合成鑄鐵溶煉過程中增碳劑與碳化娃的**配伍 （四）

五、增碳劑與碳化硅在合成鑄鐵熔煉中的應(yīng)用

5.1應(yīng)用實例

①某鑄造廠采用感應(yīng)電爐生產(chǎn)HT250鑄件，前期由于形核率低，白口傾向和相對過冷度大、鑄件縮松，皮下氣孔等缺陷較多，A型石墨含量僅60%-70%，加工性能不穩(wěn)定，廢品率達(dá)10%以上，2014年采用碳化硅取代部分增碳劑和硅鐵進(jìn)行增硅和預(yù)處理，取得較好的冶金效果，表7是爐料配比與力學(xué)性能。

金相試塊從鑄件本體取樣，將原工藝未加碳化硅和試驗加碳化硅工藝的石墨形態(tài)見圖5,圖6。從金相照片可以看出，經(jīng)過碳化硅孕育處理的試樣，其石墨組織以A型為主，呈小片狀，且分布均勻，石墨大小為4級，基體中珠光體量明顯增加，且細(xì)小，鐵素體量減少。沒用碳化硅孕育處理的試樣，其A 石墨呈粗長片狀具分布不均勻，有局部過冷現(xiàn)象. 墨大小為2級周圍存在少量E型石墨，基體組織珠光體量較少且粗大，鐵素體量較多。

表7 HT250爐料配比與力學(xué)性能

②文獻(xiàn)[1]介紹合成灰鑄鐵與普通灰鑄鐵力性能和質(zhì)量指標(biāo)的比照見表8。從表8可以看到合成灰鑄鐵與普通灰鑄鐵相比抗拉強度增加25 MPa,硬度降低9 HB，這與灰鑄鐵的CE以及廢鋼加入量增加有關(guān)。合成灰鑄鐵6: 度當(dāng)廢鋼加入量少于50%時隨廢鋼量增加硬度稍有提高，廢鋼加入量越過50%時隨廢鋼增加硬度呈下降趨勢。

表8合成灰鑄鐵與普通灰鑄鐵力性能和質(zhì)量指標(biāo)

注: ①合成鑄鐵爐料配比:打包廢鋼>40%、廢電極石墨2%-5%、碳化硅2%-5%、回爐料、鐵合金，性能為40爐次平均值。

②配套鑄鐵爐料配比：生鐵40%-50%、回爐料40%、圓鋼料10%-20%、鐵合金，性能為42爐次的平均值。

③根據(jù)碳化硅的溶解特性，顆粒碳化硅作孕育劑是無法全部溶解。筆者曾用碳化硅微粉制作1-5 mm小球作孕育劑，在某鑄造廠的出口配套高壓電瓷避雷器法蘭，材質(zhì)QT450-10的球墨鑄件代替硅鐵作孕育劑試驗，鑄件抗拉強度σb608 MPa比硅鐵孕育劑σb540 MPa，提高12%。

5.2熔煉工藝

5.2.1增碳劑與碳化硅的選擇

一般情況下廢鋼加入量少時，為了降低鐵液煉成本，可選用非晶態(tài)的鍛燒石油焦增碳劑+碳化硅，廢鋼加入量大時選用晶體的石墨化增碳劑+碳化硅，除了調(diào)節(jié)碳量外，使溶解的碳作為大量非均質(zhì)結(jié)晶核心，提高鐵液的成核能力。

不要采用煤質(zhì)增碳劑，含碳量低，碳原子無序雜亂排列、組織致密，空隙率低，質(zhì)地光滑堅硬，雜質(zhì)多，溶解速度與吸收率低。而漂浮在鐵液表面，未吸收部分常掛在爐壁或夾雜在鐵液中，形成夾渣、孔洞或氣孔。

