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突破铸造瓶颈,探索铁水净化新途径[铸造][铸造厂][铸件][不锈钢][锈钢]

来源:未知 佚名 2018-02-11 浏览
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近年来,中国机械制造业在同国际接轨的过程中,给中国制造业带来了划时代的飞跃。特别是汽车制造、风力发电、冶金机械等传统与新兴产业的迅猛发展,再加上国际制造业向中国和亚洲国家转移的新趋势,给中国传统的铸造业注入了生机和活力,使中国铸造业获得了生存发展的空间。谁能拥有新技术、新工艺、新产品,谁就能在激烈的市场竞争中取得获胜的先机。铸件产品质量的不断提升,特别是国外高端铸件对铁水质量的严格要求,使我们面临着新的挑战和新的矛盾。如何获取高洁净度的优质铁水,采取行之有效的铁水净化措施来生产优质的铸件产品,已引起国内铸造界的广泛关注和高度重视。下面我就“突破铸造瓶颈,探索铁水净化新途径”这个命题,作如下阐述。

   1铁水纯净度对铸件产品质量的影响

    众所周知.影响铸件产品质量的因素很多.诸如造型、工艺流程、原材料质量、工人素质、铁水质量、热处理工艺、铸件加工等方面.但铁水质量是影响铸件质量的重要因素。传统铁水质量的概念.是由铁水温度、化学成分、纯净度三大指标构成。根据目前以添加各种金属生产合金化铁水的趋势.某些金属元素在优化铁水金相组织的同时.也带来了金相组织的偏析问题。目前对铁水温度、化学成分的精确控制已不成问题而且方法很多行之有效。而铁水净化和金相组织均匀度问题的研究虽已引起国内众多厂家的关注但一直没有制订出具体可行的措施。在一些分析铸造缺陷发生机理和防治措施的专著中更多地关注了造型和工艺设计方面的问题而忽略了铁水纯净度不高、金相组织均匀度差与铸造缺陷形成的因果关系.导致我们在思考造成各种铸件缺陷的形成机理时出现误区。

  首先.在铸件生产中.因为铁水不纯净、金相组织均匀度差是客观存在的无需质疑。因为铁水在熔炼、调质、添加各种金属元素的过程中.件水中存有各种有害气体和各种非金属夹杂物以及添加某些金属元素过程中由于材料特性、熔点、密度、粒度大小等因素.难以保证它们在铁水中均匀熔化。这些因素的客观存在和作用致使铁水凝固后造成了各种铸造缺陷影响了铸件产品的使用性能:非金属夹杂物所形成的硬质点又影响铸件的切削加工性能。

  其次同样的化学成分和相同的金相组织我们在国产件与进口件对标的过程中发现往往进口件较国产件材质性能高出1-2个牌号:硬度高于国产件的进口件切削加工性能反而优于国产铸件主要原因是其材质的金相组织均匀性好。

2铁水不纯的成因分析

有关铁水中各种有害气体和各类非金属夹杂物的成因.在许多铸造专著中都有详细的论述。目前.铸造用生铁、硅铁合金孕育剂、稀土球化剂和稀土蠕化剂中的非金属夹杂物带给铁水的不纯与铁水均匀度差的问题占铸造材质废品率的60%以上。    

据了解.现在生产硅铁的厂家由于受到硅石、钢屑资源的限制和降成本的驱使大部分厂家用便宜的氧化铁皮(含氧化铁60%左右)代替相对价高的钢屑;硅石入炉料含硅量低于国家标准用98%以下含里的硅石以次充好;为追求高产量和低电耗硅铁炉炉温低直接导致硅铁产品的纯净度不高夹渣量大碳化硅增加对铸造十分有害。因为碳化硅的熔点高达2 450℃ 以上而我们常规的铁水温度很难将它熔化残留在铁水当中,形成铸造缺陷。特别是灰铁熔炼中更为突出聚渣剂很难完全排除。

生铁生产方面,优质铁矿资源日趋紧缺一些厂家把过去废弃不用的低品位铁矿又重新开采生产铸造铁。这些企业往往是用200 m3以下的高炉冶炼,不配热风炉高炉的温度上不去矿石中有害的元素燃烧不净再加上原料配制不合理,所以生产出的铸造生铁纯净度存在严重问题它直接给铸造铁水带来各种杂质和氧化物。球化剂生产方面问题也非常突出。由于国家对稀土资源的控制

特别是对包头白云鄂博稀土矿的严格调控使国内大多生产球化剂的厂家不得已从四川冕宁地区用再生的稀土原料生产球化剂。它的吸收率和使用效果大打折扣使本来不纯净的铁水雪上加霜。

