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                      【硅鐵】剛剛恢復的信心 再次被無(wú)情的澆滅
                      日期:2017-09-15 瀏覽:2319

                        受焦炭?jì)r(jià)格不斷上升、環(huán)保以及用戶(hù)對鑄件質(zhì)量要求越來(lái)越高等因素的影響,電爐在很多地方已經(jīng)取代了沖天爐。又由于生鐵價(jià)格的不斷上升,廢鋼在社會(huì )上沉淀存留量較多而價(jià)格較低,所以這幾年廣泛的用廢鋼加增碳劑的方法生產(chǎn)球鐵及灰鐵。如果工藝操作正確,不但可以提高鑄件的綜合物理性能質(zhì)量,同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本。   用電爐冶煉廢鋼加增碳劑生產(chǎn)鑄鐵件,盡管電爐便于化學(xué)元素含量的調整,而且主要元素可以調整到材質(zhì)要求的范圍之內,但是如果不采取有效的處理手段,生產(chǎn)出鑄件的質(zhì)量,確與用沖天爐生產(chǎn)出的鑄件質(zhì)量有較大差異。主要的不同之處是:用電爐熔化的鐵液,無(wú)論是廢鋼加增碳劑或者是用鐵屑作爐料,生產(chǎn)出的鑄件白口傾向大,硬度高而精加工困難。本文此談?wù)勛约旱膶?shí)踐體會(huì )和認識。   一、沖天爐和電爐熔煉出鐵液質(zhì)量的不同之處   1.沖天爐熔煉的鐵液   沖天爐是用焦炭作燃料,將固體的鐵塊和其它爐料,經(jīng)過(guò)預熱、熔化、過(guò)熱、還原,鐵液經(jīng)爐底流入前爐缸,所經(jīng)歷的時(shí)間很短,大約10min左右,鐵液往往要在前爐缸中停留一段時(shí)間,在這段停留時(shí)間里,對金屬液的增核是有利的。雖然沖天爐的出爐溫度一般在1450℃左右,但是鐵液經(jīng)過(guò)過(guò)熱區的瞬間,爐溫約1700℃,盡管鐵液通過(guò)過(guò)熱區的時(shí)間很短,卻是以細小液滴通過(guò)的,能得到高溫過(guò)熱,有助于石墨溶于鐵液,消除新生鐵中粗大石墨片的遺傳性。鑄鐵中的主要元素碳,在熔煉過(guò)程中有一個(gè)燒損和吸收的減增過(guò)程,由于鐵液滴在灼熱的焦炭上,鐵液吸收了焦炭中的碳原子,所以在整個(gè)熔化過(guò)程中,碳的吸收大于燒損,含碳量是增。同樣鐵液也會(huì )從焦炭中吸收部分硫。   在壓球化劑作球化處理之前,都要先燙包。由于沖天爐的熔化速度快,包球鐵澆注完畢后,再處理下一包時(shí),包內溫度還很高,鐵水倒入澆包內降溫少,所以再進(jìn)行球化處理時(shí),出爐溫度與電爐相比較可以稍低些,對球化處理質(zhì)量(球化劑的熔化及吸收、澆注溫度),影響不大或沒(méi)有影響。用電爐熔化鐵液,每爐熔化間隔時(shí)間約50~60min,有時(shí)間隔的時(shí)間可能會(huì )更長(cháng)些,澆包散熱時(shí)間長(cháng),包內溫度低,經(jīng)球化處理后,包內鐵水溫度約下降80℃,冬天溫度下降的可能會(huì )更多,所以用電爐熔化鐵液處理球鐵時(shí),出爐溫度要比沖天爐的溫度高些。   2.用電爐熔煉鐵液對材質(zhì)性能的影響   我們知道用電爐熔煉爐料,是由感應圈經(jīng)導電產(chǎn)生磁場(chǎng),在爐料中產(chǎn)生電渦流,由電渦流發(fā)熱藉以熔化爐料。   (1)對“自發(fā)晶核”的影響   廢鋼的熔點(diǎn)比鑄鐵高,增碳劑的熔點(diǎn)更高,當廢鋼在熔化過(guò)程中以及熔化之后,增碳劑被加熱緩慢的溶解和擴散,增碳劑中的碳才能被鋼液侵蝕吸收。鋼液逐漸的變成鐵液,即常稱(chēng)之為“合成鑄鐵”。