袁東洲-消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施（2020）講解

中頻爐熔制鑄鐵的特異性及對(duì)策

職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程

我們講到中頻感應(yīng)電爐熔化鑄鐵時(shí)優(yōu)點(diǎn)說(shuō)的多，調(diào)整成分方便，溫度易于控制；尤其生產(chǎn)球墨鑄鐵與沖天爐相比，有利于獲得低硫鐵液等。實(shí)事求是說(shuō)，減少環(huán)境污染，改善勞動(dòng)條件，鑄件質(zhì)量較為穩(wěn)定。世間事物總是具有兩重性，在使用中頻感應(yīng)電爐的生產(chǎn)實(shí)踐中，就會(huì)出現(xiàn)和存在一些鑄造性能缺陷，這就是感應(yīng)電爐最常見最易發(fā)生的特異性：消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程1、白口傾向增大，過(guò)冷度增加，感應(yīng)電爐鐵液與沖天爐鐵液相比晶核數(shù)量顯著較少。結(jié)論是：隨著熔煉（過(guò)熱）溫度的提高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，共晶團(tuán)數(shù)降低，白口深度漸增，鑄鐵的基體組織變異。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程2、D、E型石墨組織出現(xiàn)，當(dāng)鐵液過(guò)熱到較高溫度并長(zhǎng)時(shí)間保溫時(shí)，得到的鑄鐵組織中，D、E型石墨比例增加，過(guò)冷度增大。這種過(guò)冷石墨影響到機(jī)械加工的切削性能。當(dāng)鑄鐵的基本組織中折出鐵素體，并出現(xiàn)D型和E型石墨時(shí)，隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)，影響的是鑄鐵的強(qiáng)度和硬度。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程

