高爐鐵水在鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、Machinery&Equipmemt高爐鐵水在鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用叢滋玲(朝陽飛馬車輛設(shè)備股份公司)【摘要】對(duì)高爐鑄造生鐵鐵水及鑄鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)過程進(jìn)行了介紹。從灰鑄鐵與球墨鑄鐵兩種材料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程與檢測(cè)結(jié)果論述了高爐鐵水直接應(yīng)用的可行性?！娟P(guān)鍵詞】高爐鐵水；灰鑄鐵件；球墨鑄鐵件1高爐鐵水介紹高爐鐵水通常分為兩種：鑄造生鐵鐵水及煉鋼生鐵鐵水。這里只介紹鑄造生鐵鐵水在鑄鐵件生產(chǎn)中的應(yīng)用。高爐鐵水是高爐鐵廠通過對(duì)鐵礦石進(jìn)行還原冶煉處理得到的產(chǎn)

2、品，一般不能直接用于鑄件生產(chǎn)，主要原因是其化學(xué)成分及機(jī)械性能不能直接滿足鑄件要求。高爐鐵水的化學(xué)成分波動(dòng)范圍一般為：C：3748％：Si：12—16％：Mn：0509％：P：006—01％：S：002—004％抗拉強(qiáng)度Ob一般為80—120Mpa，延伸率6約為0％。金相石墨形態(tài)為粗大的片狀石墨加共晶石墨。2鑄件的生產(chǎn)目前我國(guó)灰鑄鐵件的生產(chǎn)一般采用沖天爐或沖天爐保溫爐進(jìn)行熔煉，熔煉熱量來源為焦碳的燃燒。焦碳燃燒產(chǎn)生大量的C02和S02氣體

3、。并隨之產(chǎn)生大量的廢渣和灰塵。因此沖天爐熔煉污染較大。球墨鑄鐵件的生產(chǎn)一般采用中頻感應(yīng)電爐。相對(duì)于沖天爐生產(chǎn)來說，電爐生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、勞動(dòng)條件有較大改善、環(huán)境污染減少。但電爐熔煉耗電大，在電力供應(yīng)緊張的今天，耗電量大已成為制約鑄造企業(yè)發(fā)展的重要問題。鑄件生產(chǎn)的原材料通常采用鑄造生鐵、廢鋼鐵與回爐料。其中鑄造生鐵為即為上述高爐鐵水經(jīng)冷卻處理而來。3高爐鐵水在鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用鑄件在生產(chǎn)過程中需將鑄造生鐵與廢鋼鐵、回爐料等重新進(jìn)行熔煉。如果能將

4、高爐鐵水做簡(jiǎn)單處理之后直接澆注鑄件，則可節(jié)約二次熔煉的能耗和原料損耗，縮短生產(chǎn)流程與生產(chǎn)周期，降低人工費(fèi)用，從而使生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提高。31高爐鐵水在灰鑄鐵件生產(chǎn)中的應(yīng)用在鑄造生產(chǎn)中，灰鑄鐵材料一般要求化學(xué)成分為：C：3437％：Si：1424％：Mn：061O％：P：015％max：S：012％max抗拉強(qiáng)度Ob241Mpa，硬度HB=187—255從高爐鐵水的成分來看，高碳含量使得其工晶度大于l，石墨形態(tài)為粗大的片狀石墨與共

5、晶石墨。高爐鐵水的出鐵溫度一般在1350—1450~C，以特制鐵水運(yùn)輸罐從高爐鐵廠運(yùn)到鑄件生產(chǎn)廠，如果運(yùn)輸距離在一百公里以內(nèi)，則溫度下降不會(huì)超過100℃。當(dāng)然為了滿足鑄件化學(xué)成分及機(jī)械性能的要求，需要將高爐鐵水進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，以調(diào)整碳、硅、錳等成分的含量?？稍诂F(xiàn)有沖天爐保溫爐雙聯(lián)熔煉的生產(chǎn)過程中，取消沖天爐熔煉過程，直接采用高爐冶煉的鑄造生鐵鐵水，與保溫電爐內(nèi)已熔融的廢鋼、回爐料鐵水充分混合，升溫調(diào)質(zhì)，以取得鑄件要求的化學(xué)成分，進(jìn)而達(dá)到