由于廢鋼熔化溫度高,鋼液變成鐵液之后的過(guò)熱溫度往往高。在高溫下,鐵液中的碳易于被氧化成CO,因此有人認為鐵液中的碳也是一種“氣體形成元素”。CO在鐵液中的溶解度很少,形成后即釋放于鄰近液面的大氣中。在生產(chǎn)實(shí)踐中我們會(huì )發(fā)現,當高溫鋼液倒入抬包后,抬包中有放射狀火花飛出(俗稱(chēng)賊花),即可能是高溫氧化的釋碳現象。   電爐在熔煉鐵液過(guò)程中,具有電磁攪拌摩擦的特性。鐵液過(guò)熱溫度高、過(guò)熱時(shí)間長(cháng)、且又有感應電流的攪拌摩擦,鐵液中微細的晶態(tài)石墨即自發(fā)晶核和外來(lái)結晶核心,都會(huì )逐漸溶于鐵液而消失;或浮經(jīng)液面與集渣劑粘裹在一起被挑出爐外。這樣,使鐵液中可在共晶結晶時(shí)作為石墨外來(lái)晶核的物質(zhì)大幅度減少。   硫在鑄鐵中,尤其是在球墨鑄鐵中是有害元素。但有資料介紹:當含硫量小于0.06﹪時(shí),硫的一些有益作用無(wú)法得到發(fā)揮。在鑄鐵中存在有細小而分散的硫化物夾雜,能在石墨的生核和成長(cháng)中起積極而有益的作用。用感應電爐熔煉廢鋼加增碳劑的合成鑄鐵,其含硫量一般不會(huì )超過(guò)0.03%的。如果原鐵水的含硫量過(guò)低,球化劑中的鎂無(wú)從與硫化合,過(guò)多的殘余鎂量不但阻礙石墨化,而且還會(huì )使鑄件產(chǎn)生縮孔、氣孔等鑄造缺陷。如果減少球化劑的加入量,綜合考慮又恐會(huì )影響到球化率。   合成鑄鐵在感應電爐中,因含硫量過(guò)低、過(guò)熱溫度高、電流的攪拌摩擦等因素影響,鐵液中石墨化的核心大幅度減少。這種缺乏石墨化結晶核心的鐵液,過(guò)冷度很大,對孕育處理的回應能力極差,很難通過(guò)常規孕育處理措施,使鑄鐵具有符合要求的微觀(guān)組織。因而即使化學(xué)成分含量完全符合要求,往往澆注出的鑄件硬度高,不便于機械加工。有資料介紹:硫從0.02%增加到0.06%,抗拉強度增加50MPa以上,即可提高一個(gè)牌號以上,硬度值即可增加HB20。進(jìn)一步增加硫到0.1%,強度值和硬度值變化不大,有此可見(jiàn)在灰鑄鐵中,硫控制在0.06~0.1%為宜(我廠(chǎng)生產(chǎn)的汽車(chē)制動(dòng)鼓,材質(zhì)是HT250,硫控制在0.07~0.09%).   順便也談?wù)動(dòng)秒姞t熔煉“鑄鐵屑”,即便熔煉的鐵屑干凈無(wú)銹蝕,不需要高溫,過(guò)熱溫度并不是很高,但是由于電磁攪拌的摩擦作用以及碳、硅的燒損,如果澆注前不進(jìn)行元素調配和采取有效的孕育措施,生產(chǎn)出的鑄件同樣是硬度高。  ?。?)用應電爐熔煉對提高材感質(zhì)質(zhì)量的影響  ?、俑袘姞t熔煉,鐵水溫度可升以提到1570℃以上,并可以在高溫狀態(tài)下長(cháng)時(shí)間的保溫,在該溫度下,可以使原材料帶入的夾雜物,以及在熔煉過(guò)程形成的夾渣及夾雜物上浮到鐵液表面。對于廢鋼+增碳劑、尤其是粒子鋼+廢鋼+增碳劑+回爐料,這些爐料無(wú)論是廢鋼、粒子鋼或者是粒子鐵,大都是白口組織,白口組織具有較強的遺傳性,要消除遺傳性需要適當的提高熔化溫度,增加保溫時(shí)間,才能夠比較好的凈化鐵液,減少鑄件缺陷。  ?、诤辖鹪責龘p量低,鐵水中錳、硅的燒損低于沖天爐熔煉。便于各元素的調控,能夠穩定化學(xué)成分含量。  ?、凵a(chǎn)球墨鑄鐵時(shí),含硫量過(guò)高將會(huì )直接影響到球鐵的質(zhì)量。如球化級別低下、材質(zhì)強韌性差、鑄件有夾渣等鑄造缺陷。用電爐熔煉鑄鐵時(shí)不存在有增硫反應。  ?、苡脧U鋼+增碳劑生產(chǎn)合成鑄鐵,由于廢鋼的夾雜物含量低,成分穩定,加增碳劑經(jīng)高溫熔煉之后,消除了爐料的遺傳性,鐵液的純凈度得到提高,同時(shí)增碳劑具有孕育作用,促使石墨化的效果更加穩定突出,鑄件的基體組織晶粒會(huì )更加均勻、細化,所以生產(chǎn)出鑄件材質(zhì)的韌性和強度均得到提高。   