如何獲得高質(zhì)量的鑄鐵件

一．概述

（一）解析鑄造生產(chǎn)全過程，其核心環(huán)節(jié)是熔煉合格的鐵水，注到合格的鑄型中成形，合格的鑄型主要保證鑄件的形狀和尺寸精度。合格的鐵水內(nèi)在質(zhì)量，是保證鑄件的使用性能，保證使用壽命，使用的可靠性。故鐵水的熔煉質(zhì)量是鑄造生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

（二）鑄造行業(yè)，是一個(gè)跨冶金和機(jī)械，涉及專業(yè)面非常廣泛的行業(yè)，影響因素非常多，生產(chǎn)過程控制難度非常大。穩(wěn)定生產(chǎn)質(zhì)量，除嚴(yán)格控制進(jìn)料外，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，zui大限度排除人為因素的干擾，用設(shè)備系統(tǒng)保證工藝過程的質(zhì)量和穩(wěn)定性，已是我國(guó)當(dāng)前提高生產(chǎn)質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低成本的有效措施。

（三）隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們環(huán)保意識(shí)的提高，對(duì)環(huán)保的要求也愈來愈高，應(yīng)有相應(yīng)的環(huán)保措施。以達(dá)到相應(yīng)的環(huán)保要求。

（四）在生產(chǎn)過程中，如何充分利用能源，節(jié)約能源。也是當(dāng)前我們的重要任務(wù)之一。

二．鑄件內(nèi)在質(zhì)量的控制技術(shù)參數(shù)分析

鑄造生產(chǎn)是一個(gè)古老而新興的行業(yè)，也是機(jī)械行業(yè)重要基礎(chǔ)件行業(yè)。決定著機(jī)械設(shè)備的使用壽命和使用可靠性。通過數(shù)千年的生產(chǎn)實(shí)踐積累，科學(xué)研究，從宏觀認(rèn)識(shí)深入到微觀理論，有了巨大的發(fā)展，不斷揭示鑄件生產(chǎn)過程中、穩(wěn)定完成技術(shù)參數(shù)的控制，就可保證鑄件的使用性能，從而保證機(jī)械設(shè)備的使用壽命、使用的可靠性。

要生產(chǎn)高質(zhì)量的鑄件，首先就需要研究影響鑄鐵性能的因素，也就是如何提高熔煉鐵水的純凈度：如何獲得好的石墨形態(tài)；化學(xué)成分波動(dòng)范圍的控制等，研究解決上述問題的技術(shù)控制參數(shù)；并研究采用什么熔煉方法達(dá)到目的。

鐵水熔煉質(zhì)量控制

鐵水純凈度的控制：

1．元素氧化燒損產(chǎn)生的氧化物夾雜物；

2．熔解氧產(chǎn)生的熔煉性氣孔；

3．硫含量的控制，防止硫共晶的產(chǎn)生；

4．磷含量的控制，防止磷共晶的產(chǎn)生；

5．限制微量元素含量在干擾量以下。

鐵水熔煉過程控制：

1．鐵水氧化的控制；

2．消除石墨遺傳性，獲得良好的石墨形態(tài)；

3．控制化學(xué)成分的波動(dòng)范圍，獲得準(zhǔn)確的化學(xué)成分；

4．鐵水熔煉溫度的控制；

5．*熔煉方法的選擇和相應(yīng)的設(shè)備系統(tǒng)。

（一）

1．元素?zé)龘p及氧化物夾雜

鐵水中的硅、錳元素的氧化燒損，是通過爐氣中的氧和二氧化碳吸附于鐵滴表面后熔入鐵水中。此時(shí)熔解氧為原子態(tài)。首先與鐵原子反應(yīng)生成氧化亞鐵，由于硅、錳與氧的親和力大于鐵原子，硅、錳原子將生鐵原子從氧化七亞鐵中還原出來，自身被氧化形成硅、錳氧化物夾雜。

*：鐵水的氧化只要產(chǎn)生在熔化帶。由于空氣中的氧在氧化帶已基本燃燒光。形成二氧化碳；故鐵水在熔化帶被氧化的氧原子主要由二氧化碳提供，減少熔化帶的二氧化碳量就能控制鐵水在熔化帶被氧化，由于二氧化碳遇紅熱焦炭被還原，是吸熱反應(yīng)，故提高還原帶的爐氣溫度可減少爐氣中二氧化碳的含量，減少硅、錳燒損。故熱風(fēng)沖天爐能有效控制元素氧化燒損。

