冲天炉条件下铝硅耐热球铁的生产工艺

摘要：本文介绍了冲天炉条件下生产铝硅耐热球铁的成分设计、回炉料的利用、包底引爆处理工艺以及典型铸件的生产和应用。

铝硅耐热球铁具有优良的坑氧化与杭生长能力，有一定的常温和高温机械性能，可以在1050~1100 ℃温度下长期稳定地工作。它立足于国内资源，成本较低，被认为是一种很有前途的耐热合金。但是，“铝硅系耐热球铁多适于实验室或工厂生产简单小件，对于大量、多批生产的工厂.工艺控制很困难，到目前为止，未见冲天炉条件下大量生产的报导。

一、冲天炉熔炼条件下铝硅球铁的化学成分设计

C通常认为，冲天炉熔炼低C铁水有一定的困难，但铝硅球铁由于A1、 Si的关系，C量偏高又易引起石墨飘浮等缺陷。根据图1所示的C在铸铁中的熔解度与A1含量的关系，铝硅球铁的C含量应为2.5-3.0%。

A1—在相同的石墨形态和基体组织下，A1和Si的总量决定了铸铁的耐热性能。从图2可见，A1含量在1- 7和18一26%区域内促进石墨化，但当含量超过4%时便开始出现相并在Al含量 > 6%时明显增多，材质变脆而硬。据此并按本研制的目标，确定Al含量在5.0%~6.0%。

Si和Mn—在A1含量较高的情况下，Si的存在特别是由孕育带进的Si可有效地抑止e相的形成。考虑到耐热和工艺性能，终Si量确定为4.8~5.5%。在铝硅球铁中，由于Mn含最超过0.5%后即出现e相，故常限制M n含最在0.5%以下。冲天炉熔炼铝硅球铁，为抑止较高含c量下产生石墨飘浮及细化晶粒、净化晶界，通常采用了占有相当比例稀土的变质剂，但R促进e相形成，实际操作中其残留量总会有波动，为此把M n量控制在0.3%以下。常规成分中的P规定在0.07/以下;S原则尽可能控制在0.07%以下，终S量在0.02%。

二、铝硅球铁的熔炼

使用2和5t/h酸性热风冲天炉，原材料中的生铁含Mn≤0.3, P≤0.07, S≤0.04% ,废钢为无锈碳素钢，铝锭为A1或ZL102。原铁水化学成分(%)为C2.6--3.1, Si2.5~3.0、Mn≤0.3、S≤0.07、P≤0.07。出铁温度1410一1450℃。

采用XtMg3-8和Xt24变质剂，处理铁水时用包底引爆方法(如图3示意)。这种处理方法，正常情况下人A1的吸收率为87一90 %。由于A1氧化产生的大量热量足以抵消熔化铝锭所需的热量，因而处理后的铁水温度可以满足浇注要求。待反应完毕后，补加铁水并以75FeSi槽冲孕育.以占铁水重量0.5%的冰晶粉除渣，以膨胀珍珠岩砂复盖。经反复扒渣后，转包时再孕育，变质剂的总加入量与原铁水含硫量有关，略高于普通球铁。1#和6#合金的组成比例与铸件截面、原铁水的具体成分等有关，应满足球化要求和不出现石墨飘浮和e相等。

三、铝硅球铁回炉料的回用

聊城洪祥铸造厂自铝硅球铁投产以来，约占铁水30%的回炉料一直堆放着，占铸件成本的15--20 %。借鉴国外冲天炉作业中利用铝添加物的经验，我们分别加入10、20和30%的铝硅球铁回炉料，以占回炉料重量10%的萤石助熔，勤捅风口，注意砌炉质量，解决了回炉料在冲天沪中的回用问题，不仅进一步降低了成本，而且取得了令人满意的效果，在加入3 0纬铝硅球铁回炉料时，铁水含s量可由0.08下降至0.04%(见图4) .出铁温度几乎提高100℃(见图5),同时由于Al优先与铁液中的Fe0反应，因而减少了s的烧损。也正因为A1首先被氧化而进入渣巾，所以山回炉料带入的A1量甚微(见图6 )。

四、投产与应用效果

所研制的铝硅球铁在聊城洪祥铸造厂投产以后，统计其性能，CT b达22.2--32.Okgf/mm²，并按JB640-65耐热铸铁标准所规定的抗生长、杭氧化试验方法进行了多次侧试，结果表明，在规定成分范田内，即在石墨呈团球状与点状、基体以铁素体为主、磷共晶加e相小于5%的组织情况下，作1100℃温度保温150小时后，生长率为0.16~0.20%,氧化增重为0.41~0.49g/M2·h(JB640-65标准规定分别为≤0.20%和≤0.5g/M2·h)。在所生产的3000余吨铸件中，有成功取代国外产品的轧钢加热炉无水滑轨和水平往复嫩煤机的炉排片，保证了高温下的连续作业和使用寿命提高，用户反映良好。