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重視硫元素在鑄鐵生產中的有效作用

   2020-09-01 互聯(lián)網(wǎng)陳勁彪21680
核心提示:眾所周知,硫元素在鑄鐵生產中具有不可忽視的雙重作用,在一定條件下,它既是使鑄件產生脆性,造成表面缺陷

眾所周知,硫元素在鑄鐵生產中具有不可忽視的雙重作用,在一定條件下,它既是使鑄件產生脆性,造成表面缺陷和熔渣缺陷,降低機械性能等等方面的有害者,又是提高灰鐵鑄件,尤其是低硫灰鐵鑄件,機械性能,增加灰鐵共晶晶團數(shù)和薄壁球鐵鑄件球數(shù)等等的貢獻者。


具有50多年實踐經驗的Roy Lobenhoter教授在評論硫的作用時說:生產球鐵時,目標是將處理前的硫盡量保持得低些。但有些專家聲稱,在球鐵中,硫可以非常非常的低,在某些地方可低到0.001%以下;但是,我從未看到過令我滿意的文件記載。在灰鐵中,如果硫太低,則可能產生問題。低硫可以導致孕育劑出現(xiàn)奇怪的表現(xiàn)。而有些專家說,硫應高于0.03%,而另外一些專家則說應高于0.05%,我卻寧愿它達到0.07%的目標。

Reginald D Forrest學者在球化之前基鐵的最佳含硫量是多少一文中指出:在基鐵含硫量太低(低于0.008%)的地方,必須增硫,以便使其進入建議的范圍(0.008-0.012%S);在用感應爐或轉爐進行熔煉的地方,通過有控制地加入硫化鐵(黃鐵礦)的辦法就可以很容易地做到這一點。為增每0.001%的硫,每噸鐵水應當加入30克(0.067磅)FeS;在用沖天爐進行熔煉接著進行脫硫(例如用多孔塞/碳化該)的地方, 必須不斷地調節(jié)(碳化鈣加入量或者根據(jù)溫度和攪拌強度決定的攪拌時間)等措施。

韓國和日本學者SangHak Lee等人在研究硫和稀土對鑄鐵組織和性能的影響時,得出的下列結論很有參考價值:

在使用高純生鐵的情況下生成A+D型石墨的RE/S0~1.25,生成A型石墨的RE/S1.25~5.0,生成全白口的RE/S5.0以上;

在使用普通生鐵的情況下,生成A+D+(B)型石墨的RE/S0~2.5,生成A型石墨的RE/S2.5~5,生成全白口的RE/S5.0以上;

兩種鐵的RE/S都是在大約2.5,可以獲得彌散均勻的A型石墨而且白口的深度很小。

波蘭學者D. Kopyciński, E. Guzik深入研究過低硫鑄鐵的有效孕育,他們發(fā)現(xiàn):在用傳統(tǒng)孕育劑進行孕育之前,將經過破碎的廢鋼加入到低硫鑄鐵中,能得到與對推薦的高硫鑄鐵進行孕育時一樣的機械性能。

羅馬利亞學者M. ChisameraI. Riposan等人[用熱分析研究過基鐵的凝固特性,以及FeSi75硅鐵和復合合金片孕育劑對石墨成核作用的影響,發(fā)現(xiàn)用0.03%享有專利權的CAT(含氧-硫化物的孕育劑)對低硫鑄鐵進行孕育的效果至少與用0.2-0.3%含鈣鑄造級FeSi75進行孕育的效果一樣。

埃及學者Hashim Hassan AhmedHashim Ahmed Ali在試驗室條件下,研究過后加硫孕育對薄壁球鐵鑄件球數(shù)和球化率的影響。試驗證實:在鎂處理之后的后孕育期間,進行后S-孕育可以得到高球數(shù),減少碳化物的生成,以及獲得極好的球化率。

羅馬利亞T. Ripposan, M. Chisanmara, 和美國學者R. Kelly, R.J.Naro等人多年來一直著關注硫在鑄鐵生產方面的作用,他們在近期發(fā)表了一篇令人鼓舞的文章——“球鐵和蠕鐵受后加硫影響的鎂-硫關系,用在鑄造廠的實踐證明:在后孕育過程中,受控制地加入硫,不僅能增加球鐵的球數(shù),減低出現(xiàn)碳化物的風險,而且可以生產出平均蠕化率達81%的蠕鐵。

印度學者Subrata ChakrabattiH蠕鐵的生產與應用一文中,不僅介紹了再硫化法的特點,而且認為:這個方法似乎最適合想為工程工業(yè)做零活生產CGI鑄件的的鑄造廠。