3、鑄鐵件的外縮陷及縮孔：鐵液長(zhǎng)時(shí)間保溫（如:中夜班0時(shí)交接班，爐工吃夜餐時(shí)),會(huì)出現(xiàn)鑄鐵鑄造缺陷，除了上述的白口傾向增大和力學(xué)性能異化外，還會(huì)引起凝固時(shí)的縮孔和外縮陷缺陷。其產(chǎn)生原因：除長(zhǎng)時(shí)間保溫的影響之外，還和給爐內(nèi)加入生銹的、不干燥金屬爐料有關(guān)系。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程1、不過(guò)分提高出爐溫度，不高溫貯存或保溫鐵液。堅(jiān)持“速熔快出”，避免高溫保溫和長(zhǎng)時(shí)間“過(guò)熱”，從冶金學(xué)角度上說(shuō)要盡可能“一次過(guò)熱”而不是多次過(guò)熱，這樣可以防止晶核生成物消耗過(guò)多，可以避免過(guò)劇的脫氧反應(yīng)。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程2、強(qiáng)化孕育處理措施：出鐵前對(duì)鐵液進(jìn)行孕育處理，可以預(yù)防和擬制白口傾向。孕育效果以“后孕育”效果最佳，即在澆注時(shí)在鐵水澆注包流鐵嘴進(jìn)行孕育的方法（要求均勻撒在鐵液上經(jīng)澆口杯進(jìn)入鑄型，孕育劑顆粒不能大），這樣可以促使石墨朝著A型方向變化，可以有效消除過(guò)冷石墨（D型和E型）的生成。選擇長(zhǎng)效孕育劑（如硅鋇孕育劑Fesi70B5類），可以顯著防止E型石墨形成。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程3、選擇和使用含氮量低的增碳劑。用含氮量較高的瀝青焦炭等制作的增碳劑，會(huì)使厚壁鑄件產(chǎn)生針孔及縮孔缺陷。因此，應(yīng)盡量采用含氮量低的廢電極石墨等制作的增碳劑，可以減少鑄造缺陷。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程出鐵水前，給爐內(nèi)加入經(jīng)過(guò)預(yù)熱干凈無(wú)銹的新生鐵塊（面包鐵塊），是消除薄壁鑄件過(guò)冷石墨和邊角白口的有效措施（如單體鑄造活塞環(huán)）。在熔化的后期，加入一定比例新生鐵，由于新生鐵中所含的初生石墨能起晶核作用。因而，在出鐵前（1420℃左右）取樣后，加入少量（即配料中新生鐵總量的15%左右）新生鐵，可以有效防止薄壁鑄鑄件產(chǎn)生過(guò)冷石墨及尖角產(chǎn)生白口現(xiàn)象。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程出鐵前，加入少量（新生鐵總量的15%左右）新生鐵，可以減少過(guò)冷石墨及消除鑄件尖角產(chǎn)生白口現(xiàn)象。其依據(jù)是“未溶石墨質(zhì)點(diǎn)理論”，有效改善薄壁鑄件切削性能，有效避免薄壁鑄件產(chǎn)生白口缺陷。站在安全生產(chǎn)角度要求：所加入新生鐵塊必須烘烤，預(yù)熱是必不可少，防止飛濺，以免燒傷操作工。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程加強(qiáng)爐料管理，強(qiáng)化“精料出精品”觀念。注重爐料清理，凡入爐的原輔材料干凈、干燥，無(wú)銹蝕，回爐料必須經(jīng)過(guò)滾筒清理；廢鋼首先是經(jīng)過(guò)切割成大小適中，然后經(jīng)清理無(wú)銹蝕，經(jīng)細(xì)挑精選無(wú)雜質(zhì)（比如鋁，產(chǎn)生皮下氣孔）。加入鐵屑（挑練干凈，壓餅后加入）。最近中鑄協(xié)成立了生鐵分會(huì)，為鑄造企業(yè)鑄造用新生鐵打下好基礎(chǔ)。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程熔化鑄鐵時(shí)在不同溫度條件下，鐵液中含量最多的碳和硅會(huì)與爐襯發(fā)生反應(yīng)，使?fàn)t襯的厚度和鐵水的成分發(fā)生變化。尤其是溫度高時(shí)，石英砂爐襯中的SiO2被鐵水中的碳還原，這樣結(jié)果是：使得爐襯被侵蝕而變薄，鐵水的成分將減碳增硅。所以，我們?cè)阼T造生產(chǎn)中，爐前配料計(jì)算時(shí)，就得按照“低Si高C”的原則，這樣生產(chǎn)出來(lái)的鑄件成分才不會(huì)偏離。這也是使用感應(yīng)電爐熔制鑄鐵的一個(gè)特性。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程渣子集聚引起的問(wèn)題無(wú)芯中頻感應(yīng)電爐內(nèi)粘渣不僅會(huì)減小爐子的容積，并且會(huì)造成爐料的搭棚。它也將使輸入爐子的功率降低，從而影響爐子的電力特性，引起生產(chǎn)效率下降。有兩種類型的渣子沉積在無(wú)芯的感應(yīng)電爐爐壁上：（1）低熔點(diǎn)渣子；（2）高熔點(diǎn)渣子；消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程低熔點(diǎn)渣層集聚原因——當(dāng)無(wú)芯電爐在低溫鐵水操作時(shí)，低熔點(diǎn)的渣子會(huì)積在鐵水面或稍高一點(diǎn)的地方。在加料或進(jìn)行雙聯(lián)熔煉時(shí)，渣子和鐵水會(huì)濺到爐壁上。清除——盡管麻煩，低熔點(diǎn)的渣層還易于清除，只要將鐵水面上升淹沒砂子，然后升高鐵水溫度約超過(guò)正常操作溫度50℃即可。當(dāng)渣子浮到表面便可以被收集。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程高熔點(diǎn)渣層集聚原因——在無(wú)芯中頻感應(yīng)爐中，當(dāng)氧化硅和氧化鋁在高溫下接觸，就形成高熔點(diǎn)渣子。性質(zhì)——這種渣子致密而堅(jiān)硬、通常外觀為暗灰色。它含有高達(dá)50%的鐵以均勻分布的鐵水滴和相當(dāng)數(shù)量的氧化鋁和氧化硅。后二者彼此反應(yīng)生成莫來(lái)石—它是熔點(diǎn)為1810℃的及其良好的耐火料。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程促進(jìn)渣子集聚的條件——雖然一般在同一爐中不會(huì)同時(shí)使用氧化硅和氧化鋁耐火料但在下述情況下仍可形成莫來(lái)石：1、酸性渣被容許進(jìn)入用氧化鋁耐火料做襯的爐或容器中。2、鐵水中的硅（在保溫過(guò)程中）氧化形成氧化硅，從而與氧化鋁襯層化合。3、金屬中微量的鋁氧化成為氧化鋁，然后與氧化硅襯層或酸性渣化合。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程4、覆有造型砂的回爐鐵料加入氧化鋁做襯的爐中。5、清除——清除高熔點(diǎn)的渣集聚沒有太好的方法，它的硬度和強(qiáng)度妨礙了用鏟清除。無(wú)論如何，鏟除的方法都很可能會(huì)對(duì)爐襯造成損傷。使用溶劑應(yīng)極為小心，因?yàn)槟獊?lái)石對(duì)溶劑的抗力頑強(qiáng)，而且可使用的襯料也很可能從爐子其它部分被清除掉。當(dāng)渣層聚集嚴(yán)重的地方，唯一的補(bǔ)救方法是為爐子重新做襯，這就強(qiáng)調(diào)了防止高熔點(diǎn)渣子集聚的重要性。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程1.不要在同一爐中使用氧化硅和氧化鋁耐火料。2.雙聯(lián)熔化時(shí)，要特別仔細(xì)清除沖天爐（小高爐）鐵水表面所有的渣子，然后才可以轉(zhuǎn)運(yùn)到氧化鋁襯層的保溫爐中。3.在封閉的有芯電爐中，應(yīng)在鐵水表面加焦炭屑或木炭，以防止氧化。

