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合成铸铁溶炼过程中增碳剂与碳化娃的最佳配伍 (一)

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合成铸铁溶炼过程中增碳剂与碳化娃的最佳配伍 (一)

池震宇,池炎

(郑州新达冶金技术有限公司,河南郑州450000)

摘要:合成铸铁熔炼,增碳剂与碳化硅除了调整碳量,并在铁液中生成大量弥散分布的非均质结晶核心,特别是碳化硅的成核效果和伴生功能,强化铁液的孕育预处理,对改善基本组织和石墨形态提高铸件综合性能,具有重要意义。

关键词:增碳剂;碳化硅;碳当量;预处理


感应电炉具有自由控制铁液温度和电磁搅拌作用,为添加增碳剂的合成铸铁熔炼提供良好的条件,促进合成铸铁在铸造领域的应用。国内从20世纪90年代开始,越来越多的铸造企业推广应用合成铸铁熔炼工艺,发展的态势良好。进一步推广合成铸铁熔炼技术,加大废钢比,采用优质增碳剂配合碳化硅的增碳技术和强化孕育预处理等措施,改善铸件基体组织和石墨形态达到提高铸件综合性能,降低生产成本,促使合成铸铁熔炼的普及和应用。

一、合成铸铁熔炼特点与力学性能

合成铸铁是不用或少用(少于10%)生铁,以废钢回炉料加增碳剂的方法调节碳量,通过感应电炉获取优质铁液的方法。感应电炉具有温度调整和增碳吸收率高的功能,能使铁液的熔化、增碳、精炼在很宽的范围内调整。在废钢比增加时,可以增加碳当量,使废钢比增加不受技术上的限制。因此提高废钢比的简单工艺措施,成为合成铸铁提高力学性能,改善铸件综合性能的有效措施。

正确的熔炼方法,并使用大量增碳剂的合成铸铁比普通铸铁的力学性能更好。有关资料介绍,合成铸铁比普通铸铁的抗拉强度增加30-60 MPa,硬度降低10 HB。合成铸铁的抗拉强度随废钢加入量增加而提高,其提高幅度随共晶度的提高而变小。当共晶度达0.95,废钢从25%增加到62%时,抗拉强度提高不大,图1[2]为采用1.5t无芯工频感应电炉溶炼时,不同共晶度下合成铸铁抗拉强度与废钢加入量的关系。从图中看到高牌号灰铸铁更宜采用合成


图1不同共晶度下合成铸铁抗拉强度与废钢加入量关系


铸铁。图2示出了合成铸铁的硬度随废钢加入量的增加其硬度的提高幅度不大,当废钢加人量<50% 时,合成铸铁的硬度稍有提高,当废钢的加入量> 50%时,随其量递增,则硬度呈略有下降的趋势,但仍保持在HB200左右。


图2废钢加入量的增加对不同共晶度的合成铸铁的硬度影响


合成铸铁力学性能提高的原因。

1、合成铸铁使用大量废钢,一般废钢含氮 76-120x10-6因合成铸铁需要较多的增碳剂增碳,如使用含氮量较高的非晶体增碳剂(如煅烧石油焦增碳剂),由于增碳剂中的氮向铁液中转移,致使铁液中的氮含量增高。如使用低硫低氮的石墨化增碳剂和合理的熔炼工艺,合成铸铁的氮含量少于100x10-6其力学性能优于大量加入生铁的普通铸铁。

大量废钢的加入,熔炼的合成铸铁消除了 生铁中的有害元素和遗传性的影响,并且在增碳过 程中,尤其在平衡温度以上增碳时,由于C的氧化 和Si02还原,使铁液沸腾杂质上浮、净化铁液。

2、大量废钢的加入,熔炼的合成铸铁消除了生铁中的有害元素和遗传性的影响,并在增碳过程中,尤其平衡温度以上增碳时,由于C的氧化和SiO2还原,使铁液沸腾杂质上浮,净化铁液。

3、大量优质增碳剂的加入使铁液中非异质预存晶核大量增加,改善石墨形核生长条件,增强石墨化能力,对灰铸铁而言使共晶团细化并分布均匀,石墨呈A型,避免出现B型及E、D型石墨, 且使石墨片变小、变短。对球铁而言,使石墨球数显著增加,石墨球形更好,铁素体量增加。合成铸铁的力学性能取决于增碳剂的质量,增碳工艺和熔炼操作。

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