袁东洲-消除感应炉铸造特异性的技术措施（2020）讲解

中频炉熔制铸铁的特异性及对策

职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程

我们讲到中频感应电炉熔化铸铁时优点说的多，调整成分方便，温度易于控制；尤其生产球墨铸铁与冲天炉相比，有利于获得低硫铁液等。实事求是说，减少环境污染，改善劳动条件，铸件质量较为稳定。世间事物总是具有两重性，在使用中频感应电炉的生产实践中，就会出现和存在一些铸造性能缺陷，这就是感应电炉最常见最易发生的特异性：消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程1、白口倾向增大，过冷度增加，感应电炉铁液与冲天炉铁液相比晶核数量显著较少。结论是：随着熔炼（过热）温度的提高和保温时间的延长，共晶团数降低，白口深度渐增，铸铁的基体组织变异。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程2、D、E型石墨组织出现，当铁液过热到较高温度并长时间保温时，得到的铸铁组织中，D、E型石墨比例增加，过冷度增大。这种过冷石墨影响到机械加工的切削性能。当铸铁的基本组织中折出铁素体，并出现D型和E型石墨时，随保温时间延长，影响的是铸铁的强度和硬度。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程

3、铸铁件的外缩陷及缩孔：铁液长时间保温（如:中夜班0时交接班，炉工吃夜餐时),会出现铸铁铸造缺陷，除了上述的白口倾向增大和力学性能异化外，还会引起凝固时的缩孔和外缩陷缺陷。其产生原因：除长时间保温的影响之外，还和给炉内加入生锈的、不干燥金属炉料有关系。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程1、不过分提高出炉温度，不高温贮存或保温铁液。坚持“速熔快出”，避免高温保温和长时间“过热”，从冶金学角度上说要尽可能“一次过热”而不是多次过热，这样可以防止晶核生成物消耗过多，可以避免过剧的脱氧反应。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程2、强化孕育处理措施：出铁前对铁液进行孕育处理，可以预防和拟制白口倾向。孕育效果以“后孕育”效果最佳，即在浇注时在铁水浇注包流铁嘴进行孕育的方法（要求均匀撒在铁液上经浇口杯进入铸型，孕育剂颗粒不能大），这样可以促使石墨朝着A型方向变化，可以有效消除过冷石墨（D型和E型）的生成。选择长效孕育剂（如硅钡孕育剂Fesi70B5类），可以显著防止E型石墨形成。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程3、选择和使用含氮量低的增碳剂。用含氮量较高的沥青焦炭等制作的增碳剂，会使厚壁铸件产生针孔及缩孔缺陷。因此，应尽量采用含氮量低的废电极石墨等制作的增碳剂，可以减少铸造缺陷。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程出铁水前，给炉内加入经过预热干净无锈的新生铁块（面包铁块），是消除薄壁铸件过冷石墨和边角白口的有效措施（如单体铸造活塞环）。在熔化的后期，加入一定比例新生铁，由于新生铁中所含的初生石墨能起晶核作用。因而，在出铁前（1420℃左右）取样后，加入少量（即配料中新生铁总量的15%左右）新生铁，可以有效防止薄壁铸铸件产生过冷石墨及尖角产生白口现象。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程出铁前，加入少量（新生铁总量的15%左右）新生铁，可以减少过冷石墨及消除铸件尖角产生白口现象。其依据是“未溶石墨质点理论”，有效改善薄壁铸件切削性能，有效避免薄壁铸件产生白口缺陷。站在安全生产角度要求：所加入新生铁块必须烘烤，预热是必不可少，防止飞溅，以免烧伤操作工。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程加强炉料管理，强化“精料出精品”观念。注重炉料清理，凡入炉的原辅材料干净、干燥，无锈蚀，回炉料必须经过滚筒清理；废钢首先是经过切割成大小适中，然后经清理无锈蚀，经细挑精选无杂质（比如铝，产生皮下气孔）。加入铁屑（挑练干净，压饼后加入）。最近中铸协成立了生铁分会，为铸造企业铸造用新生铁打下好基础。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程熔化铸铁时在不同温度条件下，铁液中含量最多的碳和硅会与炉衬发生反应，使炉衬的厚度和铁水的成分发生变化。尤其是温度高时，石英砂炉衬中的SiO2被铁水中的碳还原，这样结果是：使得炉衬被侵蚀而变薄，铁水的成分将减碳增硅。所以，我们在铸造生产中，炉前配料计算时，就得按照“低Si高C”的原则，这样生产出来的铸件成分才不会偏离。这也是使用感应电炉熔制铸铁的一个特性。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程渣子集聚引起的问题无芯中频感应电炉内粘渣不仅会减小炉子的容积，并且会造成炉料的搭棚。它也将使输入炉子的功率降低，从而影响炉子的电力特性，引起生产效率下降。有两种类型的渣子沉积在无芯的感应电炉炉壁上：（1）低熔点渣子；（2）高熔点渣子；消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程低熔点渣层集聚原因——当无芯电炉在低温铁水操作时，低熔点的渣子会积在铁水面或稍高一点的地方。在加料或进行双联熔炼时，渣子和铁水会溅到炉壁上。清除——尽管麻烦，低熔点的渣层还易于清除，只要将铁水面上升淹没砂子，然后升高铁水温度约超过正常操作温度50℃即可。当渣子浮到表面便可以被收集。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程高熔点渣层集聚原因——在无芯中频感应炉中，当氧化硅和氧化铝在高温下接触，就形成高熔点渣子。性质——这种渣子致密而坚硬、通常外观为暗灰色。它含有高达50%的铁以均匀分布的铁水滴和相当数量的氧化铝和氧化硅。后二者彼此反应生成莫来石—它是熔点为1810℃的及其良好的耐火料。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程促进渣子集聚的条件——虽然一般在同一炉中不会同时使用氧化硅和氧化铝耐火料但在下述情况下仍可形成莫来石：1、酸性渣被容许进入用氧化铝耐火料做衬的炉或容器中。2、铁水中的硅（在保温过程中）氧化形成氧化硅，从而与氧化铝衬层化合。3、金属中微量的铝氧化成为氧化铝，然后与氧化硅衬层或酸性渣化合。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程4、覆有造型砂的回炉铁料加入氧化铝做衬的炉中。5、清除——清除高熔点的渣集聚没有太好的方法，它的硬度和强度妨碍了用铲清除。无论如何，铲除的方法都很可能会对炉衬造成损伤。使用溶剂应极为小心，因为莫来石对溶剂的抗力顽强，而且可使用的衬料也很可能从炉子其它部分被清除掉。当渣层聚集严重的地方，唯一的补救方法是为炉子重新做衬，这就强调了防止高熔点渣子集聚的重要性。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程1.不要在同一炉中使用氧化硅和氧化铝耐火料。2.双联熔化时，要特别仔细清除冲天炉（小高炉）铁水表面所有的渣子，然后才可以转运到氧化铝衬层的保温炉中。3.在封闭的有芯电炉中，应在铁水表面加焦炭屑或木炭，以防止氧化。

