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冷拉异型钢主要用于减少后续渣铁流对渣铁静

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  中的碳以片状的石墨形态存在,它的断口为灰色,通常又叫灰口铁。由于石墨质软,具有润滑作用,因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。但它的抗拉强度不够,故不能锻轧,只能用于制造各种铸件,如铸造各种机床床座、铁管等。

  生铁一般指含碳量在2~4.3%的铁的合金。又称铸铁。生铁里除含碳外,还含有硅、锰及少量的硫、磷等,它可铸不可锻。

  中的碳以片状的石墨形态存在,它的断口为灰色,通常又叫灰口铁。由于石墨质软,具有润滑作用,因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。但它的抗拉强度不够,故不能锻轧,只能用于制造各种铸件,如铸造各种机床床座、铁管等。

  生铁是铸造基础的原料,长期以来对于铸造生铁的质量控制往往还停留在化学成分的层次上。

  随着我国机械制造业的不断进步,大规模机械化生产的大型铸造生产企业越来越多, 对生铁的质量要求也越来越高,我们不仅要求生铁的化学成分要合适,而且对生铁的外观质量、含渣量、致密程度等都有了高的要求。

  铸造生铁一部分是由小型高炉生产,与此同时,因为在生产中使用的铸铁机,没有统一的标准,使用过程中也没有规范的制度, 使得影响生铁质量的因素很多。一些铸造生铁的外观质量差,含渣量大,以及一些生铁内存在大量空洞等缺陷,这些缺陷的存在,给铸件生产会带来一些不利的影响,也给生铁生产企业造成一定的经济损失。铸造生铁的质量直接影响到企业的生存。为此,我们以新疆阜康金鑫铸造有限的铸造生铁为例,探讨铸铁生产过程中一些缺陷的产生原因

  当生铁锭渣滓含量过高时,就会出现“渣子铁”现象。在生铁锭表面漂浮的渣滓,不仅严重影响表面质量, 在熔炼过程中带来大量的一次性渣,而且使得浇注的铸件中容易产生夹渣缺陷。

  “渣子铁”产生的原因是出铁时渣铁分离效果差,使得铁液中带渣过高。这主要是因为高炉炉温控制不当,出铁时温度较低,使渣铁物理热较差,渣铁难分离;再就是出铁过程中出铁槽斜度过大,铁液流动紊乱,冲击力大,破坏了渣铁的静置分离;浇注后期在简易撇渣器中剩余的铁液和杂质无法分离;铁液缓冲包中的焦粉被冲入流道;铁液含碳量过高时,铁液中析出大量石墨碳,使铁液粘度增加,渣子不易上浮;工人在浇注过程中的人为扰动(疏导流道或流嘴)使流入模具的杂质增多等。

  高炉熔炼过程中产生的渣是生铁锭含渣量的主要来源。要想减少生铁锭中的含渣量,首先要稳定高炉的炉况,保持合适的出铁温度,确保渣铁分离。

  与此同时,应加强在主铁沟的渣铁分离效果。可采用Γ型主铁沟。其区别于传统主铁沟的特点是将下渣沟的排渣口加宽, 并使溢流渣坝远离主沟中心线°的斜坡。渣流在主沟内成90°改变方向,渣中铁粒受惯性影响,很快沉降,极有利于渣铁分离。

  确定主出铁沟的截面尺寸,降低铁液流速,依据相关资料,要使渣中带铁率小于0.1%,主铁沟中铁液流速应低于1.7 m/min。可利用给出的主沟截面参考公式,确定主铁沟截面的尺寸。

  在主铁沟中段再增加一个挡渣板。主要用于减少后续渣铁流对渣铁静置分离效果的影响,同时可以调整挡渣板与主沟长度方向的夹角,引导渣铁流的流向,减少对撇渣器横梁的冲击。挡渣板的宽度应为主沟宽度的1/2左右,可利用材质轻的耐火材料,直接漂浮在主沟中,实现该功能。采用以上工艺措施,渣滓铁出现量减少了80%。

  出铁温度不但影响渣铁分离效果,而且影响铁液的流动性。当出铁温度控制不当时,铁液流动性极差, 炉前工人需不断疏导铁液, 生铁锭表面质量极差。适当增加铁液的过热度, 可以改善铁液的流动性,但过热度过高容易发生缩孔缩松等缺陷。

  要确保高炉铁液的出炉温度,当某炉的铁液较少时,铁液的温度低、流动性差,生铁表面质量相应很差。这主要是由于工人不按要求提早开包眼造成的。所以必须要求当铁液达到指定高度时才能开包眼。

  可以采用模具化流嘴设计,改善流嘴处的铁液流动状态。由于大多数流嘴是由炉前工人手工制作,散水面的高度、宽度,散水面侧壁的斜度、捣实程度等都因人而异,普遍存在的问题是流嘴偏心。

  在这种情况下,铁液旋转时其速度不断变化,流动状态不稳定。为此可采用类似于铸件造型时的工艺,以标准的模型来制流嘴,也可以用耐火材料预先制成标准件使用。

  生铁表面有旋涡状痕迹,表面极不光洁,与“渣子”铁相似,但表面的粗糙并不是由渣子造成,而是多伴有析出性气孔。

  旋涡铁产生的原因,主要是由于浇注时模具尚未烘干,当铁液浇入模具后,模具内腔上附着的水分短时间内急剧沸腾、蒸发,形成气泡,从铁液中向外溢出,使铁液在模具内不断翻滚,随着铁液的逐渐冷却凝固,便会在铁块表面形成漩涡状痕迹。

