熔炼精炼添加剂

1、铸造熔炼精炼添加剂的研发意义及目的,铸造行业是我国机械制造的传统产业和国民经济发展的基础产业，据统计资料显示，在我国铸造熔炼生产中，能源和材料的投入大约占生产费用的50-65%，是机械工业的耗能产业，能耗占机械工业总能耗的20-60%，能源利用率为18-30%。 我国每吨铸件所需能源是工业发达国家的2-3倍，工业发达国家铸造企业用于环保节能投资占整个铸造的20-30%，而我国只占7-10%，铸造行业开展环保节能减排工作，必须从铸造生产的源头做起，即原材料的选择和减少使用量，节约能耗，提高能源利用率到铸造生产过程中各个环节的废弃物和有害气体的排放，达到既节省原料、能源，又能实现“可持续发展“的目

2、的。 随着产业结构的调整，铸造行业通过改进生产工艺，提高了生产效率，但是因铸件成品率低，渣孔、气孔产生的废品铸件多而带来的回炉重熔问题, 是铸造生产的薄弱环节，采用先进的熔炼工艺和熔炼辅助产品熔炼精炼添加剂来改善熔炼时间长，铸件成品率低的状况，提高金属液的利用率，减少废品铸件多带来的回炉重熔的能耗损失, 是解决铸造熔炼的有效措施,成品率关系到生产效率，尤其对能源方面有着很大的影响，铸件成品率低，无形中增加生产成本，大量废品件的回炉重熔，再次消耗能源，使企业的生产成本累积增加，为此, 郑州维达铸造材料有限公司研发生产的新型专利产品, 熔炼精炼添加剂能给铸造企业带来新的希望,熔炼精炼添加剂无毒无味

3、，能有效降低熔炼中出现的烟尘烟雾，减少熔炼中产生的有害物质对人体的危害，净化炉前工作环境, 有利于炉前操作，有利于节能减排，有利于保护环境,一、铸造熔炼精炼添加剂的包装规格,返回,包装规格 2kg 1kg 0.5kg,三种规格,铸造熔炼精炼添加剂在生产中的应用 铸钢、铸铁在熔炼过程中一直到合金液在铸型内凝固之前，合金液中有大量的非金属夹杂物，这些夹杂物的来源主要有两个方面，一是:金属炉料带入的, 二是:熔炼过程中冶金反应的产物;如图,金属液内夹杂物的来源,一是：金属炉料带入的。如：金属炉料表面的粘附物,二是：熔炼过程中冶金反应的产物包括两方面,铁锈、油渍、各种杂物的粘附,废铸件、浇冒口、回炉铁

4、粘附的型砂,一是; 合金液内发生的反应生成的SiO2 2(FeO) + (Si) = (SiO2)s + 2FeL,二是; 合金液或炉料与炉壁材料发生的反应 2(CaO) + (SiO2)s = 2(CaOSiO2,合金液中的非金属夹杂物，比重轻，大部分在冶炼过程中聚集上浮到合金液表面后被拔除，少部分残留在合金液内，颗粒大的在铸件内形成渣孔，导致铸件报废，颗粒小的在铸件凝固后形成微观夹杂物,降低铸件的综合机械性能。 各种夹杂物残留在金属液内是有害的，即使是以渣的形式被扒除，若渣多.量大也是有害的，有害程度主要包括三个方面; 合金液中非金属夹杂物主要有;各种氧化物、盐类、主要是以硅酸盐据多，还有

5、少量的硫化物等。表一是简单化合物及其主要的物理性能，表二是几种复杂化合物及其主要的物理性能,夹杂物有害程度,一是; 渣量大,夹杂物残留在金属液内的几率就多,影响铸件综合机械性能的内在质量就增多,二是; 夹杂物影响合金的导磁、导电，使金属炉料熔化速度变慢,导致熔化能耗增加,三是; 过量的夹杂物被加热熔化要吸热，同样导致合金熔化能耗的增加,表一、常见化合物的主要物理性能 表二、几种复杂化合物及主要物理性能,合金液中的非金属夹杂物含量较多的是SiO2 . Al203 . CaO 等，它们的熔点很高，在铸铁、铸钢 熔炼的温度范围内难以熔化，颗粒又小，所以很难上浮。当这些氧化物与合金液中或有意向合金液中

