严抓4关键，解决15问题，掌握5方案，才能提高中频炉熔炼铸铁的强度

发布日期：2022-03-17

一、感应炉铁液质量控制的四个方面
　　人们常说：“成分决定组织，组织决定性能。”这句话大体上是对的，但不够全面。因为，过去一提化学成分，往往只是５元素和合金元素；除了成分因素外，结晶的控制对组织的形成亦很重要，比如与铸铁壁厚、铸型条件有关的冷却速度，结晶核心的预设，石墨形态的走向等等。把冷却速度的外因放在一边，铸铁熔炼方面应着力做到化学成分准确、铁液干净、干扰元素少和石墨核心有布控等四个方面。
　　１．铁液化学成分要准确稳定
　　把铸造做强，提高铸件的竞争力，赢得铸件定价的话语权，性能稳定达到客户的要求非常重要。一时一事把化学成分做准，不算本事，始终准确，稳定生产才有水平。
　　感应炉比冲天炉的烧损少的多，但毕竟有烧失。应当尽量减少烧损，并减少烧损波动的因素。
　　要特别提醒几点：
　　（１）净料入炉好，炉料又脏又杂是大忌。
　　（２）采用比功率大的炉子，并辅以合理的装料投料操作，以实现快速熔炼。缩短熔解期，并防止炉底过热尤其重要，因为氧化主要在铁料的熔解阶段。
　　（３）铁液过度过热，分次出铁和浇铸拖沓都会引起成分的波动。
　　（４）在弄清各种炉料成分的基础上，要仔细计算配料。配料时务必把熔炼后期因“自沸腾”而引起的脱C量和增Si量考虑在内。
　　２．净化铁液
　　净化铁液是指排除铁液中的非金属夹杂物和气体。
　　借电磁搅拌和“自沸腾”，感应炉有较好的排渣除气作用。如果炉料比较干净，又认真用除渣剂清渣，非金属夹杂物不成问题，有无非金属夹杂物从显微检验中也容易发现。H、O、N气体就不那么直感了。但其中溶解H，即［H］，只要熔炼后期所用辅料不是潮湿的，［H］不会成问题，可保证［H］＜2ppm。铸件中产生针孔，是由铸型或浇包中的水分造成的，不是［H］的过。熔炼中、后期由于［O］和［FeO］被C还原，感应炉铁液中的氧并不多。在生产灰铸铁时，有时甚至还要设法增O。所以除气实际上是除N的问题。
　　随着我国废钢积存量的增加，感应炉中废钢用量必然增加。多用废钢，不但降低炉料成本，还可以提高铸铁性能，一举两得。废钢的含N量高，此外多用废钢少用生铁，必然要用增碳剂增C，增碳剂又会带来一些N。所以［N］可能超标（如薄壁件＞100ppm，厚壁件＞80ppm）,致使铸件中产生裂隙状气孔，对性能的稳定性也不利。所以不要用含N高的废钢和增碳剂，除N需要采取附加措施，如吹Ar。个别工厂借用铸钢经验，用LF炉精炼，生产纯净的铸件。如果［N］不是很高，又无妨于机加工性能，则加Ti等使［N］生成TiN等,进行固N处理，则是简捷的办法。
　　３．控制有害微量元素
　　有害微量元素是通过异化石墨形态，产生脆性相和影响基体组织等而起不利作用的，它们主要由某些地方生铁和废钢带来。控制有害微量元素的办法，一是把好炉料关，防止有害元素混入。二是采用铸造用高纯生铁，稀释有害微量元素含量。
　　４．石墨核心的布控
　　众所周知，感应炉铁液的过冷倾向大，因此白口倾向大，收缩倾向大，影响切削加工性能。追根溯源是感应炉的熔炼时间长，使生铁及回炉料中带来的石墨，残存少或全部消溶了，而铁液中某些SiO2之类可作为石墨外来核心的数量又不足，导致铁液过冷倾向增大。
　　解决的办法有两个方面。一方面是快速熔炼，特别是占熔炼时间70%的化清过程要快。后期过热温度不要过高（一般视不同情况取1490～1540℃），保温时间不要过长。目的都是为了多保留些炉料中的细微石墨。另一方面更重要，就是如何用好增碳剂。前已述及，感应炉用了较多废钢是需要增C的，应选用晶型好的石墨增碳剂。如果增C量大，可以搭用一部分碳素增碳剂，在装料期加，但要留一些石墨型增碳剂在化清后加。冶金型SiC,可以增C增Si，并起到石墨形核的作用，SiC是很受推崇的预处理剂。
　　以上是炉内石墨核心布控的思路，至于炉外的各种处理则另当别论了
　　二、感应炉熔炼中15个常见问题及对策
　　感应炉工作中出现的问题很多，以下仅就若干常见问题作一介绍。
　　１．元素烧损偏大
　　感应炉中Si、Mn、Cr等易氧化元素的烧损，多在3%～5%。烧损，铸铁化学成分波动，必然要引起一系列的组织和性能问题。元素烧损大，一般发生在熔清时间过长，又未注意造渣保护的时侯。若废钢用量大，轻薄料多，炉料带水带锈，问题更是加重。避免元素烧损过大的办法是：
　　（１）炉料尽量干净，形状不要枝叉，尺寸不能过大、过薄。
　　（２）架料，并创造能快熔的条件。
　　（３）熔炼前期要及时造渣，后期高温下有熔渣覆盖。充分发挥熔渣的保护作用。
　　（４）如果工厂有切屑要利用，炉底可铺一些，熔清向熔池分批添加一些。
　　２．铁液中O偏高
　　感应炉没有冲天炉的氧化性气氛，而且由于铁液中的［O］和［FeO］与［C］产生反应，使Fe受到了C的保护，铁液中的溶氧是不多的。可是熔炼后期为了促使增C剂溶吸，常调低电频率以加强熔池搅动。如果“驼峰”过高，调频时间过长，铁液与大气接触几率增加，被离解的O离子将进入铁液。熔炼后期添加料未经烘烤，也会使［O］、［H］增加。近期，有业内人士提出：在1500℃以上保温，［O］不会降低，而是提高的观点，可供参考。防止O偏高的办法是：
　　（１）熔炼后期调频不要过度。
　　（２）后期不要使用潮湿的物料和工具。
　　（３）过热温度不要过高，切忌高温下长时间保温。
　　３．铁液C量低于预期
　　铁液温度超过平衡温度，反应SiO2+2C=Si +2CO向右进行，造成铁液降C增Si。所以配料时不能忘了补C。要掌握本厂的降C量，把C量如数补足。还要提醒一点，灰铸铁后期调整成分，要采取先Mn再C后Si的顺序。

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