  由于在通常的小高炉生产的工艺中,生铁锭的冷却是依靠喷淋水,所以,当浇注后的块模具到达后一道喷淋水处时,必须要准时打开喷淋水。如果铸铁机操作人员提前开启冷却喷淋水,将使一些没有被生铁锭预热的铸铁模内沉积冷却水,而当没有达到预热温度的模具经喷浆后,水分难以干燥,终导致浇注后产生旋涡铁。因此,必须要准确控制喷淋水开启时间,保证每一块模具都是达到预热温度后再喷浆。

  另一种方法是分段喷淋。比如分为两段喷淋,刚开始浇注时仅用前一段(半)喷淋水进行喷淋冷却,等块模具到达后1道喷淋水处时,再打开后一段(半)喷淋水。

  喷淋水水量的调节也应分阶段进行。现场观察发现,浇注后的前一段时间(10 min左右)内,铁液流量较大,使铸铁机转速较快。这时需要把冷却水开到,才能使落入铁仓的铁块达到冷却温度的要求。

  但等堵上铁口后,铁液缓冲包内的铁液逐渐减少,铁液流速相应下降,此时如果保持前面的冷却水量,就会使部分模具积水,不易干燥。故喷淋水的调节至少应分为两个阶段,以堵铁口时刻为粗略的分界线。鉴于本之前喷淋水的调节阀门调节精度不高,且调节不便,尤其是冬季,水汽严重,不仅阻碍工人的操作视线,同时带来安全隐患。在技术改造过程中,将喷淋水调节阀门全部布置到铸铁机控制室内,并要求调节阀门有足够的调节精度,喷淋水水量相应变化处在一个稳定值。这样,工人不用频繁观察水量大小,而是通过调节阀门角度来粗略控制水量的大小,实现喷淋水的分段控制。之后拟通过在铸铁机机尾部安装摄像头,以观察模具干燥程度,从而进行适当调整。

  空心铁也是我经常出现的一种生铁锭的铸造缺陷,并常常不被铸件生产企业所接受。空心铁主要分两种情况,一种表现为较大的缩孔或疏松,另一种表现为存在大量的皮下气孔。

  缩松缩孔产生的原因通常可以认为是生铁锭凝固过程造成的,是因为生铁锭在冷却过程中,由于外层先凝固,而内部后凝固得不到补缩而形成缩孔和缩松。但是对空心缺陷部位的化学成分分析表明,其含碳量均大于10%,而且在空心处还经常存在大量的鳞片状石墨,由此说明,过共晶含量的生铁,含有较高的碳量,而凝固过程中产生的石墨漂浮,也促进了生铁锭中的缩孔和缩松。

  对于生铁锭中缩孔和缩松可以采用降低浇注速度,控制喷淋冷却时间,使铁块表面结壳推迟的方法。同时尽可能的避免生产过共晶程度较大的生铁,将生铁中的含碳量控制在3.8%~4.4%附近。

  生铁锭中的皮下气孔是由于在上表皮凝固时,铁锭中的气体没有被排除造成, 而气体的来源主要有以下几个方面,一是铁模中的水分被铁液分解为氢原子和氧原子并进入到铁锭中, 在铁锭凝固时溶解度下降而析出,但由于铁锭表面已凝固而不能排除而造成;二是生铁中含碳量过高,在高温下氧化形成CO,但又不能充分排除造成;第3种情况是由于生铁在浇注时旋流嘴使铁液加速旋转,铁液运动状态不定,将空气卷入,在铁液凝固前气体未能及时析出,终以气孔的形式存在于铁块表皮下。

  为此,我们可以采用以下一些措施来减少以至消除这些缺陷,例如,减缓铁液流的速度,改善铁液流动状态,避免空气卷入,控制生铁锭的凝固时间,以及控制含碳量等措施。但重要的还是要合理控制喷浆的时间、数量,确保铁模能够在铁液浇注前彻底干燥,避免水分进入到铁液中

  在高炉生产铸造生铁的过程中,除了确保化学成分稳定之外,铸造生铁锭还存在一些常见的铸造缺陷。其中包括渣滓铁、旋涡铁、空心铁等。渣滓铁中的渣滓主要来源于铁液中未能分离的渣和流道中卷入的渣。故应采取稳定铁液出炉温度、保障铁液流动平稳、增强铁渣分离和档渣等措施;旋涡铁主要是由模具内腔上附着的水分没有干燥,遇铁液后急剧沸腾、使铁液在模具内不断翻滚,随着铁液的逐渐冷却凝固而形成。所以应采用严格控制喷淋工艺,确保铁模预热温度的方法来解决;空心铁是由于凝固时缩孔、石墨的漂浮,以及生铁锭中析出的气体和卷入的空气不能充分排除而造成。应采用减缓铁液流的速度,改善铁液流动状态,避免空气卷入,控制生铁锭的凝固时间和含碳量等措施来解决

  吴宦善, 王朝正, 熊小星,等. 硅石在高炉冶炼铸造生铁过程中的作用[J]. 江西冶金, 1984(1):74-78.

  陈沾金. 关于生产铸造生铁工艺路线的选择[J]. 海南矿冶, 1994(1):8-11.

  王克非, 王世俊. 铸造生铁氧化脱磷的试验研究[J]. 安徽工业大学学报(自科版), 2000, 17(3):184-187.
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