用铁屑在中频电炉中合成高强度球墨铸铁

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1、用中频电炉合成高强度球墨铸铁的实践高连国荆州环宇汽车零部件有限公司（湖北荆州434000）【摘要】在中频电炉中大量利用废钢、铸铁屑、铸钢屑和增碳剂生产合成铸铁，在其化学成分达到要求后合成的球墨铸铁的综合机械性能往往优于用生铁生产得到的性能；在基体组织珠光体≥75%时，我们生产的QT600-3曲轴本体性能甚至达到了QT700-8的要求。【关键词】合成铸铁增碳剂直读光谱仪中频电炉球墨铸铁随着中频电炉作为铸铁熔炼的主要手段在铸造生产中的使用越来越广泛，传统的冲天炉熔炼新生铁铸造方法已被中频电炉熔炼合成铸铁逐渐取代，废钢、铸铁屑、钢屑

2、等低质炉料和增碳剂组成的合成铸铁的应用以及清洁能源组成的“低碳、环保、可持续发展”所谓的“绿色铸造”以其崭新的姿态为广大铸造企业所接受。应该说合成铸铁并不是什么新鲜东西，早在上世纪八十年代国外就已经发展得相当成熟了，现阶段，随着我国冶金能力的整体改善和提高，电炉熔炼技术的普及特别是在线检测技术的提高，加上原材料资源不时对生产成本造成威胁所带来的压力，用废钢、钢铁屑、机杂铁、回炉料和增碳剂等低值炉料通过电炉熔炼，配合直读光谱仪在线检测技术确定其化学成分来生产合成铸铁，这一铸铁生产方法对铸造企业来说确实是不错的选择，而且由于废钢、

3、钢铁屑等的大量使用，铸造生产成本也相应降低，新生铁等原材料价格一路疯涨的势头得到了有效遏制，极大地缓解了企业的生存压力。本文特就利用中频电炉合成高强度球墨铸铁方法结合本企业近几年来的生产实践谈谈认识。一.生产合成铸铁的主要原材料概况1.废钢：相对来说就是废旧的钢铁结构件、边角余料，A3、45#、40Cr等普通的含CW≤1%、SiW≤1%、MnW≤1%、低S、低P的材料;废旧的压力容器要通过解体，薄小的废钢料要打包，零散的或者是通过打包成块的，要能直接加入到熔炉内，不能卡炉影响布料更不能残存汽、液体引起爆炸；最好是不要生锈，能清

4、除油污，国外介绍甚至要清除掉油漆和镀层的。它可以在炉料中占比到50%以上，做到少用甚至不用新生铁。2．钢铁屑：在机加工过程中钢铁件因加工去掉的屑，其中，钢屑的化学成分与废钢相同，铁屑因铸铁的材质是普通灰铸铁还是球墨铸铁而有所不同，其主要化学成分在CW2.5～4.0%之间，SiW1.5～3.5%之间，MnW0.3～2.0%之间；钢铁屑碎小零散，要装袋或做成屑饼以方便司炉和节省能源，同样要清除油污和切削液，最好不生锈；若散装料将会在熔炉内占较大空间，一炉铁水要多次在不同的状态、不同的温度下加料，特别是在炉料已融化、铁水已生成时再加

5、入的铁屑料极易氧化发渣，影响熔炼过程正常进行，而即使是氧化严重的铁屑，在熔炉内没有铁水出现的早期加入，也能正常熔炼；一般情况下铸件的切削余量也即铁屑量占比不过20%左右；3．机杂铁：拆卸的报废的机器设备钢铁零部件、机身、底座等，化学成分相对复杂，可能含有少量合金元素或非金属杂质，一般情况下可清除其中的铝、锌、铅、锡等轻质低熔点金属和铜等有色金属以及油污坭后再使用；生产时根据产品的要求其用量可以控制到20%左右，生产球墨铸铁时尽量少用或不用；4．回炉料：就是铸造生产时产生的浇冒系统、飞边、毛刺、铁豆、锅巴铁以及废品等，其化学成分

6、可以方便掌握，但要除掉其表面的粘砂以及除锈后才能使用。它的占比在15～20%左右；5.增碳剂：应该说在合成铸铁的生产中增碳剂是一个比较关键的角色——熔炼过程中由于废钢量的加大，铁水含碳低，必须采用非常手段进行增碳，由此用到了增碳剂；增碳剂——无论是其材料本身还是其使用方法都对生产合成铸铁起到至关重要的作用。5.1增碳剂中碳的存在形态本人使用过的增碳剂有柴炭粉、焦炭粉、煤粉、石墨电极粉、煤焦油、煅烧石油焦、天然石墨压粒等，不过，不管是哪一种增碳剂，其实，起作用的只是增碳剂中的石墨碳。自然界中碳存在的普遍形式如表1表1碳在自然界中

7、存在的普遍形式石墨与金刚石属于同素异构体，是结晶形碳即所谓“定形碳、结晶碳”；柴炭、焦炭等是不定形碳，焦炭是煤、石油焦干馏提取挥发分后所得到的，实际上与石墨具有相同的显微结构。石墨碳具有均一的六方晶体结构，晶体为一多层状排列结构，在层的内部碳原子排列成六角形，每一个碳原子和另外三个碳原子在同一平面上以σ键相结合，形成无限的六角形蜂巢状的平面结构层并生成大л键，使л电子在整个碳原子平面方向上活动，类似金属键的性质，同一层内原子间的结合能很强，而在层与层之间靠分子间相互作用力结合，其结合能较弱。所以，石墨晶体中既具有共价键和金属键

8、性质，又具有层间结合的分子间作用力，属混合键形的晶体。由于在层的内部，碳原子结合很强而在层与层之间结合很弱，这种结晶特性使得石墨具有很强的各向异性，容易分层滑移多向生长。不定形碳也是六方层片状结构，只是与石墨相比其六方形排列不够完整，其层间距离较大，结合力更弱。在铁水中的石墨