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如何获得高质量的铸铁件
点击次数:1662 发布时间:2014-05-09

一.概述

(一)解析铸造生产全过程,其核心环节是熔炼合格的铁水,注到合格的铸型中成形,合格的铸型主要保证铸件的形状和尺寸精度。合格的铁水内在质量,是保证铸件的使用性能,保证使用寿命,使用的可靠性。故铁水的熔炼质量是铸造生产过程中的关键环节。

(二)铸造行业,是一个跨冶金和机械,涉及专业面非常广泛的行业,影响因素非常多,生产过程控制难度非常大。稳定生产质量,除严格控制进料外,实现生产过程自动化,zui大限度排除人为因素的干扰,用设备系统保证工艺过程的质量和稳定性,已是我国当前提高生产质量、提高生产效率、降低成本的有效措施。

(三)随着社会的发展和进步,人们环保意识的提高,对环保的要求也愈来愈高,应有相应的环保措施。以达到相应的环保要求。

(四)在生产过程中,如何充分利用能源,节约能源。也是当前我们的重要任务之一。

二.铸件内在质量的控制技术参数分析

铸造生产是一个古老而新兴的行业,也是机械行业重要基础件行业。决定着机械设备的使用寿命和使用可靠性。通过数千年的生产实践积累,科学研究,从宏观认识深入到微观理论,有了巨大的发展,不断揭示铸件生产过程中、稳定完成技术参数的控制,就可保证铸件的使用性能,从而保证机械设备的使用寿命、使用的可靠性。

要生产高质量的铸件,首先就需要研究影响铸铁性能的因素,也就是如何提高熔炼铁水的纯净度:如何获得好的石墨形态;化学成分波动范围的控制等,研究解决上述问题的技术控制参数;并研究采用什么熔炼方法达到目的。

铁水熔炼质量控制

铁水纯净度的控制:

1.元素氧化烧损产生的氧化物夹杂物;

2.熔解氧产生的熔炼性气孔;

3.硫含量的控制,防止硫共晶的产生;

4.磷含量的控制,防止磷共晶的产生;

5.限制微量元素含量在干扰量以下。

铁水熔炼过程控制:

1.铁水氧化的控制;

2.消除石墨遗传性,获得良好的石墨形态;

3.控制化学成分的波动范围,获得准确的化学成分;

4.铁水熔炼温度的控制;

5.zui佳熔炼方法的选择和相应的设备系统。

(一)

1.元素烧损及氧化物夹杂

铁水中的硅、锰元素的氧化烧损,是通过炉气中的氧和二氧化碳吸附于铁滴表面后熔入铁水中。此时熔解氧为原子态。首先与铁原子反应生成氧化亚铁,由于硅、锰与氧的亲和力大于铁原子,硅、锰原子将生铁原子从氧化七亚铁中还原出来,自身被氧化形成硅、锰氧化物夹杂。

众所周知:铁水的氧化只要产生在熔化带。由于空气中的氧在氧化带已基本燃烧光。形成二氧化碳;故铁水在熔化带被氧化的氧原子主要由二氧化碳提供,减少熔化带的二氧化碳量就能控制铁水在熔化带被氧化,由于二氧化碳遇红热焦炭被还原,是吸热反应,故提高还原带的炉气温度可减少炉气中二氧化碳的含量,减少硅、锰烧损。故热风冲天炉能有效控制元素氧化烧损。

2.铁水氧化行气孔的产生与控制

冲天炉铁水中的熔解氧,一部分如上所述,与铁水中硅、锰反应生成氧化物夹杂。

a.一部分溶解氧在石墨表面吸附,氧化石墨生成一氧化碳气。

即:(C)石墨+[O]=↑

b.当生成的氧化亚铁于铁水中的碳接触时,碳还原氧化亚铁,也是生成一氧化碳气孔。

(FeO)+(C)=↑+(Fe)

高温铁水有利于气泡上浮去除。这种熔炼过程中铁水氧化生成的气孔叫熔炼性气孔,其特点时呈细小均匀的分布于铸件断面。

3.铁水含硫含量的控制

在冲天炉熔炼过程中,焦炭中的硫将有60%进入铁水中。如何控制硫进入铁水,是冲天炉熔炼质量控制的重要任务之一。首先了解硫进入铁水的过程,才能找到控制铁水增硫的途径。

焦炭在风口区燃烧达到高温时,焦炭中的硫呈气体状态逸出,在风口区与氧反应生成二氧化硫(SO2)气体。随着炉气上升,与铁料产生增硫途径有二:

a.当二氧化硫与尚没氧化的洁净金属炉料表面或铁滴表面吸附对,产生增硫反应:

3[Fe+SO2]=(FeS)+2(FeO)+△F2……(1)

b.对于已氧化的金属炉料表面,有如下反应:

10(FeO)+SO2=(FeS)+3Fe3O4+△F……(2)

式中的氧化亚铁包括上式反应生成的和炉渣中的。

以上两个放热反应在冲天炉条件下都可以进行,但反应式(2)顺向性比(1)大,故在金属表面氧化严重时,增硫剧烈。试验表明,金属炉料的渗硫深度可达1~3mm。当铁料原始含硫量为0。082%时,增层内硫量可达0。45%之多。由此可知,清除金属炉料的铁锈,可减少增硫。

在冲天炉熔炼过程中能否创造条件脱硫呢?据脱硫的三大条件,即高温、高碱度、低氧化性。这在一般冲天炉中时无法满足的,只有在先进的热风水冷冲天炉熔炼条件下,才能满足上述条件。在热风水冷冲天炉熔炼过程中,由于高温、铁水氧化性低,无炉衬,可造碱性渣,当铁水在1500~1550℃,平均1530 ℃,炉渣碱度控制在1.7~2.3时,可稳定地将铁水含硫量降到0.04%,在包中辅以脱硫措施或采用炉前连续脱硫,就可将硫控制在0.02~0.03%,充分满足球铁生产和转炉炼钢的需要。

4.铁水中磷的控制

一般在冲天炉熔炼过程中磷基本上无大变化。磷量的控制主要是从金属炉料控制。

5.微量干扰元素,微量干扰元素应控制其含量在作用量以下。在熔炼过程中,高温有利于低熔点干扰元素的氧化、烧损。其含量相应的减少。但控制主要从金属炉料的选择解决之一。在冲天炉熔炼过程中。

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