6、加入的某些物质发生反应，生成复合盐，构成多种氧化物组成炉渣，熔点就大大降低,密度也明显下降，颗粒变大,容易上浮。 表三为冲天炉炉渣的典型成分，酸性渣熔点在1300-1350,密度小于3g/cm3 ,碱性渣熔点略高一些。 表三冲天炉常见的炉渣的成分范围 降低非金属夹杂物的数量以及对已经生成的夹杂物最大限度地快速排除，是合金熔炼及合金液处理的一项重要任务。熔炼精炼添加剂基于这种目的而研究开发生产的一种新型铸铁，铸钢熔炼精炼的添加剂，经过实际使用，该产品具有以下特点和作用,铸 造 熔 炼 精 炼 添 加 剂 的 作 用 及 特 性,熔炼精炼添加剂熔点低，熔融状态呈碱性，减少熔炼架桥，减轻工人劳动强度

7、，提高生产效率,熔炼精炼添加剂能加快合金的熔化，降低熔化能耗，节省用电量，减少电能耗损,净化钢（铁）液，减少渣孔、气孔，提高铸件成品率及铸件的综合机械性能,球墨铸铁使用可降低球化剂的加入量，增加石墨球数量，石墨球分布更均匀，其圆度更均衡,炉内使用，软化炉渣，减少炉壁挂渣侵蚀，提高炉衬使用寿命10-15%，降低生产成本,提高钢（铁）液流动性，浇铸中可以适当降低浇铸温度，浇口处可不再使用陶瓷过滤器、过滤网片,熔炼中可有效降低烟雾烟尘及有害气体对人体的危害，有利于保护环境,熔炼中可有效提高合金的还原量，同等熔炼料能增加钢（铁）液的熔融量，提高经济效益,一、熔炼精炼添加剂熔点低，熔融状态呈碱性。 熔炼

8、精炼添加剂的成份:如表4 表4 熔炼精炼添加剂成份范围 其他包括：Te0、DyO等 显然，这种以各种氧化物组成的熔炼精炼添加剂呈碱性。碱性的提高是靠增加低熔点的Na2O、K2O（ Na2O的熔点约860，沸点1100，K2O的熔点约891，沸点1170），而不是靠增加高熔点的CaO（熔点约2530）。遇热后，熔炼精炼添加剂中的Na2O迅速熔化、气化，能加快CaO、SiO2，Al2O3等高熔点氧化物的结合，生成低熔点的硅酸盐，像2CaOSiO2、2MnOSiO2、2FeOSiO2、3MnOAl2O33SiO2等构成低熔点的炉渣。就是说，熔炼精炼添加剂在合金液中呈熔融状态，能迅速吸附合金液中的非金

9、属夹渣物，构成复杂化合物，熔点降低，密度下降,颗粒变大上浮,然后被扒除,扒除。 冶金上，把这种利用熔融渣净化合金液的操作称为渣洗。市场上销售的聚渣剂也是多种氧化物组成的，多数呈酸性，熔点高，在合金液中熔化慢，颗粒又小，对合金液中非金属夹渣物的吸附性差，夹杂物不易上浮，其作用远远不如我们研究开发生产的熔炼精炼添加剂。 二、加快合金的熔化，降低熔化能耗，提高生产效率。 中频感应电炉熔炼的时候，熔炼精炼添加剂放置于炉料的中间位 置，炉料被感应加热，熔炼精炼添加剂中低熔点的Na2O等迅速熔化，气化，熔融或汽态的Na2O迅速充填到炉料的间隙当中，冲洗炉料表面，并迅速发生反应：（2Na2O + SiO2

