短流程雙聯(lián)熔煉工藝是綠色鑄造的重要途徑

1、1鑄鐵件生產(chǎn)的常規(guī)流程是:高爐鐵液澆注后冷卻形成生鐵錠,經(jīng)過運(yùn)輸?shù)竭_(dá)鑄造廠,再將生鐵錠和廢鋼、回爐料和鐵合金一起在沖天爐或感應(yīng)爐中熔煉,出爐澆注成為所需鑄件。顯而易見,煉鐵和鑄造是分開的兩個(gè)環(huán)節(jié),在澆注生鐵錠時(shí),高爐鐵液潛熱就白白被散發(fā)掉了。高爐—中頻感應(yīng)電爐雙聯(lián)短流程熔煉工藝是將煉鐵和鑄造結(jié)合起來,直接將高爐鐵液(代替生鐵錠)加入感應(yīng)電爐與廢鋼、回爐料和鐵合金等一起熔制,經(jīng)成分調(diào)整和過熱保溫處理后出爐澆注鑄件。1 高爐—中頻爐雙聯(lián)短流

2、程熔煉工藝的優(yōu)勢(shì)1.1 雙聯(lián)短流程熔煉工藝節(jié)能減排效果非常明顯 實(shí)現(xiàn)綠色鑄造的途徑大致有五個(gè)方面:行業(yè)引導(dǎo),法規(guī)約束;企業(yè)重視,技術(shù)創(chuàng)新;鑄件設(shè)計(jì)高精度、高強(qiáng)度、薄壁化、輕量化及鑄件修補(bǔ)再生;生產(chǎn)過程節(jié)能減排降耗;企業(yè)“三廢”治理。其中生產(chǎn)過程節(jié)能降耗和減少排放應(yīng)是重點(diǎn)。圍繞鑄造業(yè)的節(jié)能和環(huán)保,國外已有許多成功的經(jīng)驗(yàn),我國鑄造工作者也開展了大量的工作。其中針對(duì)熔化與加熱系統(tǒng)的措施主要分為兩方面:沖天爐技術(shù)改造和雙聯(lián)短流程熔煉。(1) 沖

3、天爐技術(shù)改造技術(shù)改造主要通過設(shè)備結(jié)構(gòu)改造、添加輔助設(shè)備和引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備代替舊設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的,以此提高能源利用率,對(duì)污染進(jìn)行治理,實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保。預(yù)熱送風(fēng)改造后的沖天爐焦炭消耗量降低5%;在沖天爐送風(fēng)口安裝氧氣-天然氣燃燒爐,可節(jié)約焦炭6%,減少爐渣7%、SO26%,同時(shí)治理粉塵污染。(2)雙聯(lián)短流程熔煉 直接將高爐鐵液用于鑄件生產(chǎn)能充分利用其潛熱,大量節(jié)約能源。與生鐵錠等原料經(jīng)沖天爐二次加熱用于鑄件生產(chǎn)相比,可節(jié)約焦炭100%,減少爐渣95

4、%以上,減少大量煙氣,粉塵,CO,SO2,HF排放(熔化每噸鑄件約需排放煙氣800m 3,粉塵2.8~12kg,CO8.0~96kg,SO20.08~0.48kg,HF0.16~0.4kg),還可使Si、Mn元素?zé)龘p降低10%~20%,Fe的損耗降低15%以上。從以上對(duì)沖天爐熔化過程進(jìn)行技術(shù)改造和采用雙聯(lián)短流程熔煉工藝兩個(gè)環(huán)節(jié)比較,高爐-中頻爐雙聯(lián)短流程熔煉工藝技術(shù)省去了高爐鐵液鑄錠和生鐵重熔環(huán)節(jié),有效縮短了工藝流程,降低了能源消耗,減

