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無芯感應電爐熔煉灰鑄鐵的幾個問題

返回列表 來源:無錫市鑄造廠 瀏覽:- 發布日期:2019-03-07 09:33:12【
無芯感應電爐熔煉鑄鐵,從上世紀30年代采用電動機驅動的變頻電源開始,隨后用50/60 Hz的工頻電源,后來又進而發展到采用變頻中頻電源。

上世紀60年代后期,晶閘管靜態變頻電源的應用,導致鑄鐵行業中采用無芯感應電爐作為熔煉設備的企業逐漸增多,尤其是70年代逆變電源的開發,中頻無心感應電爐的電源有了重大的改進,頻率轉變效率可提高到97%~98%,熔化鑄鐵時熱效率可達到70%,同時,電爐設備和所用的耐火材料也在不斷發展,因而其應用日益廣泛。

對于不適于采用長爐齡大型沖天爐的中、小型鑄造廠,用無心感應電爐熔煉有很多優點,主要如:

l 熔煉時排出的廢氣、煙塵和爐渣大幅度減少,便于治理環境和改善作業條件;

l 可利用廉價的金屬爐料,尤其是便于循環回用加工的切屑和邊角余料;

l 生產安排的靈活性較好;

l 鑄鐵的化學成分和溫度比較均勻且易于控制。

但是,感應電爐熔煉的冶金過程與沖天爐有很大的的差別,如果不能切實了解其冶金特點,從而正確安排熔煉和各項后處理作業,則生產灰鑄鐵件時,往往會出現顯微組織不符合要求、鑄件的加工性能惡化等各種問題,不能確保鑄件的質量要求。

一、感應電爐與沖天爐熔煉過程中的不同之處

沖天爐是以焦炭為燃料的豎爐,無芯感應電爐則是以電感應加熱的坩堝爐,熔煉過程當然會有很大的的差別,即使熔煉得到的鐵液化學成分相近,其在凝固過程中發生共晶轉變的條件卻有很大的差異,因而,鑄件的微觀組織和某些性能也會有頗大的差異。

這兩種熔煉設備,不同之處主要有以下幾點。

1、沖天爐內有高溫的過熱區

沖天爐熔煉過程中,在底焦層內氧化帶和還原帶之間,有一高溫過熱區,溫度一般都在1700℃左右,高溫運行的沖天爐還會更高一些。

感應電爐熔煉時,爐內不存在這樣的過熱區。

2、鐵液中的硫含量

沖天爐熔煉時,爐料中生鐵錠所占的配比較高,生鐵錠的硫含量一般都高于廢鋼。而且,爐料在熔化區熔融后,以細小液滴狀態下落的過程中,流經硫含量較高的焦炭,二者接觸的界面面積大。液滴到達爐缸后,所有的鐵液都積存于焦炭塊之間的空隙中。因此,熔煉灰鑄鐵時,鐵液中的硫含量較高,通常都在0.1%左右。

無芯感應電爐熔煉鑄鐵時,由于爐料中廢鋼多而生鐵錠少,配料中硫含量本來就低,再加以熔煉過程中完全不與焦炭接觸,沒有自焦炭吸收硫的過程,如果不特意在配料中加硫,則熔煉得到的鐵液中硫含量較低,一般都在0.04%以下。

3、鐵液中的氧含量

沖天爐熔煉過程中,未熔的金屬爐料、鐵液與爐氣接觸的界面大、時間長,熔煉制得的鐵液中氧含量較高,一般為0.004%~0.006%。

無芯感應電爐熔煉鑄鐵時,金屬爐料與爐氣接觸的時間很短,熔融的鐵液與爐氣接觸的界面很小,鐵液中的氧含量相當低,一般為0.002%左右,甚至更低一些。

高爐熔煉的鑄造生鐵,氧含量比廢鋼高得多。少用或不用生鐵,代之以廢鋼,也是感應電爐熔煉的鐵液中氧含量較低的重要原因。

4、鐵液中的氮含量

沖天爐熔煉過程中,雖然鐵液與爐氣接觸的時間長,接觸的界面大,但是,由于鑄鐵中的碳、硅含量較高,溶于鐵液中的氮并不很多,含量一般為0.004%~0.007%。鑄鐵中含有少量的氮,鑄件中不至于產生氣孔,卻有促成珠光體的作用,有助于改善鑄鐵的力學性能。

無芯感應電爐熔煉鑄鐵時,爐料中配用的廢鋼量較多。廢鋼中的碳、硅含量都低,氮含量比鑄鐵中的高得多,因此,感應電爐熔煉的鐵液中氮含量要高一些。一般說來,爐料中廢鋼用量為15%時,鑄鐵中的氮含量約為0.003%~0.005%;廢鋼用量為50%時,氮含量可達0.008%~0.012%;爐料全部為廢鋼時,氮含量可高達0.014%以上。

如果鐵液中氮含量在0.01%以上,鑄件就易于因氮析出而產生氣孔。因此,用感應電爐熔煉時,要注意防止因氮而致的氣孔。

5、對鐵液的攪拌作用

沖天爐熔煉過程中,爐料熔化后,只在液滴下落的短暫時間內有些擾動。鐵液進入爐缸或前爐后,除內部有輕微的對流外,基本上沒有攪拌作用。

感應電爐熔煉過程中,熔融的鐵液內部自始至終都有感應電流的攪拌作用。

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