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鑄件在冶煉過程中化學成分的增減變化

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      要掌握各種爐料在冶煉過程中化學成分的變化規律,將是一個複雜的問題。冶煉設備的不同,如衝天爐(熱、冷風)三節爐,中頻感應電爐等,其化學成分的變化都各不相同。即便是同一個爐子,因修爐所用材料的不同,以及操作方法的不同,冶煉過程中化學成分的變化也不相同。想以衝天爐為例,熱風與冷風,風壓的高低,風眼直徑的大小,焦碳質量及塊度的大小,修爐襯材料是酸性,中性或是堿性,對材質化學成分的變化都不盡相同。

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1、碳量的變化

        碳量的變化大體上可分為四種:(1)爐料中含碳量高低的不同,碳量的增減率不同。(2)爐料中矽、錳含量高低對碳量的影響。(3)爐溫高低和爐氣氧化性強弱對碳量的影響。(4)其它因素。

(1)爐料的平均含碳愈低,碳向金屬中的溶解度愈大,鐵水就會發生增碳,廢鋼用量越大,這種現象越明顯。爐料中平均含碳量愈高(例如在3.6%以上),鐵水從焦炭中吸收碳量愈少,而碳的氧化燒損增加,鐵水含碳量不僅不增加反而減少。如果爐料中的含碳量高達3.6~3.8%時,冶煉中鐵水的含碳量就基本不再變化了。

(2)鐵水中含矽量越高,增碳量越少,這是因為矽可以溶解於鐵內,降低了碳在鐵中的溶解度。錳則相反,含錳量增加時,鐵水增碳量也有所增加。

(3)加大焦炭用量,或者使用的焦炭塊度小,都會使增碳量加大,這是由於增加了鐵水與焦炭的接觸時間和接觸麵積。鐵料熔化成鐵水滴下落,當流經赤熱的底焦時,焦炭中的碳會慢慢溶到鐵水滴中去,使鐵水含碳量增加,這叫作增碳作用。這種作用主要發生在過熱區和爐缸區。鐵水與焦炭接觸的時間越長,接觸麵積越大,溫度越高,鐵水增碳就越多。衝天爐設有前爐,因為鐵水能及時從爐缸中流入前爐,所以增碳少。攙爐無前爐缸,鐵水隻能存在爐鍋內而與焦炭接觸的機率多,所以增碳量就越大。

      爐內溫度升高會促使碳更快更多地溶解在鐵水中,使增碳顯著。因此,如果其它條件不變而采用熱風衝天爐,就會因為提高了爐內溫度,使增碳量加大。

      在爐內還存在著使碳減少的因素,如鐵水滴接近風口,或者風量很大,風壓很高時,爐氣中的氧會氧化鐵水而使含碳量減少(或稱脫碳)。增加風量,提高鐵水溫度,也會促使增碳。但是增加風量後,由於加強了鐵水氧化,又有促使脫碳的作用,不過,在這種狀態下,脫碳作用大於增碳作用。

(4)除以上因素之外,還有其它具體因素也影響著碳量。

       提高底焦高度,鐵水的過熱路程延長,鐵水溫度提高的同時,也促使了碳向鐵水中的溶解。因此,底焦高度過高時,鑄鐵的增碳量也大。

        如果爐底高度墊的高,鐵水下落流經的路程短,鐵水及時流入前爐缸,減少了與焦炭的接觸時間,增碳率就小。反之增碳量就大。

        爐料過碎小而且配用量大時,易出現熔化速度快、鐵水下落快、增碳量很小的現象。伴隨著這種現象的同時,鑄鐵件也易出現白口缺陷。

        在用衝天爐冶煉時,增碳和減碳這兩個矛盾著過程,是同時進行的,影響含碳量的因素太多,很難精密的確定。

       用中頻感應電爐冶煉時,無論是酸性、中性、或者是堿性爐,對碳量均有燒損。如果操作不當,碳量的燒損更大,當爐溫達到澆注溫度時,應及時降低功率,保溫澆注。金屬液在爐內隨著高溫時間的延長,碳的燒損量增大,自發晶核減少,應添加增碳劑並加入接力脫氧劑。

2、矽量的變化

       矽量的變化,主要取決於兩個因素,(1)爐襯的屬性(酸性、中性或堿性)。(2)爐溫的高低以及在爐內的停留時間。

       用石英砂(SiO2)作修爐料,即用酸性爐冶煉鋼鐵時。矽量的燒損不明顯,如果顆粒細小的石英砂或石英粉用量大時,矽量不但不減少,反而會增加。

用鎂砂(堿性)或鋁釩土(中性)修爐襯時,矽的燒損量就大,其燒損率一般可按10—15%計算,矽鐵合金中矽的燒損率還要更高一些。

3、錳量的燒損

      無論在任何爐中冶煉,錳量均有燒損,爐溫越高,金屬液在爐中的停留時間越長,鐵水含硫量越高,錳的燒損率就越高,其燒損率一般按15—25%計算,錳鐵合金中錳的燒損率還要更高一些。

      在冶煉過程中,除銅、鉬等元素燒損量很少,在配料時可以不考慮其燒損率,其它元素都有不同程度的燒損。

 

  

 

 

 

 
 

 

 

 

2019年9月19日 15:24