10、= 2Na2OSiO2），这个反应能加快炉料表面的粘附物，夹杂物等杂质迅速从炉料表面脱离，炉料表面干净有利于金属的导磁、导电;表面干净的炉料也容易被加热软化，是熔炼过程中大幅度减少炉料在熔化当中产生的搭棚、架桥，这些都能够促使炉料熔化速度的加快，熔化时间的缩短，达到节能的目的。 回炉料表面的粘附物及夹杂物的数量越多，或者是加入的碎料比例越大、或者是加入的铁屑比例越大，这种作用的效果就就越明显,三、减少渣孔、气孔，提高铸件成品率 合金熔炼过程中，合金熔液中不可避免的有很多非金属夹杂物，这些夹杂物的聚集上浮，然后被扒除，就能减少其危害性。非金属夹杂物上浮的快慢取决于渣的上浮速度，合金液中夹杂物的上

11、浮速度的计算方式为: 式中： 重力加速度 =合金的粘度 =合金、夹渣物的密度。分析V的计算式，影响V最大的因素是r ，其次是 夹，V与r的平方成正比，即合金液中，渣的颗粒增大1倍， 上浮速度就增大4倍。对于铸铁还是铸钢式中的 合变化不大，所以 夹越小， 合 - 夹就越大，所以 夹越小， 合 夹就越大，即V就越大。前面的分析表明：使用精炼添加剂的操作，能促使简单化合物变成复杂的盐，形成炉渣，即渣的颗粒变大，密度变小，这些都是有利于渣的上浮，排除，结果合金液中残留下来的渣大幅减少，最终降低铸件产生渣孔的机率,合金粘度的大小表示合金液内的固体颗粒的内摩擦力的大小。残留在合金液中的非金属夹杂物颗粒越大

12、、越多，合金液的粘度就越大, 换句话说，合金液的流动性越差，越不利于合金液中的气体及非金属夹杂物的排除。使用精炼添加剂的操作，添加剂中低熔点、低沸点的物质，能促使非金属夹杂物的迅速变大上浮，是残留在合金液中非金属夹杂物及有害气体减少,结果，在同样的温度下，合金液的流动性就增强，这就非常有利于合金液中气体的排除，降低了因气孔而造成的废品。渣孔气孔数量的减少，提高了铸件的成品率及铸件的综合机械性能。 四、 球墨铸铁使用，降低球化剂的加入量、增加石墨球数，石墨球大小，分布更加均匀。 球铁生产中，铁液的熔炼方式决定了铁液的含硫量。一般冲天炉熔炼时，铁液的含硫量在0.05%0.08%之间；电炉熔炼时，铁

13、液的含硫量在0.02%0.04%之间。当熔炼方式一定，即铁液含硫量一定，球化剂的牌号即球化剂的成分一定时，球化剂的加入量直接和球化处理温度及铁液的含硫量有关，当球化处理温度也一定的时候,球化剂的加入量仅仅与铁液的含硫量有关，铁液的含硫量越高,球化剂的加入量就越大。如表5,表5.铁液的含硫量与球化剂的加入量 精炼添加剂呈碱性，加入铁液后，添加剂中的CaO、Na2O与铁液内的。FeS发生反应,降低铁液内的含硫量,导致球化剂的加入量减少。 CaO、Na20的脱硫反应如下：CaO + FeS = CaS + FeO 。 Na20 + FeS = Na2S + FeO 。 CaS、Na2S上浮、排除。铁

14、液含硫量降低。下列表中数据是使用精炼添加剂的数据对比情况,添加精炼添加剂数据情况 未添加精炼添加剂数据情况,化学元素含量对比情况 五.电炉熔炼，对炉衬有一定的保护作用. 感应电炉熔炼铸铁，炉衬材料多为酸性，即炉衬打结材料的主要成份是SiO2，在高温下， SiO2与碱性氧化物发生反应，如：2CaO + SiO2 = 2CaOSiO2 ，该反应侵蚀炉壁，降低了炉衬的抗侵蚀能力。所以，炉渣碱度越高，对炉壁侵蚀越严重。精炼添加剂碱度虽高，但是在使用中，是将其放置于炉料中间，精炼添加剂中的碱性氧化物不易接触炉壁，再者其用量很小，只占熔炼炉料1/2000,使用量微乎其微，构不成对炉衬的危害,再者碱性氧化物

