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感应电炉铁水熔炼温度控制,5家铸造厂实例

发布日期:2020-05-18 内容来源于:/

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之前,应铸造工厂要求,先后走访了一些工厂,这些工厂要求解决的质量问题主要是球铁缩松和灰铁白口问题。经过在工厂铸造现场跟班和详细交流,最终发现其主要原因都与铁水熔炼温度太高有关。这些铸造工厂大概有3-5家,铁水熔炼温度偏高,严重的有出炉温度在1600度以上,而且炉内铁水高温下保持时间很长,铁水出炉时没有任何预处理操作。笔者汇总,想起此类问题有一定的共性,感觉有必要谈谈自己的想法


很久以前,铸造行业都是冲天炉熔炼铁水,老师傅们有一句行话叫:“高温熔炼,低温浇注”。这是在当时冲天炉熔炼条件下,最高出炉温度只有1400多度,是有它的道理的,是前辈们铸造的宝贵经验。当今铸造熔炼条件,已经今非昔比了,现在的冲天炉如果使用固定碳超过88%的铸造焦炭,铁水出炉温度可以达到1500多度。近几年由于国内冲天炉的环保问题,各地政府都明令禁止,严禁使用环保不合格的冲天炉熔炼铁水,代之以大量感应电炉熔炼铁水。感应电炉在铸造行业使用,带来了很多冲天炉熔炼所没有的优势,比如成分和温度都可以控制得比较准确,铁水可以很容易的快速达到1500-1550度,但同时也带来了它的很多劣势,比如:铁水的结晶核心减少,铸件容易白口,加工困难;生铁里的有害微量元素残存较多,影响铸件性能等等,给铸造工厂带来很多铸件质量问题。主要表现在:


1.灰铁铸件石墨形态问题,出现大量过冷石墨,A型石墨不足;渗碳体较多出现,严重影响机械加工,有时检测硬度反而比较低,主要是同时出现了铁素体。


2.球墨铸铁石墨球数减少,球径较大;由于高温熔炼出现的渗碳体,虽然有大量的孕育,也难以消除,球铁延伸率明显受到影响。


3.球铁铸件缩松缺陷增加,多次改变浇冒口系统,而且难以消除。




发现铁水温度问题的情况如下:


1、洛阳某铸造工厂反映,灰铁250壳体铸件白口严重。去工厂之后,看见他们以垂直造型线,潮模粘土砂生产拖拉机变速箱,离合器壳体,以合成铸铁配料熔炼灰铁250,因为铸件壁厚较薄,铁水转运环节增加了转运包,分别有1-2次倒包,再倒入线上的自动浇注包内,同时为保证开始浇注温度在1400度以上,所以造成铁水出炉温度经常在1600度以上。实际熔炼温度有时更高,在浇注包内测温,都在1500度以上,铁水同时高温留炉时间更长。工厂生产情况是,铸件严重白口,客户无法加工,废品留厂库存上百吨。


2、林州某铸造工厂,铸造生产汽车方向机球铁铸件,使用1-3吨电炉。铁水熔炼温度也与上面工厂一样,因为生产环节的难处,必须倒包2-3次,造成球铁原铁水出炉温度很高,每次处理铁水才500公斤,转运,倒包,过程温度损失很大,最后要保证浇注温度不低于1410度,所以造成铁水出炉温度偏高,一般都在1580度以上。造成铸件缩松废品较高,多次改变浇冒口系统,无法解决缩松难题,甚至经常出现渗碳体,影响力学性能。


3、山东龙口某汽车零部件工厂,粘土砂,机器造型,也是铸造生产汽车方向机球铁铸件,因为缩松质量问题,开发的新产品无法被客户认可,无法交货。

铁水出炉球化温度在1570度以上,因为检测不准确,或送电控制时间不准,经常在1600度以上出炉球化,每次球化铁水1200公斤,10分钟浇注完成。


4、焦作某铸造工厂,铸造生产历史较长,其球铁生产工艺都很正规,但是对电炉高温下石墨核心减少,容易产生缩松和渗碳体认识不足,铸件缩松和力学性能问题经常发。该厂球化处理是以转运包从电炉往球化包倒包处理球铁,只在转运包内检测铁水温度,而对电炉熔炼铁水的温度不做检测,更不可理喻的是炉前没有任何快速碳硅的检测,而是取样送实验室以化学分析方法去检测碳硅,造成铁水在炉内高温等待时间长达20分钟以上。


5、新乡某大型自动流水线铸造工厂,感应电炉配置5吨熔化量,每次出炉球化处理1吨铁水,一炉铁水要分五次出完,铁水高温下保持时间长达一小时以上,没有任何预处理措施。该厂铸造生产工艺控制也很正规,铸件成本核算精益求精,唯独对电炉铁水熔炼的石墨核心问题认识不足,缩松问题经常发生,有时损失惨重。