6、機(jī)械性能要求。(采用碳硫快速分析儀及光譜分析儀監(jiān)控成分)用高爐鐵水生產(chǎn)的灰鑄鐵件，由于金相結(jié)構(gòu)中石墨片粗大，因此其導(dǎo)熱性大大提高。這里以汽車制動(dòng)鼓為例說明，其典型化學(xué)成分如下：C：343％：Si：182％：Mn：088％：P：008％：S：0U％拉力Ob為275Mpa，硬度HB=195金相結(jié)構(gòu)：珠光體99％，A型石墨9O％，石墨長(zhǎng)度3級(jí)。達(dá)到上述成分、金相及性能要求的制動(dòng)鼓，按美國(guó)FMVSS121仿疲勞測(cè)試程序，可以通過在8O公里及10

7、0公里／d時(shí)的行駛速度下，緊急制動(dòng)100次而產(chǎn)品不斷裂的要求。由此可見，只要控制好灰鑄鐵生產(chǎn)過程中的升溫、調(diào)質(zhì)過程，采用高爐鐵水可以得到滿足要求的灰鐵鑄件。32高爐鐵水在球墨鑄鐵件生產(chǎn)中的應(yīng)用在鑄造生產(chǎn)中，球墨鑄鐵材料一般要求化學(xué)成分范圍如下：C：34％min：Si：22275％：Mn：01—05％：P：006％max；S：003％max抗拉強(qiáng)度≥448MPa屈服強(qiáng)度≥310MPa延伸率≥12％同樣需要關(guān)注高爐鐵水的成分：高碳高硅使得其

8、碳當(dāng)量較高。而當(dāng)球墨鑄鐵中的碳當(dāng)量高于45％時(shí)，則非常容易導(dǎo)致石墨析出異常，如開花、漂浮等。但從高爐鐵水的成分來看，即使是在未孕育增硅以前，鐵水的碳當(dāng)量已接近或超出此范圍。所以，如果采用通常的處理澆注工藝，鑄件上極容易出現(xiàn)石墨漂浮現(xiàn)象。石墨漂浮是高碳球鐵鑄件的材料缺陷之～。有關(guān)文獻(xiàn)認(rèn)為，漂浮石墨主要是由過共晶鐵水中析出過飽合碳長(zhǎng)大聚集上浮而成，其構(gòu)成為石墨。這些上浮石墨運(yùn)動(dòng)到上部一定區(qū)域以后，由于受高粘度鐵水的粘滯作用而停止運(yùn)動(dòng)，并依次

9、堆積，從而形成漂浮區(qū)。石墨上浮的動(dòng)力主要來源于比重差異及凝固過程中的共晶膨脹力。了解到石墨漂浮的機(jī)理以后，就不難找出利用高爐鐵水直接生產(chǎn)球墨鑄鐵件的方法了。可在通常的中頻感應(yīng)電爐熔煉過程中，取消生鐵的熔煉而直接采用高爐鐵水，與中頻電爐內(nèi)已熔融的廢鋼、回爐料鐵水充分混合、升溫、出爐之后，采用中鎂、低硅、低稀土球化劑以沖入法進(jìn)行球化處理。同時(shí)需設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)使得鐵水在型中順序凝固，并采用懸浮澆注法，以抑制石墨漂浮。從而達(dá)到鑄件所要求的化學(xué)成分

10、、金相及機(jī)械性能要求。這里以汽車輪轂為例，說明用上述方法澆注出的產(chǎn)品，典型化學(xué)成分如下：C：379％：Si：247％：Mn：031％：P：004％：S：0019％：Mg：0049％機(jī)械性能：拉力為510MPa，硬度為180HB。金相結(jié)構(gòu)：珠光體25％，球徑6級(jí)，球化率85％。達(dá)到上述成分、金相及性能要求的汽車輪轂，按美國(guó)SAEJ1095疲勞測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，若按輪轂軸承負(fù)載能力不同而施以不同的力矩，產(chǎn)品可達(dá)到4O萬至100萬次而不裂。由此可見，

11、只要解決了球墨鑄鐵生產(chǎn)過程中的石墨漂浮問題，并控制好球化過程，采用高爐鐵水完全可以得到滿足要求的球墨鑄鐵件。(上接第470頁)對(duì)復(fù)雜落后、急需優(yōu)化的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。參考文獻(xiàn)：[1】謝俊文，許繼宗，李作泉易燃厚煤層綜放面特大瓦斯涌出綜合治理技術(shù)Ⅱ】_煤炭科學(xué)技術(shù)，2004(4)[2]金龍哲，石晶，劉雙躍利用B型通風(fēng)方式治理瓦斯的理論計(jì)算與研4021華東科技究Ⅱ]礦業(yè)安全與環(huán)保，2oo6(3)[3]劉瑞濤，雷文杰，袁保清，汪國(guó)華易自燃