15、含量较高的Na2O，其熔点低，沸点也很低（熔点860C，沸点1100C），在铁液的高温下，它能促使其他非金属夹杂物迅速溶化，聚合，而其本身以游离态的形式在铁液内存在的时间很短，与炉壁材料直接发生反应的机率很低。精炼添加剂中，若不考虑Na2O，只考虑CaO，Al2O3，Fe2O3等在熔融状态下，其碱度是很低的。 炉渣酸碱的计算方法有两种 按照离子理论，渣的碱度为100克渣中氧离子的摩尔数NO2-；碱性氧化物释放O2-氧离子，而酸性氧化物消耗O2-氧离子，酸碱度的计算方式为： 按照分子理论，渣的酸碱度为碱性氧化物与酸性氧化物的比， 其计算方式为： 上式中，R1.2为碱性,显然，熔融状态下的精炼添加

16、剂，Na2O大部分气化后剩余成分呈弱酸性，就是说，相同的温度下，相同的时间，加入精炼添加剂的操作，对炉衬不但不会造成侵蚀，而且还有一定的保护作用。 炉衬是酸性的，回炉料粘附的型砂，主要成分是SiO2，市场上多数聚渣剂，主要成分也是SiO2；均为酸性,在熔化过程中，熔融的渣粘度大，与炉壁衬接触后，高熔点，粘度大的渣容易粘附在炉壁上，操作者要经常用钢钎等工具清理清除，清理清除过程中很容易破坏炉衬的釉面层，降低炉衬使用寿命。添加精炼添加剂后，炉渣很快变成低熔点的硅酸盐，不易粘附于炉壁衬上，就不会损坏炉衬的釉面层,是炉衬表层更加光滑,有利于炉衬更好使用. 还有;加入精炼添加剂的操作，使熔炼金属物料熔化

17、速度加快，缩短了炉料、炉渣与炉衬之间在高温下的接触时间，换句话说 ，加入精炼添加剂的操作，缩短了炉衬被侵蚀的时间。 综合以上分析，使用精炼添加剂的操作，炉衬寿命不但不会降低，反而还能有效的延长,六、熔炼中增加合金液的还原量，提高金属液的熔化出品率。 熔融的精炼添加剂呈碱性，加入熔炼金属液后，减少了合金在熔化过程中被氧化的机率，即减少了氧化量，增加了铁的氧化物被还原的机率，即最大限度的还原铁的氧化物；加入精炼添加剂后，渣量少，粘度低，大大降低炉渣裹入的铁，一般加入精炼添加剂，每吨熔炼炉料比不使用精炼添加剂多熔化出515KG的钢（铁）液。 七、使用精炼添加剂的经济效益。 合金熔炼过程中，添加精炼添

18、加剂的操作，能使熔化过程缩短，降低能耗，还能提高熔炼设备的功效；合金液的净化、减少了铸件的气孔、渣孔的缺陷，提高了铸件的质量，提高了成品率。铸件废品的降低，减少了废品铸件的再次回炉重熔，进一步起到降低能耗的作用。还有球化剂加入量减少，炉衬使用寿命的延长等,其综合经济效益远远大于因购买精炼添加剂而花费的代价,以某厂实际使用效果为例： 生产的基本条件：3吨感应电炉，配电功率为2000KW，使用精炼添加剂后，每炉熔化时间缩短19分钟、成品率提高3-6%，仅节电一项进行计算，单炉熔化时间节省19分钟，电价按0.7元/度计： 单炉节约电费：0.7 （1960）2000=443（元） 单炉添加剂成本为: 1.5KG180元=270元 仅此一项1吨铁水节约：（443-270）