消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程4.在氧化铝衬层的炉子中融化时，炉料中所有的回炉铁料必须除去任何少量的芯砂或型砂。5.当在氧化硅衬层的炉中熔化或保温时，铁水中的铝量应尽量低，方法如下：（a）从炉料中除去铝废品；（b）限制添加含有高铝量的铁硅合金。消除感应炉铸造特异性的技术措施职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程

感应电炉熔化铸铁的增碳技术通常我们是通过添加增碳剂或加入废钢未完成碳的增减调整。下面讲四方面问题：影响增碳因素、不同种类增碳剂的吸收率；感应电炉增碳方法、以及降碳脱碳原则。职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程铁液增碳时关注一是增碳速度,二是增碳时碳的吸收率。影响增碳受到如下4个因素影响：（a）铁液的组成，高锰铁液有助于吸碳，高硅、高磷铁液阻碍碳的吸收。鉄液内碳饱和度越低，则吸碳速度越快；在高硅鉄液内，碳元素的烧损高达18%；而在高锰鉄液内，碳的烧损几乎为0，这就证明了上面的论点：锰有助于吸碳，而硅阻滞碳吸收。（b）增碳时的铁液温度；

感应电炉熔化铸铁的增碳技术职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程

感应电炉熔化铸铁的增碳技术职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程（c）铁液搅动的程度：铁液的搅动可以促进增碳，因此，搅拌力弱的中频感应电炉与搅拌力强烈的工频感应电炉相比，中频电炉碳吸收相对要困难得多。过分延长搅动时间反而会加剧碳烧损，降低了碳元素的吸收率。

感应电炉熔化铸铁的增碳技术职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程增碳的方法：（1）经过配料计算加入炉料时，按需要分批加入增碳剂。炉料未完全熔化时，把增碳剂包裹好压入未熔融鉄液中，即可，这样可以避免纷扬；当达到所需温度时增碳过程也就结束。

感应电炉熔化铸铁的增碳技术职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程炉料的加入顺序：金属炉料的加入顺序以及增碳剂的加入时机，对增碳剂的熔化和吸收都有很大的影响。其他条件相同的情况下，在金属料投炉之前就加入增碳剂的方式与往铁液中直接加入增碳剂的方式相比，前者的增碳剂吸收率要高于后者。

感应电炉熔化铸铁的增碳技术职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程（2）对于中频感应电炉而言，增碳剂的加入，最好在金属炉料加入前加入。太早加入，很容易黏附在炉底及炉壁下部；加入过迟，不仅导致成分调整延迟，很有可能造成过度升温的失误操作。

感应电炉熔化铸铁的增碳技术职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程（3）等到炉料完全熔化后，除去鉄液表面渣滓，加上碎玻璃渣覆盖鉄液镜面，拨开后加入需要补充加入的增碳剂，使其卷入鉄液内。大约15分钟完成增碳作业。

感应电炉熔化铸铁的增碳技术职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程熔化时间。保温时间适当，可提高增碳剂吸收率。铁液保温时间太短，增碳剂难以完成熔融，吸收率低；熔化时间太长，炉内温度一直处于较高的状态，增碳剂烧损量大，吸收率相应大幅降低。

感应电炉熔化铸铁的增碳技术职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程增碳剂的加入量与电炉熔量的关系。在炉子容量相同的情况下，对于同样配比的金属炉料和增碳剂，因熔化量不同，使得增碳剂的加入量不同，对其吸收率也有很大影响。例如:用10t中频感应电炉熔化HT300，熔化质量6t时，按比例加入96Kg增碳剂，其最终的吸收率为85%左右。当熔化质量为10t时按照同样比例，需要加入160kg增碳剂，而这炉铁液的增碳剂吸收率却降低到78%。由此可见，增碳剂加入量太多烧损率提高，吸收率降低。

感应电炉熔化铸铁的增碳技术职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库/portalproject灰铸铁铸件生产技术课程（4）同时需要增碳和增硅时，必须遵循“先增碳后增硅”这是一个大原则。在完成增碳以后方可添加硅铁进行增硅作业。否则，就会影响鉄液