12、巨厚煤層綜放開采瓦斯綜合治理研究[I1l中州煤炭，2oo8(4)作者簡(jiǎn)介：余勇(1980一)，男，安徽淮北人，助理工程師，現(xiàn)在安徽省恒源煤電股份有限公司祁東煤礦從事瓦斯治理技術(shù)工作。Machinery&Equipmemt高爐鐵水在鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用叢滋玲(朝陽飛馬車輛設(shè)備股份公司)【摘要】對(duì)高爐鑄造生鐵鐵水及鑄鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)過程進(jìn)行了介紹。從灰鑄鐵與球墨鑄鐵兩種材料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程與檢測(cè)結(jié)果論述了高爐鐵水直接應(yīng)用的可行性?！娟P(guān)鍵詞】高爐鐵水；

13、灰鑄鐵件；球墨鑄鐵件1高爐鐵水介紹高爐鐵水通常分為兩種：鑄造生鐵鐵水及煉鋼生鐵鐵水。這里只介紹鑄造生鐵鐵水在鑄鐵件生產(chǎn)中的應(yīng)用。高爐鐵水是高爐鐵廠通過對(duì)鐵礦石進(jìn)行還原冶煉處理得到的產(chǎn)品，一般不能直接用于鑄件生產(chǎn)，主要原因是其化學(xué)成分及機(jī)械性能不能直接滿足鑄件要求。高爐鐵水的化學(xué)成分波動(dòng)范圍一般為：C：3748％：Si：12—16％：Mn：0509％：P：006—01％：S：002—004％抗拉強(qiáng)度Ob一般為80—120Mpa，延伸率6約

14、為0％。金相石墨形態(tài)為粗大的片狀石墨加共晶石墨。2鑄件的生產(chǎn)目前我國(guó)灰鑄鐵件的生產(chǎn)一般采用沖天爐或沖天爐保溫爐進(jìn)行熔煉，熔煉熱量來源為焦碳的燃燒。焦碳燃燒產(chǎn)生大量的C02和S02氣體。并隨之產(chǎn)生大量的廢渣和灰塵。因此沖天爐熔煉污染較大。球墨鑄鐵件的生產(chǎn)一般采用中頻感應(yīng)電爐。相對(duì)于沖天爐生產(chǎn)來說，電爐生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、勞動(dòng)條件有較大改善、環(huán)境污染減少。但電爐熔煉耗電大，在電力供應(yīng)緊張的今天，耗電量大已成為制約鑄造企業(yè)發(fā)展的重要問題。鑄件生產(chǎn)的

15、原材料通常采用鑄造生鐵、廢鋼鐵與回爐料。其中鑄造生鐵為即為上述高爐鐵水經(jīng)冷卻處理而來。3高爐鐵水在鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用鑄件在生產(chǎn)過程中需將鑄造生鐵與廢鋼鐵、回爐料等重新進(jìn)行熔煉。如果能將高爐鐵水做簡(jiǎn)單處理之后直接澆注鑄件，則可節(jié)約二次熔煉的能耗和原料損耗，縮短生產(chǎn)流程與生產(chǎn)周期，降低人工費(fèi)用，從而使生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提高。31高爐鐵水在灰鑄鐵件生產(chǎn)中的應(yīng)用在鑄造生產(chǎn)中，灰鑄鐵材料一般要求化學(xué)成分為：C：3437％：Si：1424％：M

16、n：061O％：P：015％max：S：012％max抗拉強(qiáng)度Ob241Mpa，硬度HB=187—255從高爐鐵水的成分來看，高碳含量使得其工晶度大于l，石墨形態(tài)為粗大的片狀石墨與共晶石墨。高爐鐵水的出鐵溫度一般在1350—1450~C，以特制鐵水運(yùn)輸罐從高爐鐵廠運(yùn)到鑄件生產(chǎn)廠，如果運(yùn)輸距離在一百公里以內(nèi)，則溫度下降不會(huì)超過100℃。當(dāng)然為了滿足鑄件化學(xué)成分及機(jī)械性能的要求，需要將高爐鐵水進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，以調(diào)整碳、硅、錳等成分的含量?？?/p>