5、少了廢物排放,節(jié)能環(huán)保,是一種節(jié)能、高效、降成本的鑄造生產(chǎn)方法。顯而易見高爐-中頻爐雙聯(lián)短流程熔煉工藝節(jié)能減排效果非常明顯。1.2 我國十分重視雙聯(lián)短流程熔煉工藝的應(yīng)用綠色發(fā)展是循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式、低碳技術(shù)應(yīng)用、生態(tài)建設(shè)和創(chuàng)造保持人類身心健康的精神環(huán)境的總稱。機(jī)械制造是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),鑄造又是機(jī)械制造的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),但鑄造又是高能耗高污染的產(chǎn)業(yè),綠色鑄造是綠色發(fā)展的重要組成部分,鑄造產(chǎn)業(yè)能否實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展尤為重要。由于高爐-中頻爐雙聯(lián)短流程熔煉

6、生產(chǎn)鑄鐵件工藝節(jié)能減排效果非常明顯。國家發(fā)改委發(fā)布自2011年6月1日起執(zhí)行的新版摘 要:闡述了高爐-中頻爐雙聯(lián)短流程熔煉工藝實(shí)現(xiàn)綠色鑄造的優(yōu)越性;以生產(chǎn)機(jī)床鑄鐵件為例,介紹了高爐-中頻爐雙聯(lián)短流程熔煉工藝的生產(chǎn)研究過程;從節(jié)能減排實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的數(shù)據(jù)分析:高爐-中頻爐雙聯(lián)短流程熔煉工藝是實(shí)現(xiàn)綠色鑄造的重要途徑。關(guān)鍵詞:綠色鑄造;雙聯(lián)短流程;高爐;中頻爐短流程雙聯(lián)熔煉工藝是綠色鑄造的重要途徑薛留虎 1 高修啟 1 田新社 1 孫家聚

7、 1 袁東洲 1,2 (1 陽城縣綠色鑄造研發(fā)中心;2 國際鑄業(yè)咨詢網(wǎng) Email:ydzh470119@126.com>)3育效果,容易產(chǎn)生多種鑄造缺陷。1450-1500℃時(shí),鐵液溫度偏高,易產(chǎn)生孕育衰退加快,不利于消除鑄件過冷組織。研究結(jié)果表明:針對(duì)該企業(yè)生產(chǎn)的機(jī)床床身鑄件壁厚≥25mm,包內(nèi)孕育溫度控制在1420-1450℃效果較好;需增加隨流孕育時(shí)溫度控制在1350-1380℃為宜。 2.4.2 孕育劑選用研究本研究選

8、用四種孕育劑進(jìn)行了生產(chǎn)應(yīng)用試驗(yàn)。(1)硅鐵孕育劑(常規(guī)石墨化孕育劑)化學(xué)成分:Si72.0%-80.0%,Al≤1.5%,Ca≤1.0%,Mn≤0.5%,Cr≤0.5%,P≤0.04%,S≤0.02%,C≤0.2%,其余為鐵。試驗(yàn)結(jié)果:迅速產(chǎn)生孕育效果。大約在100s以內(nèi)達(dá)到飽和孕育狀態(tài),然后逐漸衰退,約 8-10分鐘后衰退到孕育前的狀態(tài),出現(xiàn)較多的D型石墨。共晶團(tuán)數(shù)增加,形成均勻分布的細(xì)小A型石墨,組織致密,抗拉強(qiáng)度適當(dāng)?shù)玫教岣?與原

9、鐵液相比抗拉強(qiáng)度提高10-20N/mm 2。一次包內(nèi)孕育,基本可滿足壁厚為25mmHT200牌號(hào)６-125t沖床系列機(jī)床鑄件,如鐵液運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)時(shí),應(yīng)增加二次隨流孕育;對(duì)于HT250鑄件,必須進(jìn)行包內(nèi)＋隨流孕育。 (2)硅鋇合金孕育劑(長(zhǎng)效石墨化孕育劑)化學(xué)成分:Si60%-65%,Ca1.5%-3 . 0 % , B a 4 % - 6 % , A L 1 . 0 % -1.5%,Mn8%-11%,其余為鐵。試驗(yàn)結(jié)果:迅速產(chǎn)生孕育效果。