在我國的實際案例

我們的服技術團隊在為現(xiàn)場服務的過程中,曾經遇到過需要增硫或加硫的案例,以及從事過在工業(yè)條件下用再硫化法生產蠕鐵的實踐,總起來看,有如下方面:

1)某出口管件鑄造廠,是用經石灰脫硫處理后的沖天爐鐵水生產球鐵管件,因受在優(yōu)質球鐵生產中,原鐵水硫含量越低越好的誤導,工廠曾出臺了一項原鐵水的硫被脫除得越多,獎金越高獎勵政策,致使原鐵水的含硫都在0.002%左右。將原鐵水的含硫定位在007-0.010%之后,各方面都發(fā)生了改觀。

2)某微型發(fā)動機用球鐵件生產廠,自從鐵液由沖入法改為喂線法處理后,基鐵的爐料變成了回爐料+工廠自產廢鋼+ 增碳劑+ 硅鐵及其他鐵合金。經多次循環(huán)之后發(fā)現(xiàn),盡管基鐵的含硫量仍保持在0.02%左右,可鑄件球化率和機械性能下降到了報廢的邊緣??紤]到可能是游離硫不夠引起的原因之后,往熔爐中加入1kg/噸鐵水硫化亞鐵(黃鐵礦),問題就迎刃而解了。

3)某鑄造廠,每包鐵水處理前后都取光譜樣進行成分分析,處理前后的分析結果如下:

 

 

我們發(fā)現(xiàn):現(xiàn)場的技術人員僅只關心碳,硅,錳 ,磷,硫及殘余鎂和其他合金元素的含量是否在規(guī)定的范圍內, 很少對分析結果,尤其對硫在鐵水中的狀態(tài)進行考慮與分析。上述鎂處理分析前后的結果最起碼表明:不僅鎂處理的脫硫效果太差了,而且暗示被處理鐵水中的硫基本上都是成化合物, 成游離狀態(tài)的很少,因此在鑄件中必然不會有很多石墨球。金相檢驗結果證實料我們的球狀石墨不會很多的預言,僅60個球/mm2

4)某廠是用粘土砂模和沖入法生產球鐵鑄件,用便攜式金相顯微鏡檢查鑄件的質量。經過一段時間以后,鑄件常常因為表層有蠕蟲狀石墨而被判廢。用喂線法進行試驗時,仍然有蠕蟲狀石墨存在。由于生產廠家和另外幾家對試樣殘余鎂的分析結果都是Mg0.050-055%,因此斷定不是加鎂量不夠,也不是鎂衰退造成的,鑄件本身應該沒有質量問題。解剖后鑄件的金相檢查也證實了這一點,因而判定:是型砂表面的硫和金屬起反應的結果。剛開始生產廠家還不大相信的說粘土沙哪來的硫?。經查:原來是劣質煤粉惹的禍。

5)還有兩個廠,一個是用樹脂砂模生產球鐵橋殼,一個是用金屬覆模砂生產農用車蠕鐵曲軸,鑄件表層也都存在著蠕蟲狀石墨,原因也都是因為砂子中的硫與鎂的反應結果。

6)用再硫化法生產蠕鐵。喂線技術+再硫化法是最簡單而又最易于實現(xiàn)的蠕鐵生產方法。不僅是因為用喂線法往鐵水中加入球化劑,孕育劑以及硫磺(或硫化鐵)具有很高的穩(wěn)定性,彌散性和均勻性,而且因為用這個方法生產蠕鐵可以把鐵液的原始硫含量放寬,以及先將鐵液處理成成低鎂球鐵,而后再用硫去鎂(消球)比較容易,以及不用幾百萬元的控制儀表和其他輔材。從而促使我們敢于冒險,直接在工業(yè)條件下,用再硫化法生產160噸重的蠕鐵鋼錠模,盡管還有熔渣之類的缺陷問題有待克服。


結論

1)應正確認識硫在鑄鐵生產中的雙重作用,揚它的長,抑它的短,變弊為利。

2)外國學者和專家在硫元素(包括S/RE比,Mn/S比,S/Mg 比)在灰鐵或球鐵生產中的有效作用方面的研究成果,對于中國的鑄造工作者具有很強的直接應用與推廣的價值。

3)認真對待鐵液的日常分析與鑒定結果,分析它們對鑄件質量可能產生的影響,并隨時采取必要的解決措施。

4)大力推廣用喂線+再硫化法生產蠕鐵的工藝對于許多急需解決蠕鐵生產工藝的鑄造廠,具有非常現(xiàn)實的意義。



 
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