17、在現(xiàn)有沖天爐保溫爐雙聯(lián)熔煉的生產(chǎn)過程中，取消沖天爐熔煉過程，直接采用高爐冶煉的鑄造生鐵鐵水，與保溫電爐內(nèi)已熔融的廢鋼、回爐料鐵水充分混合，升溫調(diào)質(zhì)，以取得鑄件要求的化學(xué)成分，進(jìn)而達(dá)到機(jī)械性能要求。(采用碳硫快速分析儀及光譜分析儀監(jiān)控成分)用高爐鐵水生產(chǎn)的灰鑄鐵件，由于金相結(jié)構(gòu)中石墨片粗大，因此其導(dǎo)熱性大大提高。這里以汽車制動(dòng)鼓為例說明，其典型化學(xué)成分如下：C：343％：Si：182％：Mn：088％：P：008％：S：0U％拉力Ob為2

18、75Mpa，硬度HB=195金相結(jié)構(gòu)：珠光體99％，A型石墨9O％，石墨長(zhǎng)度3級(jí)。達(dá)到上述成分、金相及性能要求的制動(dòng)鼓，按美國(guó)FMVSS121仿疲勞測(cè)試程序，可以通過在8O公里及100公里／d時(shí)的行駛速度下，緊急制動(dòng)100次而產(chǎn)品不斷裂的要求。由此可見，只要控制好灰鑄鐵生產(chǎn)過程中的升溫、調(diào)質(zhì)過程，采用高爐鐵水可以得到滿足要求的灰鐵鑄件。32高爐鐵水在球墨鑄鐵件生產(chǎn)中的應(yīng)用在鑄造生產(chǎn)中，球墨鑄鐵材料一般要求化學(xué)成分范圍如下：C：34％mi

19、n：Si：22275％：Mn：01—05％：P：006％max；S：003％max抗拉強(qiáng)度≥448MPa屈服強(qiáng)度≥310MPa延伸率≥12％同樣需要關(guān)注高爐鐵水的成分：高碳高硅使得其碳當(dāng)量較高。而當(dāng)球墨鑄鐵中的碳當(dāng)量高于45％時(shí)，則非常容易導(dǎo)致石墨析出異常，如開花、漂浮等。但從高爐鐵水的成分來看，即使是在未孕育增硅以前，鐵水的碳當(dāng)量已接近或超出此范圍。所以，如果采用通常的處理澆注工藝，鑄件上極容易出現(xiàn)石墨漂浮現(xiàn)象。石墨漂浮是高碳球鐵鑄件

20、的材料缺陷之～。有關(guān)文獻(xiàn)認(rèn)為，漂浮石墨主要是由過共晶鐵水中析出過飽合碳長(zhǎng)大聚集上浮而成，其構(gòu)成為石墨。這些上浮石墨運(yùn)動(dòng)到上部一定區(qū)域以后，由于受高粘度鐵水的粘滯作用而停止運(yùn)動(dòng)，并依次堆積，從而形成漂浮區(qū)。石墨上浮的動(dòng)力主要來源于比重差異及凝固過程中的共晶膨脹力。了解到石墨漂浮的機(jī)理以后，就不難找出利用高爐鐵水直接生產(chǎn)球墨鑄鐵件的方法了?？稍谕ǔ５闹蓄l感應(yīng)電爐熔煉過程中，取消生鐵的熔煉而直接采用高爐鐵水，與中頻電爐內(nèi)已熔融的廢鋼、回爐料鐵

21、水充分混合、升溫、出爐之后，采用中鎂、低硅、低稀土球化劑以沖入法進(jìn)行球化處理。同時(shí)需設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)使得鐵水在型中順序凝固，并采用懸浮澆注法，以抑制石墨漂浮。從而達(dá)到鑄件所要求的化學(xué)成分、金相及機(jī)械性能要求。這里以汽車輪轂為例，說明用上述方法澆注出的產(chǎn)品，典型化學(xué)成分如下：C：379％：Si：247％：Mn：031％：P：004％：S：0019％：Mg：0049％機(jī)械性能：拉力為510MPa，硬度為180HB。金相結(jié)構(gòu)：珠光體25％，球徑6

22、級(jí)，球化率85％。達(dá)到上述成分、金相及性能要求的汽車輪轂，按美國(guó)SAEJ1095疲勞測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，若按輪轂軸承負(fù)載能力不同而施以不同的力矩，產(chǎn)品可達(dá)到4O萬至100萬次而不裂。由此可見，只要解決了球墨鑄鐵生產(chǎn)過程中的石墨漂浮問題，并控制好球化過程，采用高爐鐵水完全可以得到滿足要求的球墨鑄鐵件。(上接第470頁)對(duì)復(fù)雜落后、急需優(yōu)化的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。參考文獻(xiàn)：[1】謝俊文，許繼宗，李作泉易燃厚煤層綜放面特大瓦斯涌出綜合治理技術(shù)Ⅱ】_煤炭