10、大約在80s以內(nèi)達(dá)到飽和孕育狀態(tài),然后逐漸慢慢衰退,約15min后衰退到孕育前的狀態(tài),共晶團(tuán)數(shù)增加較強(qiáng),形成均勻分布的細(xì)小A型石墨,組織致密,抗拉強(qiáng)度提高能力強(qiáng),與原鐵液相比抗拉強(qiáng)度提高20-30N/mm 2。包內(nèi)一次孕育,基本可滿足壁厚為25mmHT200牌號(hào)６~125t沖床系列機(jī)床鑄件,對(duì)于HT250鑄件,需進(jìn)行包內(nèi)＋瞬時(shí)隨流孕育。(3)鍶硅合金孕育劑化學(xué)成分:Si73%-78%,Sr0.8%-1.0%,Al≤0.5%,Ca≤0.1

11、%,其余為鐵。試驗(yàn)結(jié)果:與硅鋇合金孕育劑相比,增加共晶團(tuán)數(shù)不太明顯,對(duì)于雙聯(lián)短流程鐵液孕育不太適應(yīng)。(4)稀土鉻錳硅鐵合金孕育劑化學(xué)成分:Si35%-45%,Ca5%-6%,AL＜1.5%,Cr15%,Mn5%-7%,Re6%-8%,其余為鐵。試驗(yàn)結(jié)果:與硅鋇合金孕育劑效果相近,瞬時(shí)石墨化能力不強(qiáng),但具有良好的抗衰退能力,其有效孕育時(shí)間可達(dá)10-15分鐘,石墨化能力強(qiáng),還能抵消或減輕生鐵液中諸如Pb、As等微量元素對(duì)鑄鐵組織和性能的有害

12、影響。根據(jù)應(yīng)用研究,從孕育效果和生產(chǎn)成本等多方面考慮,針對(duì)多數(shù)產(chǎn)品壁厚為25mm的實(shí)際,生產(chǎn)HT200和HT250牌號(hào)6-125T沖床系列機(jī)床鑄件,選擇BaSi合金孕育劑為常用孕育劑即可。只是在定購孕育劑時(shí),對(duì)其孕育劑中鋇、鋁、錳元素的含量應(yīng)有一定控制,我們研究確定的BaSi合金孕育劑中鋇為4%-7%、鋁為1.2%-1.5%、錳為8%-10%。2.4.3 孕育劑加入量和粒度研究孕育劑的加入量以保證獲得細(xì)珠光體基體為原則。根據(jù)試驗(yàn)效果,F

13、eSi75和BaSi合金孕育劑,包內(nèi)加入量分別為0.4%和0.25%,隨流加入量均為0.1%;粒度的選擇,為了使孕育劑加入鐵液后能夠被充分吸收,根據(jù)所用鐵液包和鐵液溫度及孕育方法,包內(nèi)選擇為10-15mm,隨流選擇為0.2-0.8mm。2.4.4 孕育劑的管理研究孕育劑的管理是孕育工藝的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),孕育劑應(yīng)置于干燥的地方,注意防潮,防止氧化影響孕育效果。孕育劑使用前要在450℃以下溫度烘烤干燥,去除水分,否則鑄件易出現(xiàn)氣孔,烘烤

14、溫度不能高,否則孕育劑表面氧化,影響其融化和被鐵水吸收,得不到孕育效果。根據(jù)沖床鑄鐵件孕育前后機(jī)械性能檢驗(yàn)分析:孕育前HT200和HT250鑄件試樣抗拉強(qiáng)度均偏低,硬度偏高,且得不到國家標(biāo)準(zhǔn)。包內(nèi)孕育時(shí),FeSi75與BaSi合金相比,FeSi75雖加入量多,但因其孕育效果衰退嚴(yán)重,其試樣試驗(yàn)結(jié)果力學(xué)性能相仿,抗拉強(qiáng)度偏低,硬度偏高;而增加二次隨流孕育后,二者抗拉強(qiáng)度明顯提高,硬度明顯下降,BaSi合金比FeSi75孕育效果較好。實(shí)際生