中頻感應(yīng)電爐熔煉鋁鐵合金的鑄造生產(chǎn)技術(shù)

郭林 ，方素娥

鋁鐵合金對鋼液具有強(qiáng)烈的脫氧凈化作用，是鋼鐵企業(yè)替代純鋁脫氧，降低成本，以及提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段，但是鋁鐵合金生產(chǎn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求高，質(zhì)量要求嚴(yán)格，熔煉制造難度較大，我公司經(jīng)過多次的試制、總結(jié)，終于摸索出用中頻感應(yīng)電爐生產(chǎn)鋁鐵合金的冶煉工藝和技術(shù)條件，生產(chǎn)的鋁鐵合金完全符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，獲得了用戶的好評。

我公司生產(chǎn)的鋁鐵合金主要牌號為FeAl40、FeAl45、FeAl50三種規(guī)格，其主要成分見附表。

一、熔煉前的準(zhǔn)備工作

生產(chǎn)設(shè)備采用1t中頻感應(yīng)電爐熔煉，爐襯材料采用中性爐襯材料。

1. 筑爐

（1）筑爐前，各種絕緣、絕熱材料和感應(yīng)線圈膠泥爐襯材料要準(zhǔn)備好，各種筑爐工具要放到施工現(xiàn)場待用。

（2）鋪爐時絕緣、絕熱材料應(yīng)有一定強(qiáng)度，不易碎；不得損壞絕緣、絕熱材料，接口采用搭接，并且層與層之間接口應(yīng)錯開，以保證其整體性；每鋪設(shè)一層均必須用脹圈壓緊，以免造成筑爐時打結(jié)不緊，縮短使用壽命；鋪設(shè)結(jié)束后，由電工做一次報警檢查。

（3）每次加料前要檢查爐內(nèi)是否有異物，發(fā)現(xiàn)異物要清理干凈，防止造成爐襯燒結(jié)后在內(nèi)部產(chǎn)生孔洞，從而影響爐襯整體結(jié)構(gòu)。

（4）爐底打結(jié)完畢后，鋼模一定要與感應(yīng)線圈保持同心，誤差應(yīng)小于5mm。放正后用專用工具固定好，以免造成爐壁厚度不均，降低爐襯的使用壽命。

（5）加料前應(yīng)將已打?qū)嵉牟牧媳砻娈a(chǎn)松厚約20mm，防止分層連接不牢固，使?fàn)t襯產(chǎn)生橫向裂紋。

（6）筑爐時必須將爐襯一次性筑完，嚴(yán)禁停打，以免影響爐襯的使用壽命。

2. 烘爐與燒結(jié)

烘爐主要是烘干爐襯中的水分，使耐火材料和粘結(jié)劑融合形成整體，爐襯機(jī)械強(qiáng)度提高。燒結(jié)階段主要是將爐襯表面的耐火材料熔融燒結(jié)，在爐襯內(nèi)表面形成致密的燒結(jié)層，阻止液態(tài)金屬竄入爐襯。筑爐結(jié)束后要立即進(jìn)行烘爐，烘爐時鋼模內(nèi)要加入起熔塊，第一爐要超載運(yùn)行，滿爐燒結(jié)，使?fàn)t襯整體結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，爐口也得到燒結(jié)；烘爐時電爐要加蓋，使整個爐襯受熱均勻，也使整個爐體受熱均勻。燒結(jié)爐溫控制在（1600±l0）℃。烘爐曲線如圖1所示。

鋁鐵合金的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

3. 其他

（1）入爐原料及爐料準(zhǔn)備 08鐵廢料、鋁錠；先將準(zhǔn)備入爐的爐料稱重、放好并做好標(biāo)記待用。

（2）操作工具準(zhǔn)備 準(zhǔn)備好攪拌、扒渣等冶煉用工具。

（3）檢查 應(yīng)適時檢查爐體、爐膛是否完好，電器設(shè)備是否正常，水冷系統(tǒng)、管道應(yīng)通暢，保證工作正常。

二、生產(chǎn)熔煉過程

采用重熔融合法生產(chǎn)，雖然鋁、鐵的密度和熔點(diǎn)差別較大，鋁金屬是輕金屬，熔點(diǎn)較低，但在熔化中比熱大，吸熱慢，熔化過程中的氧化、揮發(fā)損失大。由于兩種金屬密度差異較大，極易造成鋁鐵合金的偏析熔合不均勻，因此工藝操作上應(yīng)設(shè)法克服和解決偏析狀況。為此，我們采取先加入廢鋼，再加入鋁粒的工藝，在中頻感應(yīng)電爐冶煉生產(chǎn)中獲得較好的效果。