上述铸造工厂都具有一定的规模,熔炼检测,配料,粘土砂造型等等各方面都有一定的水平,对待球铁石墨化膨胀的常规工艺措施都实行的很好。但是在铁水的冶金质量和熔炼温度控制上不够重视,局限于工厂自己生产流程或方式的条件,迫使把熔炼温度,出炉温度提的很高。有的工厂,炉前操作工人对温度超高带来的危害认识不足,电炉升温断电控制稍微晚几分钟,铁水温度就可能超出规定温度上百度。有的工厂电炉配置容量较大,铁水第一包出炉去浇注,一直到最后一包出炉的延续高温保持时间在一个小时以上。这些操作都给他们带来各种铸件质量问题。


当今,铸造工厂铁水熔炼绝大部分都是感应电炉生产,而感应电炉熔炼对铁水温度可以极快的,无限制升温,过高的熔炼温度或高温留炉时间过长,危害都很大。资料(郝石坚:“现代铸铁学”)先容,“成分相同的铁水,碳的活度随温度提高而降低,C-C原子集团稳定性相应下降,铁液在过热度高的铁水中保持时,C-Fe原子团易于形成。这种原子集团在铁液快速冷却下可以大量保留到凝固温度,促使渗碳体析出。”这段文字表述的意思是铁水高温下,未溶石墨微粒越来越少,石墨结晶核心数量大量减低,渗碳体容易产生,铁水收缩加大,带来的害处很难在后期炉前处理中解决!现在看主要有以下危害:


(1)铁水结晶核心大大减少,对球墨铸铁来讲,石墨球数大大减少,球径比较大,同时伴生渗碳体出现。收缩较大,铸件缩松问题顽固发生,并且难以从浇冒口方面解决。


(2)铁水结晶核心大大减少,对灰铸铁来讲,A型石墨大大减少,而D,E型石墨大量出现,珠光体减少,渗碳体增加,伴随出现铁素体,铸件加工困难,刀具磨损严重,严重时硬度检测却发现不高。


现在很多先进的铸造工厂在电炉熔炼中,特别注意结晶核心减少的问题,除了改变配料等工艺措施之外,已经对每炉铁水质量的考核,增加了铁水高温留炉时间的规定。即铁水温度,成分合格之后,不能作为其合格的条件,还要加上铁水高温留炉时间的考核要求。各种成分的铁水,炉子的大小,留炉时间的长短要求不一,一般在15-30分钟之间。留炉时间过长铁水的解决的办法是采取各种预处理操作,增加铁水的结晶核心。他们这种做法应该引起大家的重视。


那么感应电炉熔炼中,怎么控制铁水温度?铸造工厂都有自己的做法,有的情况很特别,都要根据自己的实际情况来把握。一般规律性的控制应该是以下一些特点和方法:


(1)感应电炉的配套电源,功率要大一些,即功率密度高,正常情况要满足50-60分钟一炉铁水熔炼需要的功率。


(2) 一般熔炼温度都应该在1500-1550度控制。大件因为浇注温度低,但最高熔炼温度不允许较低,可以干净的回炉料来快速降低铁水出炉时的温度。小件或特别要求的铁水,可以适当提高出炉温度,但是要充分注意带来的坏处。要采取非常好的预处理措施来增加铁水的结晶核心。


(3)铁水在炉内1500-1550度高温下,除短时间的静置之后,要快速出炉,严禁留炉时间过久。如果电炉容量较大,铁水要分多包次出炉,则正确的做法是:浇注时间短,铁水炉内等待时间短,加强预处理;浇注时间长,则马上加入相同牌号干净的回炉料,降低炉内温度,待空包回来时,再升温,做预处理后出炉。这样可以减少铁水高温留炉时间。


(4)大量采用覆膜砂工艺造型的铸件,考虑气孔废品的防止,有的需要很低的浇注温度,而多数情况是采取较高浇注温度,解决气孔缺陷,此时要非常注意,谨慎升温,充分做好预处理,增加铁水石墨核心。


(5)多数高温熔炼的铸造工厂,都是因为铁水倒包多次,造成温度降低,而以提高出炉温度来弥补,保证最后的浇注温度。这种做法可以想办法,减少倒包次数,同时对铁水包的包衬修复,要讲究一些,要在包衬内铺设保温层,耐火砖,最后贴附含碳耐火层,减少铁水在包内的温降。


(6) 铁水包冷包接盛铁水的温度较低很多,出炉前一定要把包内层烤干,烤热,烤红。实在没有办法的工厂,可以考虑铁水烫包,来减少铁水包的温降。


(7)感应电炉熔炼,都有石墨核心要减少的特性,即便是正常熔炼的铁水,最好都做预处理后出炉,把预处理的操作作为铁水熔炼的必备操作来实行。



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