研究学报，1999（6）：53-56.

［2］孙兴见，李言祥，王晓颖.高炉-中频炉双联短流程熔炼工艺对铁液状态的影响［J］.铸造，2006，55（8）：783-786.

［3］田新社，薛留虎，高修启.年产2万t机床床身铸件短流程树脂砂工艺铸造车间设计［J］.铸造设备与工艺，2012（2）：7-11.