二、揚長(cháng)補短、優(yōu)化操作程序   用廢鋼生產(chǎn)球墨鑄鐵的優(yōu)點(diǎn)前面已談,不再贅述。   用電爐熔煉廢鋼(鐵屑)+增碳劑生產(chǎn)球墨鑄鐵,欲想穩定產(chǎn)品質(zhì)量,需要補的“短”,主要是解決金屬液在凝固結晶時(shí),自發(fā)晶核少、鐵液過(guò)冷度大、石墨化能力差、鑄件硬度高而不便于機械加工的問(wèn)題。具體的“補短”操作方法是:  ?、僭谝睙捄笃谝⒁狻白园l(fā)晶核”的培養。加入適量的廢鋼使鐵液激冷,同時(shí)適量的加入硅鐵以及細顆粒的增碳劑,上面覆蓋保溫劑,降低功率或停電保溫一段時(shí)間,以促使析出微細的晶態(tài)石墨。  ?、谠诔鰻t或澆注過(guò)程中,進(jìn)行充分的多次孕育處理,以補充“外來(lái)晶核”,可以添加小顆粒的增碳劑、碎硅鐵粉粒以及復合孕育劑,雖然加入量很少,但是促進(jìn)生核的效果很好。  ?、廴绻蛄窟^(guò)低(特別是生產(chǎn)HT時(shí))可適量加入些硫鐵,但必須控制在要求的范圍內??傊畠?yōu)化操作程序指的是:爐料入爐的先后順序、熔煉中的溫度和出爐溫度的控制、化學(xué)成分的選控、以及強化孕育和復合孕育。   我們的產(chǎn)品是汽車(chē)輪轂,造型采用的是鐵模覆砂工藝,材質(zhì)是QT450-10,其硬度是HB160-210,屬于鐵素體基體球鐵。但是用戶(hù)為了便于機械加工提高生產(chǎn)速度,除要求材質(zhì)的抗拉強度及延長(cháng)率合格之外,還要求鑄件的硬度≤200HBW。   化學(xué)成分的選擇﹙%﹚:   CE4.6-4.8,C3.6-3.9,Si1.2-1.3(原)、2.65-2.9(終),Mn0.2-0.4,P≦0.05,S≤O.035(原)、≤0.022(終),RE(殘)0.02-0.04,Mg(殘)0.03-0.06。   在實(shí)際生產(chǎn)中,碳當量控制在中上線(xiàn),硅力爭控制在上線(xiàn),旨在提高鐵液的石墨化能力。   爐料的加入順序、操作方法及溫度控制   先在爐底加入新生鐵,再加入廢鋼、增碳劑(根據爐料情況憑經(jīng)驗而加,以防增碳劑堆積形成高溫層),邊熔化邊加廢鋼和增碳劑,盡可能在粒子鋼沒(méi)有加入之前,把增碳劑需要加入量的60-70%加完,加回爐料。在這段時(shí)間里,為了提高增碳劑的吸收率,消除鐵液中的遺傳性,宜采用大功率高溫熔化。   但上述加料方法也存在著(zhù)兩個(gè)問(wèn)題:  ?、佼旇F水含碳量達到一定量時(shí),再提高鐵水含碳量困難了。

                        今日硅鐵1801合約低開(kāi)高走一路震蕩運行,收于6400元/噸,較昨日下跌262元/噸,跌幅3.93%。日增倉1556手到193288手,從今日1801合約的盤(pán)面顯示市場(chǎng)信心極度匱乏,在開(kāi)盤(pán)后不久盤(pán)面急速下,終以小幅回升結尾。今日高價(jià)收于6650元/噸,低價(jià)收6374元/噸。

                        期貨盤(pán)面的種種不穩與現貨兩極分化的局勢真是所謂的“患難真兄弟”,現貨市場(chǎng)價(jià)格雖說(shuō)較之前大跌之時(shí)有所平穩,但實(shí)際成交慘淡,價(jià)格混亂。大廠(chǎng)因在完成之前高價(jià)定出的貨單,報價(jià)依舊維持不變。72硅鐵自然塊出廠(chǎng)主流報價(jià)在6700-6800元/噸,而中小型企業(yè)在這亂世之中為了盡快出貨維持后期的開(kāi)支,72硅鐵自然塊出廠(chǎng)主流報價(jià)在6100-6300元/噸。雖說(shuō)市場(chǎng)兩極分化嚴重,但因價(jià)格的不穩,中間貿易商還是不敢輕易行動(dòng),市場(chǎng)觀(guān)望氣息濃厚。今日有生產(chǎn)企業(yè)私信小編問(wèn)對后世的看法并表示昨天還有漲價(jià)的心情今天再次崩潰。那么小編對當前的市場(chǎng)做一個(gè)簡(jiǎn)單的分析:

                        首先從利空的角度去分析,期貨連續幾日的大跌,在一定程度上必會(huì )對現貨有所影響,市場(chǎng)信心不足。其次自古以來(lái)市場(chǎng)就是“買(mǎi)漲不買(mǎi)跌”,在大跌幅度達2000元/噸的氛圍中,人內心的恐懼還尚未完全消除,對整體氛圍還在選擇觀(guān)望,而生產(chǎn)企業(yè)每天的生產(chǎn)還在依舊,庫存只會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移在慢慢越積越多。而從利多的角度去分析,當前的鋼廠(chǎng)招標還在陸陸續續的進(jìn)行之中,繼上周河鋼價(jià)格敲定后,一直認為鋼廠(chǎng)招標已進(jìn)入尾聲,但隨之而來(lái)的是沙鋼硅鐵補招,且新的詢(xún)盤(pán)價(jià)格在8000元/噸,說(shuō)明終端市場(chǎng)對當前的現貨市場(chǎng)還處于一個(gè)認可階段,從需求方面來(lái)看,當前的鋼廠(chǎng)利潤可觀(guān)對硅鐵的需求也有一個(gè)有力的支撐。

                        當前的市場(chǎng)小編只能說(shuō)一句剪不斷理還亂,還是不要理的好,一切跟著(zhù)感覺(jué)走。鋼招還在陸陸續續的繼續,對于后市的判斷,每個(gè)人都有不同的看法。但是如果當前的市場(chǎng)還將繼續面臨暴跌的話(huà),不排除剛剛復產(chǎn)的企業(yè)又會(huì )進(jìn)入大面積陣亡的角色,市場(chǎng)是否又會(huì )進(jìn)入一個(gè)死胡同。

                       ?、谠谌蹮捄笃诩尤肓W愉?,爐內金屬液噴濺嚴重,不能保證安全生產(chǎn)。因此也可以采用另一種加料順序,先熔化粒子鋼,邊熔化邊往外舀渣,當熔化完畢需加入量(一般40―50%)并達到一定溫度時(shí),關(guān)閉電源,消除爐內液面“駝峰”,使液面平穩,熔渣會(huì )往液面中部聚集,這樣便于舀凈熔渣。熔渣清除干凈之后,可以適當多加些增碳劑。啟動(dòng)電源高功率熔化,邊加廢鋼邊加增碳劑直到爐滿(mǎn),加入部分硅鐵取樣分析。   球鐵金屬液是一種鐵水被飽和的Fe-C-Si-O之合金溶液,其內部存在化學(xué)反應與反應平衡問(wèn)題:   2C+SiO2→Si+2CO   鐵水溫度高于平衡溫度時(shí),反應向右,碳被氧化放出CO降碳,是還原反應。低于平衡溫度時(shí)反應向左,Si被氧化,形成SiO2黑渣,是氧化反應。平衡溫度在1390-1420℃之間。故推薦球化處理溫度在1450±20℃之間。根據上述資料分析增碳劑合適的加熱溫度,如果加熱溫度高于平衡溫度時(shí),鐵液中的碳被氧化損耗增加,增碳劑的吸收率降低。當加熱溫度低于平衡溫度時(shí),由于溫度較低,增碳劑的溶解擴散速度下降,因而增碳劑的吸收率也較低。另外,在實(shí)際生產(chǎn)操作中,很難把爐溫控制在平衡溫度線(xiàn)。提高爐溫可以加快增碳劑的溶解和擴散,有利于鐵液對碳的及時(shí)吸收而縮短碳的氧化時(shí)間,盡可能的使吸收遠大于損耗,同時(shí)也有利于提高熔化速度。所以在熔化前期我們采用大功率高溫熔化。   由于粒子鋼的含渣量太多,在熔化粒子鋼過(guò)程中,需要用特制的勺往外舀渣,所以增碳劑不宜與粒子鋼混裝熔化。當爐料熔化完畢并徹底清凈熔渣之后,留下10%的增碳劑作為波動(dòng)可調空間,其余的全部加入,并加蓋保溫劑。   