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合成鑄鐵溶煉過程中增碳劑與碳化娃的**配伍 (一)

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合成鑄鐵溶煉過程中增碳劑與碳化娃的**配伍 (一)

池震宇,池炎

(鄭州新達冶金技術有限公司,河南鄭州450000)

摘要:合成鑄鐵熔煉,增碳劑與碳化硅除了調整碳量,并在鐵液中生成大量彌散分布的非均質結晶核心,特別是碳化硅的成核效果和伴生功能,強化鐵液的孕育預處理,對改善基本組織和石墨形態提高鑄件綜合性能,具有重要意義。

關鍵詞:增碳劑;碳化硅;碳當量;預處理


感應電爐具有自由控制鐵液溫度和電磁攪拌作用,為添加增碳劑的合成鑄鐵熔煉提供良好的條件,促進合成鑄鐵在鑄造領域的應用。國內從20世紀90年代開始,越來越多的鑄造企業推廣應用合成鑄鐵熔煉工藝,發展的態勢良好。進一步推廣合成鑄鐵熔煉技術,加大廢鋼比,采用優質增碳劑配合碳化硅的增碳技術和強化孕育預處理等措施,改善鑄件基體組織和石墨形態達到提高鑄件綜合性能,降低生產成本,促使合成鑄鐵熔煉的普及和應用。

一、合成鑄鐵熔煉特點與力學性能

合成鑄鐵是不用或少用(少于10%)生鐵,以廢鋼回爐料加增碳劑的方法調節碳量,通過感應電爐獲取優質鐵液的方法。感應電爐具有溫度調整和增碳吸收率高的功能,能使鐵液的熔化、增碳、精煉在很寬的范圍內調整。在廢鋼比增加時,可以增加碳當量,使廢鋼比增加不受技術上的限制。因此提高廢鋼比的簡單工藝措施,成為合成鑄鐵提高力學性能,改善鑄件綜合性能的有效措施。

正確的熔煉方法,并使用大量增碳劑的合成鑄鐵比普通鑄鐵的力學性能更好。有關資料介紹,合成鑄鐵比普通鑄鐵的抗拉強度增加30-60 MPa,硬度降低10 HB。合成鑄鐵的抗拉強度隨廢鋼加入量增加而提高,其提高幅度隨共晶度的提高而變小。當共晶度達0.95,廢鋼從25%增加到62%時,抗拉強度提高不大,圖1[2]為采用1.5t無芯工頻感應電爐溶煉時,不同共晶度下合成鑄鐵抗拉強度與廢鋼加入量的關系。從圖中看到高牌號灰鑄鐵更宜采用合成


圖1不同共晶度下合成鑄鐵抗拉強度與廢鋼加入量關系


鑄鐵。圖2示出了合成鑄鐵的硬度隨廢鋼加入量的增加其硬度的提高幅度不大,當廢鋼加人量<50% 時,合成鑄鐵的硬度稍有提高,當廢鋼的加入量> 50%時,隨其量遞增,則硬度呈略有下降的趨勢,但仍保持在HB200左右。


圖2廢鋼加入量的增加對不同共晶度的合成鑄鐵的硬度影響


合成鑄鐵力學性能提高的原因。

1、合成鑄鐵使用大量廢鋼,一般廢鋼含氮 76-120x10-6因合成鑄鐵需要較多的增碳劑增碳,如使用含氮量較高的非晶體增碳劑(如煅燒石油焦增碳劑),由于增碳劑中的氮向鐵液中轉移,致使鐵液中的氮含量增高。如使用低硫低氮的石墨化增碳劑和合理的熔煉工藝,合成鑄鐵的氮含量少于100x10-6其力學性能優于大量加入生鐵的普通鑄鐵。

大量廢鋼的加入,熔煉的合成鑄鐵消除了 生鐵中的有害元素和遺傳性的影響,并且在增碳過 程中,尤其在平衡溫度以上增碳時,由于C的氧化 和Si02還原,使鐵液沸騰雜質上浮、凈化鐵液。

2、大量廢鋼的加入,熔煉的合成鑄鐵消除了生鐵中的有害元素和遺傳性的影響,并在增碳過程中,尤其平衡溫度以上增碳時,由于C的氧化和SiO2還原,使鐵液沸騰雜質上浮,凈化鐵液。

3、大量優質增碳劑的加入使鐵液中非異質預存晶核大量增加,改善石墨形核生長條件,增強石墨化能力,對灰鑄鐵而言使共晶團細化并分布均勻,石墨呈A型,避免出現B型及E、D型石墨, 且使石墨片變小、變短。對球鐵而言,使石墨球數顯著增加,石墨球形更好,鐵素體量增加。合成鑄鐵的力學性能取決于增碳劑的質量,增碳工藝和熔煉操作。

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