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2017-12-7 08:36 |
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关于电炉灰铸铁增硫问题
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前面已经说过，中频感应电炉熔炼铸铁工艺对比冲天炉熔炼，除了具有熔化温度高的优势外，却有不少缺点，主要有三个方面的问题：一是铁水过冷倾向较大，极易产生影响材料机械性能的D、E型石墨；二是铁水纯净，异质结晶核心较少，导致孕育效果差，在同等成分条件下，铸件强度偏低铁质偏硬；三是收缩倾向较大，在高牌号灰铸铁中锰含量较高时，容易产生显微缩孔、缩松。
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# u1 E0 }7 x: \针对上述问题，应对的措施是：
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1、在熔化后期增加一个高温保持时间，尽可能使各种炉料熔化的铁水晶粒均匀，尤其是细化石墨；+ Y4 r' L7 D M
; y/ `1 b/ O9 e# C6 U3 S! P2、适量增加外来异质核心（如硫化物），强化孕育效果，促进A型石墨的形成；# ^' w& L0 B: O8 Y0 \' g3 L9 y
6 Z5 q4 v* \9 E- y# W- y3、控制高牌号灰铸铁的硫、锰含量及其比例，控制回炉料比例，达到合适成分。+ \+ H5 X; H8 M% C3 Y2 ~( q6 g; K
6 T$ }1 u+ S& G* r2 ?* |, d0 U2 p这些措施，对不同结构的铸件产品是有差别的，需在实践中掌握。
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% Z5 T" x3 u! \- C 某公司某日，用电炉熔炼6炉灰铁HT300铁水，浇铸液压阀G03、G02等产品，经解剖内部组织发现大面积显微缩孔、缩松、缩裂，共830只全部报废。检测布氏硬度HBS241，化学成分C3.27，Si1.78，Mn0.83，S0.087，P0.04。珠光体98%，E形石墨达80%（A型20%），石墨长度5级。据有关人员研究分析，应是铁水材质出了问题。 r6 S- m; [; m1 ^5 M3 H! o3 g
3 G& b7 V! n, u) _: N 化学成分分析的结果，对一般的薄壁HT300铸件来说似乎是正常的，然而对于液压阀铸件（壁较厚）却出了问题。此缺陷成因：初步判断是铁水中MnS的含量过高而引起的铸件显微缩孔、缩松、缩裂，也就是说铁水中的S、Mn含量超出铸件所适应的范围（对不同铸件其成分量有差别）。1 W8 |8 _1 g( y* P4 C. Q
: g+ O5 `1 F. x7 G 由于在熔炼中加入了一定量的增S剂，铁水中的S、Mn含量积累达到一定程度，就会导致铁水含S量超出铸件自身正常凝固结晶的要求，从而产生此类缺陷。对策：停止加入增S剂，调整Mn的含量，保证HT300灰铁的五元素的正常含量，调整后，缺陷全部消除。( D3 j$ I$ a$ D; {# H8 A
' h$ q0 Q# u* d* j 在电炉灰铁铁水中通过加入增S剂形成一定量的MnS，作为异质核心，提高孕育效果，这从理论来说是正确的，但是近年来大多数文献资料所说，电炉高牌号灰铁的含S量需控制在0.05-0.10%比较合适，然而许多工厂的实践证明，当含Mn量在1%左右时，若铸件成分分析含S量超过0.05%，铸件就开始产生缩孔缺陷，当含S量超过0.07%时就会发生批量缩孔，这种现象如何解释呢？- I, }) w8 G" @# k4 y( p I
; H+ z% A; R3 T$ N+ }, Y 灰铸铁中的S有两种存在形式，一种是单质，另一种是化合状态的MnS，灰铁中起结晶核心作用的硫，主要是化合状态的MnS，我们现在的化验手段（无论是化学分析还是光谱分析），都只能分析出铸件和铁水中单质状态的S，而以化合状态（MnS）存在的S是化验不出来的。当单质S含量超过0.05%时，化合态的S含量就比较高了，此时的铁水中：
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6 A9 ^- d$ F; W" ^MnO+FeS=MnS+FeO，FeO+C=Fe+CO,或2FeO+C=2Fe+CO2
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. Z' e' }5 N/ _0 [, s. J0 { 这时铁水在凝固过程中就在析出CO或CO2的同时产生部分棕色的MnS粉沫，形成铁渣反应气缩孔。只要具备一定的条件，这种气缩孔，不仅在电炉铁水也在冲天炉铁水中发生。其实我们在电炉熔化过程中，已经增加了一部分硫，这些硫来自于：& c9 c9 \1 k! v" s& N$ M
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1、由回炉的浇注系统带来，浇注系统中的硫磷含量远高于铸件中的含量；
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2、生铁中的硫，一般生铁中的硫含量是不高的，而我们购买的普通生铁上面都携带不同程度的炉渣（拉圾），我们是不会化验的，但这些拉圾却含有较高的硫磷，会带入炉内；; m/ ~ |1 f6 Y
7 }3 c. ?# f3 }. O# X- J3、废钢和生铁等炉料的铁锈，氧化铁含量较高，进入铁水中会增加硫的吸收率。在这样的情况下，如果我们再补加硫化铁来增S,就过分了。实际生产高牌号灰铸铁件时，铁水中的单质S控制在0.03-0.05%之间为妥。
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