合成鑄鐵技術(shù)在球墨鑄管生產(chǎn)中的應(yīng)用

陳建波，杜 波，李志杰，趙宏杰，崔建榮

（新興鑄管武安工業(yè)區(qū)，河北邯鄲 056300）

利用少量原鐵液和大量廢鋼，在電爐中加入增碳劑進(jìn)行增碳生產(chǎn)的合成鑄鐵，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品性能優(yōu)越。用合成鑄鐵生產(chǎn)球墨鑄鐵，具有生產(chǎn)成本低、能耗小、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。

1 合成鑄鐵的熔煉條件

合成鑄鐵熔煉的重要條件是使用感應(yīng)電爐熔煉，感應(yīng)電爐具有自由控制鐵液溫度、電磁攪拌及增碳劑吸收率高的特點(diǎn)，使熔煉、增碳、精煉工藝可在較寬的范圍內(nèi)調(diào)整和控制。

2 合成鑄鐵的特點(diǎn)

在電爐中以廢鋼作為主爐料，用增碳劑進(jìn)行增碳生產(chǎn)的合成鑄鐵件，由于爐料純凈，鐵液含硫量低，純凈度高，夾雜物少，實(shí)踐表明與普通熔煉的鑄件相比，有較好的力學(xué)性能、工藝性能和使用性能。

力學(xué)性能[2]：合成鑄鐵在相同碳當(dāng)量的條件下，其抗拉性能高30 M Pa.

工藝性能[1]：相同碳當(dāng)量條件下，由于鐵液純凈度高，雜質(zhì)少，比普通電爐鐵液流動(dòng)性要高。同等成分合成鑄鐵的碳當(dāng)量比普通電爐鐵液的碳當(dāng)量高0.4%左右，因此說(shuō)合成鑄鐵的鑄造工藝性能較好。

使用性能：合成鑄鐵組織致密，氣密性高。使用合成鑄鐵生產(chǎn)球墨鑄鐵管，氣密性合格率可提高15%左右，因此說(shuō)合成鑄鐵使用性能要高。從表1、表2數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，采用合成鑄鐵工藝生產(chǎn)的球墨鑄鐵管月、年累計(jì)氣密合格率分別達(dá)到96.6%、96.11%，明顯高于普通鑄鐵工藝月、年累計(jì)氣密合格率83.59%、81.64%.

表1 普通鑄鐵氣密數(shù)據(jù)

表2 合成鑄鐵氣密數(shù)據(jù)

3 合成鑄鐵生產(chǎn)球墨鑄鐵管操作工藝

合成鑄鐵的關(guān)鍵技術(shù)是熔煉增碳。應(yīng)用合成鑄鐵工藝技術(shù)生產(chǎn)D N80—D N2600球墨鑄鐵管，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，性能優(yōu)越。

3.1 熔煉條件

采用6臺(tái)中頻爐（分別為1臺(tái)20 t、2臺(tái)15 t、3臺(tái)10 t）熔煉鐵液。

3.2 化學(xué)成分控制

原鐵液的質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，原鐵液采用的主要成分為 ω（C）4.0～5.2%，ω（Si）≤1.8%，ω（M n）≤0.3%.廢鋼選取以普碳鋼為優(yōu)，其他采用成分明確的低S、低P、低M n無(wú)油少銹的廢鋼，回爐料為生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷品。

3.3 增碳劑

增碳劑分別為煤質(zhì)92%增碳劑和石墨98%增碳劑，煤質(zhì)92%增碳劑顆粒較大，含硫量略高，吸收率略低；石墨98%增碳劑顆粒較小，含硫量較低，吸收率略高于煤質(zhì)92%增碳劑；對(duì)兩種增碳劑的試驗(yàn)對(duì)比如表3所示，石墨98%增碳劑的使用成本比煤質(zhì)92%增碳劑高8.24元/t，因此最后選用煤質(zhì)92%增碳劑。

表3 煤質(zhì)92%與石墨98%增碳劑使用成本試驗(yàn)對(duì)比

3.4 增碳劑加入量及方法

熔煉電爐合成爐料包括[3]：原鐵液、回爐料、廢鋼、增碳劑以及適量合金。為確保增碳劑吸收率，計(jì)算出增碳劑加入量分批次加入，第一次在廢鋼加入前加入60%，剩余40%在廢鋼加入過(guò)程中加入，以電爐要求含碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.6%計(jì)算增碳劑加入量。

1）爐料含碳量：

A2—電爐加入的原鐵液重量，t；

A3—電爐加入的廢鋼重量，t；

M—電爐加入的增碳劑重量，t.

增碳劑含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)92%，吸收率為85%.原鐵液中C質(zhì)量分?jǐn)?shù)按4.0%計(jì)算；回爐料中C質(zhì)量分?jǐn)?shù)按3.6%計(jì)算；廢鋼中C質(zhì)量分?jǐn)?shù)按0.20計(jì)算。

增碳劑質(zhì)量較輕，具有導(dǎo)磁性，其顆粒度在爐料中又最小，一般情況下加入時(shí)盡量把增碳劑放在熔爐的中下部位，上面再壓上廢鋼，使其一方面在爐料剛開(kāi)始熔化送電時(shí)不能外逸，另一方面能增加與鐵液接觸面積，提高吸收率。

4 注意事項(xiàng)

1）廢鋼質(zhì)量的控制：廢鋼作為合成鑄鐵工藝中的主原料，其用量大，成分復(fù)雜，特別是壓塊狀廢鋼，內(nèi)部的成分無(wú)法檢測(cè)。當(dāng)含有Z n、Ti等元素超標(biāo)的廢鋼加入時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響到球墨鑄鐵質(zhì)量。因此，在廢鋼購(gòu)入前必須明確廢鋼產(chǎn)地、成分等，以免對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量造成影響。

2）增碳劑顆粒度的影響：增碳劑顆粒度對(duì)吸收率有明顯的影響，顆粒度小于1 mm的增碳劑容易浮于鐵液表面，難以用廢鋼壓入到鐵液中，同時(shí)熔渣上浮，易出現(xiàn)增碳劑與鐵液隔離，從而造成降低增碳劑的吸收率。顆粒度大于3 mm的增碳劑受生產(chǎn)節(jié)奏影響，沒(méi)有充分的溶解時(shí)間，從而造成降低增碳劑的吸收率。增碳劑的選用要以自身的生產(chǎn)條件選取合適顆粒度大小的產(chǎn)品，所以采用顆粒度在1 mm～3 mm間，使用時(shí)用廢鋼或回爐料將其壓入鐵液時(shí)，使其有更多的體積浸入到鐵液中，加大與鐵液的接觸面積，有利于吸收率的提高。

5 結(jié)束語(yǔ)

在中頻電爐中，大量利用廢鋼和增碳劑作為爐料，完全可以生產(chǎn)出質(zhì)量合格的球墨鑄鐵產(chǎn)品，而且還可以降低生產(chǎn)成本。