5.2.2增碳劑與碳化硅的加入方式

由于廢鋼的加入量不同，其調(diào)整碳量也不甚相同，通常增碳劑用量2%-3%，至于碳化硅的加入量， 李傳栻在《用感應(yīng)電爐熔煉灰鑄鐵時的一些冶金特點》一文提出：隨爐加入增碳劑**配有一定比例 (40%-55%)的冶金碳化硅；生產(chǎn)質(zhì)量要求高的鑄件、應(yīng)在出鐵前爐內(nèi)加人冶金碳化硅，進(jìn)行預(yù)處理。 文獻(xiàn)指出，國外的灰鐵和蠕鐵鑄造廠常常都有在爐料中配入一定數(shù)量的SiC，通常的加人量是：灰鐵10-15 g/t，蠕鐵5-10 g/t。合成鑄鐵熔煉中增碳劑和碳化硅加入量可參考以上數(shù)值，根據(jù)熔煉的實際工況確定加人量，建議用量0.8-1.5 g/t。

增碳劑和碳化硅的加入方式目前較多的是隨爐料分批加入，使增碳劑和碳化硅在1150-1 370°C的鐵液溫度下浸潤、擴(kuò)散、溶解。具體的是先在爐底加入一定量的回爐料(或剩余的鐵液)—廢鋼—增碳劑碳化硅（隨廢鋼分批加人)—回爐料—鐵合金。為了鐵液達(dá)到要求的碳量，可保留10%左右的增碳劑， 鐵液熔清后，打凈爐中熔渣，再加增碳劑，通過鐵液升溫，電磁攪拌，使碳溶解吸收。出鐵前加入碳化硅，鐵液升溫到1 550°C有利于溶解吸收。除增碳劑與碳化硅品質(zhì)外，加入方法、加入量、粒度、鐵液溫度、化學(xué)成分、鐵液攪拌等工藝因素對鐵液的增碳效率，孕育預(yù)處理效果有明顯的影響。在生產(chǎn)條件下，往往是諸多因素同時起作用，難以對各種因素的影響作準(zhǔn)確的判斷和界定，只有通過試驗數(shù)據(jù)的分析和論證的基礎(chǔ)確認(rèn)。

5.2.3其他注意事項與建議

①鐵液在大量增碳后，含氮量會顯著增加，但要在接近平衡溫度加合金后靜置后再出爐，可使氮含量下降恢復(fù)到原水平。

②碳化硅的選購應(yīng)采用碳化硅廠冶煉的含量SiC76%-90%黑色或綠色玻璃狀的顆粒碳化硅。 碳素廠、電石廠、金屬硅等廠的付產(chǎn)品碳化硅雜質(zhì)大不穩(wěn)定，可能會有些有害元素影響鑄件質(zhì)量，應(yīng)慎重選用。鋁電解槽的廢舊碳化硅磚含鋁量高，可能會引起皮下氣孔增多，生產(chǎn)球鐵時鐵液中的鋁會引起球墨畸變。

③對球鐵在鎂球化劑加入量相同情況下，使用碳化硅預(yù)處理，鎂的最終收得率較高。如果鑄件鎂殘留量大致相同，球化劑加入量可以減少10%。

④鐵液C 3.6%后增碳困難。碳過高時降 C 0.1%，100 kg鐵液加2-3 kg廢鋼。

⑤增碳劑和碳化硅加入小型感應(yīng)爐，**采用牛皮紙袋或塑料袋包裝投入感應(yīng)爐中心，減少爐壁粘附損失。

6結(jié)語

合成鑄鐵熔煉獲得優(yōu)質(zhì)鐵液，取決于增碳劑的品質(zhì)，高的增碳率，合理的增碳工藝和熔煉操作技術(shù)水平。增碳劑與碳化硅除了調(diào)整碳量外，并在鐵液中生成大量彌散分布的非異質(zhì)結(jié)晶核心。特別是碳化硅的成核效果及其伴生功能強化鐵液的孕育預(yù)處理，對改善鐵液的基本組織和石墨形態(tài)，提高鑄件的綜合性能具有十分重大的意義。增碳劑與碳化硅是合成鑄鐵熔煉的**搭擋。

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