2．鐵水氧化行氣孔的產(chǎn)生與控制

沖天爐鐵水中的熔解氧，一部分如上所述，與鐵水中硅、錳反應(yīng)生成氧化物夾雜。

a．一部分溶解氧在石墨表面吸附，氧化石墨生成一氧化碳?xì)狻?/p>

即：（C）石墨+[O]＝↑

b．當(dāng)生成的氧化亞鐵于鐵水中的碳接觸時(shí)，碳還原氧化亞鐵，也是生成一氧化碳?xì)饪住?/p>

（FeO）+（C）＝↑+（Fe）

高溫鐵水有利于氣泡上浮去除。這種熔煉過程中鐵水氧化生成的氣孔叫熔煉性氣孔，其特點(diǎn)時(shí)呈細(xì)小均勻的分布于鑄件斷面。

3．鐵水含硫含量的控制

在沖天爐熔煉過程中，焦炭中的硫?qū)⒂?0％進(jìn)入鐵水中。如何控制硫進(jìn)入鐵水，是沖天爐熔煉質(zhì)量控制的重要任務(wù)之一。首先了解硫進(jìn)入鐵水的過程，才能找到控制鐵水增硫的途徑。

焦炭在風(fēng)口區(qū)燃燒達(dá)到高溫時(shí)，焦炭中的硫呈氣體狀態(tài)逸出，在風(fēng)口區(qū)與氧反應(yīng)生成二氧化硫（SO2）氣體。隨著爐氣上升，與鐵料產(chǎn)生增硫途徑有二：

a．當(dāng)二氧化硫與尚沒氧化的潔凈金屬爐料表面或鐵滴表面吸附對(duì)，產(chǎn)生增硫反應(yīng)：

3[Fe+SO2]=(FeS)+2(FeO)+△F2……（1）

b．對(duì)于已氧化的金屬爐料表面，有如下反應(yīng)：

10（FeO）+SO2=(FeS)+3Fe3O4+△F……（2）

式中的氧化亞鐵包括上式反應(yīng)生成的和爐渣中的。

以上兩個(gè)放熱反應(yīng)在沖天爐條件下都可以進(jìn)行，但反應(yīng)式（2）順向性比（1）大，故在金屬表面氧化嚴(yán)重時(shí)，增硫劇烈。試驗(yàn)表明，金屬爐料的滲硫深度可達(dá)1～3mm。當(dāng)鐵料原始含硫量為0.082％時(shí)，增層內(nèi)硫量可達(dá)0.45％之多。由此可知，清除金屬爐料的鐵銹，可減少增硫。

在沖天爐熔煉過程中能否創(chuàng)造條件脫硫呢？據(jù)脫硫的三大條件，即高溫、高堿度、低氧化性。這在一般沖天爐中時(shí)無法滿足的，只有在先進(jìn)的熱風(fēng)水冷沖天爐熔煉條件下，才能滿足上述條件。在熱風(fēng)水冷沖天爐熔煉過程中，由于高溫、鐵水氧化性低，無爐襯，可造堿性渣，當(dāng)鐵水在1500～1550℃，平均1530 ℃，爐渣堿度控制在1.7～2.3時(shí)，可穩(wěn)定地將鐵水含硫量降到0.04％，在包中輔以脫硫措施或采用爐前連續(xù)脫硫，就可將硫控制在0.02～0.03％，充分滿足球鐵生產(chǎn)和轉(zhuǎn)爐煉鋼的需要。

4．鐵水中磷的控制

一般在沖天爐熔煉過程中磷基本上無大變化。磷量的控制主要是從金屬爐料控制。

5．微量干擾元素，微量干擾元素應(yīng)控制其含量在作用量以下。在熔煉過程中，高溫有利于低熔點(diǎn)干擾元素的氧化、燒損。其含量相應(yīng)的減少。但控制主要從金屬爐料的選擇解決之一。在沖天爐熔煉過程中。