鑄鐵脫硫的綜述

侯海龍，宋 斌，孫 光，李伯超

(黑龍江省冶金研究所，哈爾濱150040)

硫是鑄鐵中的長存元素，它會(huì)降低其鑄造性能和機(jī)械性能。用沖天爐熔化鐵錠得到的鐵水，由于重熔的增硫作用，使鐵水的含硫量增加。高牌號(hào)的鑄鐵要求硫含量＜0.010%。在球墨鑄鐵中硫過多易生成夾雜，產(chǎn)生夾渣，皮下氣孔等缺陷，應(yīng)控制硫含量≤0.030%。幾十年來國內(nèi)外生產(chǎn)工藝中，幾乎全部對(duì)鐵水進(jìn)行爐外脫硫處理。

1 脫硫劑的選擇

脫硫劑種類繁多，主要有蘇打、電石、石灰、鎂、鎂焦、苛性鈉、氨基等以及在此基礎(chǔ)之上組成的多種復(fù)合脫硫劑。

1.1 蘇打(Na2 CO3)脫硫

蘇打的脫硫能力是生石灰的3～4倍，脫硫效率較高，用量為5～10kg/t鐵水，脫硫效率為40%～50%。

1.2 生石灰(CaO)脫硫

生石灰脫硫效率為25%～30%。美國某廠用N2噴吹石灰粉，將鐵水含硫量脫至0.03%以下，石灰用量16.8kg/t，效率為50%;日本某廠用N2噴吹法，脫硫劑為90%CaO+5%CaF2+5%焦粉，用量為5kg/t鐵，效率達(dá)90%。

1.3 電石(CaC2)脫硫

利用電石脫硫，用量為10kg/t鐵，脫硫效率可達(dá)80%～85%，用氮?dú)鈹嚢瑁Ч?。日本某廠用氮?dú)鈬姶敌∮?50的電石，鐵水含硫量可達(dá)0.003%的水平。

1.4 金屬鎂的脫硫

使用鎂量為0.45kg/鐵時(shí)，鐵水含硫量可由0.06%脫至0.02%。用含90%Mg的粒狀鎂，消耗量為0.7～1.0kg/t鐵，可 脫 硫 至0.003%～0.002%。但此法易產(chǎn)生噴濺，應(yīng)采取保護(hù)措施。

1.5 鎂焦脫硫

用鎂焦脫硫，可使鐵水含硫量由0.03%～0.05%降至0.008%～0.003%。

1.6 其它脫硫劑

在鐵水中倒入NaOH，最高脫硫效率可達(dá)91%～92%，但這種方法工藝復(fù)雜，成本高，采用較少。也有采用氨基氰化鈣(CaCN2)和石灰系復(fù)合脫硫劑等。湖南印刷機(jī)械廠采用硅鈣合金脫硫，使原鐵水含硫量由0.08%～0.10%脫至0.03%～0.06%。

2 爐外脫硫的工藝

2.1 爐前脫硫法

這種方法是在高爐出鐵過程中，把蘇打粉均勻地加入鐵水流中。此種方法的缺點(diǎn)是脫硫率低且污染環(huán)境。

我國有些中小型企業(yè)仍使用這種方法脫硫。這種脫硫方法的優(yōu)點(diǎn)是投資少，占地面積小，處理工藝簡單，能滿足普通鑄鐵的要求。

日本鋼管株式會(huì)社采用鐵水溝連續(xù)脫硫方法。即在高爐出鐵時(shí)設(shè)置一脫硫攪拌池，脫硫劑采用CaC2，脫硫效率為75%。

2.2 倒包法

倒包法是利用鐵水倒入鐵水包中的動(dòng)能使脫硫劑與鐵水間達(dá)到良好的反應(yīng)接觸。在倒包法中常用的是蘇打法，此法最好效果可使含硫0.1%的高硫鐵水脫至0.008%。蘇打法脫硫的最優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)效果好，適合于處理高硫鐵水，設(shè)備簡單，缺點(diǎn)是渣浸蝕性強(qiáng)，包襯損失快，煙塵量大。

日本某廠用倒包法，脫硫劑為90%CaO，5%螢石，5%焦粉，用量為5kg/t鐵，脫硫效率達(dá)到90%.

