中频感应电炉熔炼铁液质量的控制措施

2015-02-24宋健丁勇蒋云峰

金属加工(热加工) 2015年13期

■宋健，丁勇，蒋云峰

中频感应电炉熔炼铁液质量的控制措施

■宋健，丁勇，蒋云峰

摘要：立足于实际生产，通过理论与生产相结合，通过增硫改变铁液成分，控制熔炼工艺，加强孕育等方式，成功解决由电炉熔炼带来的铸件质量问题。

随着铸造行业的发展，电炉以其操作简单，环境污染少，成分容易控制，以及劳动强度低等优点，在生产应用中占的比重越来越大，我厂于2008年投入使用两台10t/h中频感应电炉，初期由于对电炉熔炼经验不足，在实际生产中出现了很多质量问题，通过在生产中不断分析、总结，成功解决了问题。

1. 中频感应电炉铁液不良特性

（1）电炉铁液晶核数量少，过冷度大，产生白口倾向大。

（2）同样的化学成分下，收缩倾向大，流动性差。

（3）石墨形态不稳定，A型石墨少，D型、E型石墨多，珠光体含量少。

（4）孕育效果差，衰退速度快。

（5）铸件内应力大，裂纹倾向大。

2. 原因分析

“硫化物核心理论”认为：铁液含硫量低时，白口深度较大，随着含硫量的增加，白口深度逐渐减小，达到一个最小值，此时wS为0.05%～0.06%。然后，随着含硫量的增加白口深度增加。也有资料认为“低硫时共晶团数少，成核度很小，随着硫量的增加，共晶团数急剧增加，当wS达到0.05%以上后，共晶团数增加趋向减缓”，因此电炉铁液含硫量低是问题所在。冲天炉熔炼过程中由于焦炭中硫的影响，铁液增硫；而电炉由于没有增硫源，所以不会增硫，且硫与其他

元素极易形成化合物，浮于铁液表面，与渣子一起被清除，在电炉高温保温时更为明显。

3. 改善不良特性的措施

（1）原材料的选用①原生铁要选用规模大、高炉容量大、铁矿石质量好，以及来源稳定的厂家，这样能保证生铁的成分稳定，有害元素少。②禁止使用锈蚀严重的废钢，并且在使用前废钢和回炉铁必须经过抛丸处理。③增碳剂要经过高温石墨化，否则增碳剂吸收率低，吸收温度高，且还会造成铁液碳的不均匀。

（2）化学成分的选择 ①C E含量要略高于冲天炉。②以HT300普通机床床身为例：wC＝3.0%～3.05%，wSi＝1.45%～1.55%，wMn＝1.0%～1.1%，wP≤0.1%，wS＝0.05%～0.08%。

（3）工艺创新措施具体为：①为改善铁液在高温保温时间长而产生的不利影响，工艺改变，强调“快熔快出”原则。铁液在炉内成分调整，升温后尽快出炉。保温时间不得超过10min。出炉后迅速浇注，最大限度地缩短铁液在炉内、浇包内的保温时间。②为改善石墨形态不稳定，出现D型、E型石墨的不利影响，我们使用了FeSi75Ba长效孕育剂，延长了孕育有效时间，抑制了异形石墨的产生。石墨形态、珠光体含量都有了很好的改善。但也要注意终硅量的控制，如果终硅量过高，珠光体含量极易降低，一般孕育量为0.3%～0.6%。③为消除含硫量低造成的不良影响，使用增硫剂来提高含硫量。使铁液中的wS由0.03%增加到0.05%～0.08%，以增加形核数量。石墨形态、珠光体含量有明显改善，孕育效果明显。④对铁液进行合金化处理，一般选用合金元素Cr、Sb、Cu、Sn。

Cr 是强的碳化物稳定元素，稳定渗碳体，因此能提高铸件的硬度、耐磨性，加入量0.2%～ 0.4%。

Sb是强烈促进珠光体元素，但没有细化晶粒和组织的作用，并且增加收缩性，加入量0.02% ～0.04%。

Cu是比较温和的促进珠光体的元素，在使用中副作用小，因此比较常用，加入量0.3%～0.5%。

Sn是强的碳化物促进元素，增加碳化物，消除铁素体，可以提高力学性能和耐磨性，加入量0.03%～0.05%。