在爐內溫度升高增碳劑溶解被鐵液吸收后,清凈保溫劑及熔渣,加入部分硅鐵,在硅鐵上面覆蓋保溫劑,硅鐵的加入量,應在代入硅1.2%左右,這是因為廢鋼和粒子鋼的含硅量都很低,加入部分硅鐵,一是為了起到脫氧作用;二是為了縮小后期調整范圍,使成分含量更加準確;三是為了鐵液成分含量不超過(guò)熱分析儀的測量范圍,避免測量失敗。還需要說(shuō)明的是,無(wú)論在任何階段需要同時(shí)添加增碳劑和硅鐵時(shí),都要先加增碳劑,待增碳劑熔解擴散被吸收之后,再加增碳劑。這是因為硅具有排碳特性,即硅量的增加,降低了碳在鐵水中的溶解度。其目的還是為了提高增碳劑的吸收率。   綜上所述,影響增碳劑吸收的因素有:①增碳劑的質(zhì)量;②鐵水的含碳量;③鐵水含硅量:④爐料和鐵水質(zhì)量(是否嚴重氧化);⑤爐工操作;⑥加入時(shí)間及加入方法;⑦爐溫控制。   當爐溫達到1320℃左右時(shí),清凈液面熔渣,取樣倒入上海產(chǎn)的“賀利氏”牌熱分析儀樣杯中。在取樣分析的前后時(shí)間里,先清理干凈液面熔渣,適量加入一些回爐料;當熱分析儀結果出來(lái)后,調整原鐵水的碳、硅含量。   采取有效措施強化孕育:使用孕育劑的種類(lèi)有75硅鐵、增碳劑、硅鈣鋇復合孕育劑。用增碳劑進(jìn)行爐內、包內雙重孕育;用硅鐵進(jìn)行沖入孕育及浮硅孕育;由大包倒入抬包時(shí)加入硅鈣鋇復合孕育劑進(jìn)行隨流孕育。只要經(jīng)熱分析儀測報含碳量不超上限,出爐前在爐內液面(也稱(chēng)作預處理或預孕育)、在球化包底、以及球化反應結束扒渣后,在球鐵液面,酌情適量加放一些細顆粒(0.5―1.0mm)的增碳劑。盡管這樣作增碳劑的吸收率較低,但是確能生產(chǎn)大量的“外來(lái)晶核”,促進(jìn)石墨化,有利于石墨的生成。   球化溫度的控制。球化溫度是根據鑄件的大小、鑄件壁的厚薄以及材質(zhì)的不同而靈活掌握的。而且各單位又有各自的習慣作法。如山東臨沭興華機械廠(chǎng)用十噸包處理球鐵,當包底有一定的鐵水后,為降低下部鐵液溫度,延緩球化劑的起爆時(shí)間,減少反映沸騰,順包邊加放“熱鐵塊”,也便于降溫澆注大型鑄件,效果很好。濮陽(yáng)一家鑄造廠(chǎng),用廢鋼生產(chǎn)球鐵,出爐溫度1550℃,當包內鐵液達到3/4時(shí),停止倒鐵水,讓球化包內進(jìn)行球化反映,在包內作球化反映時(shí),爐內剩余1/4的鐵水繼續升溫,包內反映結束并清理浮渣,加孕育劑后再出爐內剩余1/4的鐵液,這時(shí)爐內鐵液溫度已是1570℃,用這種方法作球化處理,生產(chǎn)出的鑄件內在質(zhì)量好,無(wú)氣孔等鑄造缺陷。我們在出爐之前的熔化過(guò)程中,要經(jīng)歷一個(gè)先高溫后低溫的過(guò)程,先高溫便于消除鐵液中的“遺傳性”和促進(jìn)增碳劑的吸收,后適當低溫便于晶核的復生和球化處理。我們在生產(chǎn)實(shí)踐中,原來(lái)的球化處理溫度控制在1560-1570℃(用光學(xué)測溫儀),生產(chǎn)出鑄件的硬度偏高,其硬度常在200HBW左右徘徊,時(shí)而硬度還有超標現象而影響產(chǎn)品質(zhì)量。2010年下半年,逐漸降低球化處理溫度,現在出爐溫度控制在1520℃±10℃左右。   三、產(chǎn)品質(zhì)量   產(chǎn)品為QT450-10輪轂,造型采用鐵模覆砂工藝,球鐵的球化級別1-3級,石墨大小6-7級,石墨球密而分布均勻,硬度HB170-190,硬度很少有超過(guò)HB200的。鑄件實(shí)體切割取樣作物理實(shí)驗,抗拉強度≥500MPa(常在500MPa左右),延長(cháng)率13%-16%(可達22%)。

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