2.3 機(jī)械攪拌法

機(jī)械攪拌法采用固體脫硫劑。常用的有生石灰、碳化鈣、氰氨化鈣和石灰加蘇打混合脫硫劑等。由于機(jī)械攪拌作用，使脫硫劑與鐵水間的接觸面積大大增加。

日本采用機(jī)械攪拌式連續(xù)脫硫，當(dāng)加入1%CaC2時(shí)，每小時(shí)連續(xù)處理25t鐵水，含硫量可從0.09%降至0.012%，同時(shí)較好的解決了鐵水的降溫問題。

2.4 噴吹法

噴吹法的工作原理是將粉狀脫硫劑和作為載體的氣體同時(shí)向鐵水中噴吹，攪動(dòng)鐵水而脫硫，脫硫劑均采用固體脫硫劑。脫硫過程中，由于產(chǎn)生大量氣體，使鐵水?dāng)嚢杓觿?，脫硫劑利用率高?/p>

美國、日本、西德都廣泛采用鐵水罐內(nèi)噴吹脫硫劑法，可使脫硫至0.005%。新日鐵和日本加古川鋼鐵所還采用底吹和氣體提升法脫硫。格魯吉亞工學(xué)院研制成功了一種側(cè)吹粉劑進(jìn)入洗包內(nèi)脫硫法，效果也很好。

2.5 搖包法

搖包法處理是依靠鐵水的離心力產(chǎn)生渦流來加強(qiáng)脫硫。1965年日本人獲得了雙向搖包的專利，其特點(diǎn)是處理工藝簡單，脫硫率高，鐵水降溫少，脫硫率為80%以上。

2.6 氣體擾動(dòng)法

氣體擾動(dòng)法脫硫是鑄鐵熔煉工藝的一項(xiàng)高脫硫技術(shù)。1968年美國clearfield機(jī)器公司第一次成功使用了多孔塞連續(xù)脫硫技術(shù)。多孔塞法具有投資少、脫硫率高、溫度損失少等優(yōu)點(diǎn)，在英、美、日、德等國家應(yīng)用非常廣泛。歐美一些國家又把多孔塞法與球化、孕育工藝相結(jié)合，使該法進(jìn)入了新的發(fā)展階段。我國的常州柴油機(jī)廠和無錫柴油機(jī)廠等都應(yīng)用多孔塞法進(jìn)行脫硫，取得了良好的效果。

2.7 鎂粒脫硫法

蘇聯(lián)高爾基汽車制造廠研究出在感應(yīng)爐內(nèi)加鎂粒的脫硫裝置。鎂粒脫硫法的原理是在儲(chǔ)鎂粒的料斗中吹入壓縮空氣帶到鐘罩內(nèi)脫硫。鎂粒的加入量為0.8kg/t鐵水?？蓪㈣F水含硫量從0.15%～0.03%降至0.01%以下。

2.8 鎂焦脫硫法

鎂焦是將灼熱的焦炭在液態(tài)鎂中浸泡，使金屬鎂的含量達(dá)45%以上。鎂焦浸入鐵水時(shí)，焦炭中的鎂沸騰并溶解于鐵水中，然后鎂同硫化合成硫化鎂，浮到鐵水表面。使用鎂焦脫硫法脫硫效率可達(dá)80%。

2.9 其它脫硫處理工藝

日本曾用紙?zhí)坠芗尤胩砑觿?，再將紙?zhí)坠茉阡摪羯嫌檬謩?dòng)式機(jī)械運(yùn)動(dòng)使裝有添加劑的端部置于鐵水中進(jìn)行脫硫。此外還有電磁攪拌法和電解法。

黑龍江省冶金研究所利用合金芯線技術(shù)在對(duì)球墨鑄鐵中進(jìn)行脫硫。脫硫劑為CaC2芯線，每米線CaC2粉重152g，鐵水脫硫處理溫度為1 410℃～1 430℃，喂線速度為22～23m/min。當(dāng)芯線加入量為75m/t鐵水時(shí)，硫含量從0.025%降至0.008%，脫硫效率為68%;當(dāng)芯線加入量為100m/t鐵水時(shí)，硫含量從0.034%降至0.007%，脫硫效率為79.4%。

3 結(jié)語

鑄鐵脫硫處理是熔煉工藝中的重要一環(huán)。各種方法在不斷完善、不斷創(chuàng)新又相互融合。在生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備投資、鐵水硫量要求等各自不同的要求下，選擇出最佳的脫硫設(shè)備和脫硫劑，使之兼有凈化鐵水，改善組織，強(qiáng)化基體的作用。不斷完善脫硫處理工藝不但能使鑄鐵質(zhì)量更近一步提高，還可以簡化工藝，降低成本，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。