合成铸铁技术在球墨铸管生产中的应用

陈建波，杜 波，李志杰，赵宏杰，崔建荣

（新兴铸管武安工业区，河北邯郸 056300）

利用少量原铁液和大量废钢，在电炉中加入增碳剂进行增碳生产的合成铸铁，生产成本低，产品性能优越。用合成铸铁生产球墨铸铁，具有生产成本低、能耗小、产品质量高等优点。

1 合成铸铁的熔炼条件

合成铸铁熔炼的重要条件是使用感应电炉熔炼，感应电炉具有自由控制铁液温度、电磁搅拌及增碳剂吸收率高的特点，使熔炼、增碳、精炼工艺可在较宽的范围内调整和控制。

2 合成铸铁的特点

在电炉中以废钢作为主炉料，用增碳剂进行增碳生产的合成铸铁件，由于炉料纯净，铁液含硫量低，纯净度高，夹杂物少，实践表明与普通熔炼的铸件相比，有较好的力学性能、工艺性能和使用性能。

力学性能[2]：合成铸铁在相同碳当量的条件下，其抗拉性能高30 M Pa.

工艺性能[1]：相同碳当量条件下，由于铁液纯净度高，杂质少，比普通电炉铁液流动性要高。同等成分合成铸铁的碳当量比普通电炉铁液的碳当量高0.4%左右，因此说合成铸铁的铸造工艺性能较好。

使用性能：合成铸铁组织致密，气密性高。使用合成铸铁生产球墨铸铁管，气密性合格率可提高15%左右，因此说合成铸铁使用性能要高。从表1、表2数据对比可以看出，采用合成铸铁工艺生产的球墨铸铁管月、年累计气密合格率分别达到96.6%、96.11%，明显高于普通铸铁工艺月、年累计气密合格率83.59%、81.64%.

表1 普通铸铁气密数据

表2 合成铸铁气密数据

3 合成铸铁生产球墨铸铁管操作工艺

合成铸铁的关键技术是熔炼增碳。应用合成铸铁工艺技术生产D N80—D N2600球墨铸铁管，产品质量稳定，性能优越。

3.1 熔炼条件

采用6台中频炉（分别为1台20 t、2台15 t、3台10 t）熔炼铁液。

3.2 化学成分控制

原铁液的质量优劣直接影响到产品的质量，原铁液采用的主要成分为 ω（C）4.0～5.2%，ω（Si）≤1.8%，ω（M n）≤0.3%.废钢选取以普碳钢为优，其他采用成分明确的低S、低P、低M n无油少锈的废钢，回炉料为生产过程中产生的缺陷品。

3.3 增碳剂

增碳剂分别为煤质92%增碳剂和石墨98%增碳剂，煤质92%增碳剂颗粒较大，含硫量略高，吸收率略低；石墨98%增碳剂颗粒较小，含硫量较低，吸收率略高于煤质92%增碳剂；对两种增碳剂的试验对比如表3所示，石墨98%增碳剂的使用成本比煤质92%增碳剂高8.24元/t，因此最后选用煤质92%增碳剂。

表3 煤质92%与石墨98%增碳剂使用成本试验对比

3.4 增碳剂加入量及方法

熔炼电炉合成炉料包括[3]：原铁液、回炉料、废钢、增碳剂以及适量合金。为确保增碳剂吸收率，计算出增碳剂加入量分批次加入，第一次在废钢加入前加入60%，剩余40%在废钢加入过程中加入，以电炉要求含碳量质量分数为3.6%计算增碳剂加入量。

1）炉料含碳量：

A2—电炉加入的原铁液重量，t；

A3—电炉加入的废钢重量，t；

M—电炉加入的增碳剂重量，t.

增碳剂含碳质量分数92%，吸收率为85%.原铁液中C质量分数按4.0%计算；回炉料中C质量分数按3.6%计算；废钢中C质量分数按0.20计算。

增碳剂质量较轻，具有导磁性，其颗粒度在炉料中又最小，一般情况下加入时尽量把增碳剂放在熔炉的中下部位，上面再压上废钢，使其一方面在炉料刚开始熔化送电时不能外逸，另一方面能增加与铁液接触面积，提高吸收率。

4 注意事项

1）废钢质量的控制：废钢作为合成铸铁工艺中的主原料，其用量大，成分复杂，特别是压块状废钢，内部的成分无法检测。当含有Z n、Ti等元素超标的废钢加入时，会严重影响到球墨铸铁质量。因此，在废钢购入前必须明确废钢产地、成分等，以免对生产质量造成影响。

2）增碳剂颗粒度的影响：增碳剂颗粒度对吸收率有明显的影响，颗粒度小于1 mm的增碳剂容易浮于铁液表面，难以用废钢压入到铁液中，同时熔渣上浮，易出现增碳剂与铁液隔离，从而造成降低增碳剂的吸收率。颗粒度大于3 mm的增碳剂受生产节奏影响，没有充分的溶解时间，从而造成降低增碳剂的吸收率。增碳剂的选用要以自身的生产条件选取合适颗粒度大小的产品，所以采用颗粒度在1 mm～3 mm间，使用时用废钢或回炉料将其压入铁液时，使其有更多的体积浸入到铁液中，加大与铁液的接触面积，有利于吸收率的提高。

5 结束语

在中频电炉中，大量利用废钢和增碳剂作为炉料，完全可以生产出质量合格的球墨铸铁产品，而且还可以降低生产成本。