1. 鋁鐵合金生產(chǎn)工藝流程

生產(chǎn)簡要工藝流程見圖2。

2. 配料

按鋁鐵成品規(guī)格含量加2%配入鋁錠，廢鋼按100%回收率配入。根據(jù)爐料熔量計算出每爐所用的廢鋼和鋁錠重量，并根據(jù)計算的重量，將每爐所用的廢鋼和鋁錠等冶煉爐料稱出并放好待用。

3. 熔煉

（1）先加入一定量的廢鋼入爐，熔化過程中應(yīng)經(jīng)常捅料，爐料應(yīng)裝得密實(shí)，不棚料，熔化迅速。防止熔煉過程中發(fā)生爐料搭橋，若發(fā)現(xiàn)爐料搭橋，必須在3min內(nèi)將橋破壞，使?fàn)t料迅速熔入熔池，若3min內(nèi)不能將橋破壞，必須停電或在保溫狀態(tài)將橋破壞，方可送電正常冶煉。

（2）根據(jù)熔化情況不斷加入廢鋼，待該爐次廢鋼全部加入并熔清后，減小電流，開始加入鋁錠，并加入氯化鈉0.5～1kg造渣覆蓋液面，以防止氧化。

（3）加鋁錠量一次不可過多，防止?fàn)t內(nèi)液體金屬降溫太快，以每次加入3塊鋁錠為宜，每次加入鋁錠后，都要盡可能將鋁錠全部壓入爐內(nèi)液面以下，確保鋁錠快速熔化，減少鋁的燒損，加快鋁液與鐵液的混合。隨著鋁錠的不斷熔化，逐漸裝入未裝完的鋁錠爐料。

（4）鋁錠全部加入并熔化后，用攪拌工具攪拌爐內(nèi)金屬液，加速鋁液和鐵液的充分混合。攪拌時間2～3min。

（5）停電扒渣，將液面上的熔渣全部扒除干凈。

（6）出爐澆注，將爐內(nèi)液面上的熔渣扒除干凈后，測溫、出鋁鐵液。出爐時，傾爐與轉(zhuǎn)盤要協(xié)調(diào)配合，使液態(tài)合金充分均勻布滿模具。

（7）起模。在合金具有一定韌性狀態(tài)時盡快起模。

（8）清模。起模后盡快將模具內(nèi)的雜物清理干凈，確保澆注出的鋁鐵塊表面光潔。

4. 補(bǔ)爐

爐內(nèi)鋁鐵液出完后，認(rèn)真檢查爐襯情況，如果爐襯某些部位侵蝕嚴(yán)重，應(yīng)認(rèn)真做好補(bǔ)爐工作后方可開爐，補(bǔ)爐后必須待爐內(nèi)水分全部蒸發(fā)后方可加料，補(bǔ)爐后的第一爐應(yīng)控制好供電曲線，讓爐襯有一個燒結(jié)過程，確保補(bǔ)爐的效果，嚴(yán)禁補(bǔ)爐后立即向爐內(nèi)加入大塊爐料。

5. 生產(chǎn)注意事項(xiàng)

（1）操作者必須穿戴各種勞保用品。

（2）操作者必須嚴(yán)格遵守安全技術(shù)操作規(guī)程。

（3）各種原材料應(yīng)擺放整齊，爐臺上不準(zhǔn)堆放雜物。

（4）攪拌用具和扒渣工具在使用前要預(yù)熱100℃以上，防止使用時鋁鐵液飛濺傷人。

（5）控制好熔化溫度，澆注溫度控制在1250～1350℃。

（6）由于產(chǎn)品韌性高，難于破碎，澆注錠模必須制成小規(guī)格40mm×40mm×30mm間隔的方蜂窩狀鑄鐵錠模澆注，如圖3所示。

（7）在熔煉過程中，如果有不明原因的沸騰現(xiàn)象，要注意仔細(xì)檢查爐體是否有異?，F(xiàn)象，爐體是否有發(fā)紅的部位，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施，必要時立即停電處理。

（8）正常冶煉時，如果出現(xiàn)固體料熔化比平時正常冶煉時間較長時，要時刻注意檢查爐體是否可能有異常情況發(fā)生，要制訂應(yīng)急預(yù)案，采用對策。

三、結(jié)語

采用中頻感應(yīng)電爐重熔融合法生產(chǎn)鋁鐵合金方法簡便可行，完全達(dá)到了用戶提出的材質(zhì)要求。用鋁鐵合金脫氧克服了純鋁在鋼液中反應(yīng)劇烈以及部分鋁燃燒造成鋁收得率低的缺點(diǎn)，鋁利用率高，可降低冶煉成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

圖3 鋁鐵粒澆注用模具