上述涉及的原因直接影响了铁水的纯度应当引起高度重视并采取有效措施予以解决。

3铁水净化的具体措施

  以一汽铸造有限公司为龙头包头市星火稀土铁合金有限公司具体配合把熔炼和冶炼两个产业链有机地结合起来有效地解决了铁水净化问题破解了多年来困扰铸造产业链疑难问题突破了铸造的瓶颈并提出了生产当中具体解决措施如下。

 1)采用1 500℃以上的高温熔炼是提高铁水净化的有效措施尤其冲天炉熔炼采用热风送风或富氧送风能有效提高铁水的质量使铁水质量达到净化和均匀。这方面国内和国外存在着巨大差距应当引起高度重视并逐步缩小这方面的差距。

 (2)大量使用纯净度较高的废钢。在工艺许可的情况下加大废钢的投入量取代生铁通过增碳使铁水的纯净度得到明显改善。我们在考察欧洲一些著名的汽车铸造企业时通过对他们的化铁工艺、铸造炉料的分析对比发现了一个共性的问题即在铁水净化方面大做文章,而大量使用废钢代替生铁是基本措施之一。例如,我公司特铸厂为一汽一大众配套生产的轿车发动机球铁曲轴废钢的加入量已达到70%,下一步在资源稳定后要加大到90%。目前球铁曲轴的综合废品率在2%以下,得到德方的认可,完全取代了德国进口产品材料质量和加工性能均达到国际先进水平。

  (3)用稀土镁合金包芯线作球化剂减少了块状球化剂带给铁水的杂质使球化后的铁水纯净度提高,而球化率则达到90%以上。我们在一些对球化级别要求高的出口铸件上采用这一工艺收到了很好的效果。因为稀土镁合金包芯线是一种纯度很高的材料,而且它的吸收率比块状球化剂高30%a

  (4)铸造生铁一定要选用200m3以上高炉生产的产品这一点非常重要。现在市场上生铁的质量良荞不齐。生铁中一些微量有害元素对铸件质量的影响不容低估。

  (5)其他入炉料如硅铁、稀土球化剂、孕育剂、稀土蠕化剂和稀土中间合金等炉料我们要求稀土铁合金生产厂家采用稀土冶炼的全脱渣工艺,把这些炉料中的杂质净化出去获得纯净度极高的材料。以硅铁为例必须采用高标号的硅铁即国际上通用的含硅量都在75%以上的硅铁而作为孕育剂用的硅铁更应严格控制质量保证成分均匀,防止浇注的块度过大造成冷凝时成分偏析不均匀。现在国内很多企业对此重视不够仍然在使用国标硅铁它的含硅量基本是在下限72%

  (6)铁水均匀度的解决办法即使用中间合金。把一些必须适量添加的高熔点或低熔点金属元素不采取炉前单独加入的传统方法,而是交给铁合金生产厂家由上一个产业链做成专用中间合金来解决。过去我们在炉前通过采用将各种金属或加在熔炼电炉中或加入铁水包中的方法来调剂铁水成分从实际效果看存在如下缺点。由于受铁水温度的局限以及添加的某些金属熔点和密度等与铁水之间形成的差异,极易产生铸件的金相偏差。那么我们利用铁合金生产企业设备和工艺的特点以及他们的专利技术通过生产专用的中间合金如我公司目前使用的铬锰硅合金添加剂、稀土铬铂锰硅合金添加剂、硅钙锰合金添加剂有效解决了合金熔解和均匀问题大大减少了硬质点的发生率。根据各种材料的特性、熔点、温度、密度、粒度大小,采用合成或提纯工艺生产出新型的中间合金作为处理铁水球化剂、蠕化剂、合金添加剂或孕育剂取代了铸造炉前单独加入某些金属元素的方法。由于合金的生产采用的是全脱渣新工艺进行混合熔炼有效地解决了稀土和各种金属之间的有机结合,使稀土等中间合金技术成分十分稳定含量准确、纯净无杂质。通过对铸件的金相分析采用中间合金后其组织均匀、使用平稳,大大提高了铸件的成品率,后其成为减少铸件废品率的基本措施之一。目前,国内外钢铁企业也采用添加中间合金的方法,进行钢水的精炼,生产出优质钢材。

  通过采取上述措施,铸造铁水得到有效净化,使我公司铸件的内在质量有了很大的提高。我公司生产的解放载货车各种铸件,以其优质的质量,获得用户的赞誉。由于铸件质量的提高,轿车铸件的市场也不断扩大,同时推进了一汽一大众公司部分铸件的国产化进程这一切都源于我们在铁水净化方面所做的一些探索性的工作,并取得令人满意的效果。既实现了铸造工艺控制过程中难点的突破,又改善了铸件的品质,提高了铸件生产的成品率从而也取得了很好的经济效益。

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