消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程4.在氧化鋁襯層的爐子中融化時(shí)，爐料中所有的回爐鐵料必須除去任何少量的芯砂或型砂。5.當(dāng)在氧化硅襯層的爐中熔化或保溫時(shí)，鐵水中的鋁量應(yīng)盡量低，方法如下：（a）從爐料中除去鋁廢品；（b）限制添加含有高鋁量的鐵硅合金。消除感應(yīng)爐鑄造特異性的技術(shù)措施職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程

感應(yīng)電爐熔化鑄鐵的增碳技術(shù)通常我們是通過(guò)添加增碳劑或加入廢鋼未完成碳的增減調(diào)整。下面講四方面問(wèn)題：影響增碳因素、不同種類增碳劑的吸收率；感應(yīng)電爐增碳方法、以及降碳脫碳原則。職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程鐵液增碳時(shí)關(guān)注一是增碳速度,二是增碳時(shí)碳的吸收率。影響增碳受到如下4個(gè)因素影響：（a）鐵液的組成，高錳鐵液有助于吸碳，高硅、高磷鐵液阻礙碳的吸收。鉄液內(nèi)碳飽和度越低，則吸碳速度越快；在高硅鉄液內(nèi)，碳元素的燒損高達(dá)18%；而在高錳鉄液內(nèi)，碳的燒損幾乎為0，這就證明了上面的論點(diǎn)：錳有助于吸碳，而硅阻滯碳吸收。（b）增碳時(shí)的鐵液溫度；

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感應(yīng)電爐熔化鑄鐵的增碳技術(shù)職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程（c）鐵液攪動(dòng)的程度：鐵液的攪動(dòng)可以促進(jìn)增碳，因此，攪拌力弱的中頻感應(yīng)電爐與攪拌力強(qiáng)烈的工頻感應(yīng)電爐相比，中頻電爐碳吸收相對(duì)要困難得多。過(guò)分延長(zhǎng)攪動(dòng)時(shí)間反而會(huì)加劇碳燒損，降低了碳元素的吸收率。

感應(yīng)電爐熔化鑄鐵的增碳技術(shù)職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程增碳的方法：（1）經(jīng)過(guò)配料計(jì)算加入爐料時(shí)，按需要分批加入增碳劑。爐料未完全熔化時(shí)，把增碳劑包裹好壓入未熔融鉄液中，即可，這樣可以避免紛揚(yáng)；當(dāng)達(dá)到所需溫度時(shí)增碳過(guò)程也就結(jié)束。

感應(yīng)電爐熔化鑄鐵的增碳技術(shù)職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程爐料的加入順序：金屬爐料的加入順序以及增碳劑的加入時(shí)機(jī)，對(duì)增碳劑的熔化和吸收都有很大的影響。其他條件相同的情況下，在金屬料投爐之前就加入增碳劑的方式與往鐵液中直接加入增碳劑的方式相比，前者的增碳劑吸收率要高于后者。

感應(yīng)電爐熔化鑄鐵的增碳技術(shù)職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程（2）對(duì)于中頻感應(yīng)電爐而言，增碳劑的加入，最好在金屬爐料加入前加入。太早加入，很容易黏附在爐底及爐壁下部；加入過(guò)遲，不僅導(dǎo)致成分調(diào)整延遲，很有可能造成過(guò)度升溫的失誤操作。

感應(yīng)電爐熔化鑄鐵的增碳技術(shù)職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程（3）等到爐料完全熔化后，除去鉄液表面渣滓，加上碎玻璃渣覆蓋鉄液鏡面，撥開后加入需要補(bǔ)充加入的增碳劑，使其卷入鉄液內(nèi)。大約15分鐘完成增碳作業(yè)。

感應(yīng)電爐熔化鑄鐵的增碳技術(shù)職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程熔化時(shí)間。保溫時(shí)間適當(dāng)，可提高增碳劑吸收率。鐵液保溫時(shí)間太短，增碳劑難以完成熔融，吸收率低；熔化時(shí)間太長(zhǎng)，爐內(nèi)溫度一直處于較高的狀態(tài)，增碳劑燒損量大，吸收率相應(yīng)大幅降低。

感應(yīng)電爐熔化鑄鐵的增碳技術(shù)職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程增碳劑的加入量與電爐熔量的關(guān)系。在爐子容量相同的情況下，對(duì)于同樣配比的金屬爐料和增碳劑，因熔化量不同，使得增碳劑的加入量不同，對(duì)其吸收率也有很大影響。例如:用10t中頻感應(yīng)電爐熔化HT300，熔化質(zhì)量6t時(shí)，按比例加入96Kg增碳劑，其最終的吸收率為85%左右。當(dāng)熔化質(zhì)量為10t時(shí)按照同樣比例，需要加入160kg增碳劑，而這爐鐵液的增碳劑吸收率卻降低到78%。由此可見，增碳劑加入量太多燒損率提高，吸收率降低。

感應(yīng)電爐熔化鑄鐵的增碳技術(shù)職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)/portalproject灰鑄鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)課程（4）同時(shí)需要增碳和增硅時(shí)，必須遵循“先增碳后增硅”這是一個(gè)大原則。在完成增碳以后方可添加硅鐵進(jìn)行增硅作業(yè)。否則，就會(huì)影響鉄液