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​球化剂处理及孕育剂处理-预处理

日期:2022-08-24    浏览次数:    

      预处理是指在球化处理前,通过加入预处理剂,将铁液中的 S、O 含量控制在较低和稳定的水平,并形成稳定的形核质点,有效去除氧化物夹杂,为铸铁球化反应提供良好基础条件的工艺方法。

    (1)球化处理液 对于球化处理的铁液,首先要考虑的反球化元素主要是硫(S),高质量球墨铸铁生产要求原铁液含硫量不能超过 0.015%,这对于类似冲天炉熔炼铁液而言,在进行球化处理前需要进行脱硫处理。有多种脱硫技术和脱硫剂可以采用:

       1)碳化钙。

       2)石灰(氧化钙)和氟石(又称 「萤石」)。

       3)纯碱。

       4)镁。

       典型的碳化钙脱硫工艺参数见表 1 。

表 1 典型的碳化钙脱硫工艺参数

      碳化钙、石灰、氟石和纯碱都可以作为反应剂加入铁液中并尽可能相互接触混合,产生相似的反应进行脱硫。当使用碳化钙或石灰/氟石时,钙与硫反应生成硫化钙(CaS),浮上反应室铁液上表面,可方便排除;采用纯碱处理工艺,产生硫化钠,加入反应剂以及反应剂与铁液混合的方法有许多,以下是一些常用的方法:

     1)包底气塞法。这种方法(最常用的一种)通过设置在包底部耐火透气塞注入氮气或其他惰性气体,气泡搅动金属,使得反应剂和铁液充分混合,形成高含硫渣。这种工艺可以批次或连续进行。连续工艺采用在出铁槽和浇包之间设置处理包(室),通过气体搅拌促使反应剂和铁液有力混合以保证铁液连续脱硫。典型的脱硫剂加入比例是 1%~2%。未反应的碳化钙遇到水能产生高度易燃的乙炔气,碳化钙这种反应惰性问题影响了其使用,进而导致石灰/氟石工艺的开发应用。

     2)搅拌工艺。这一技术采用翻转的陶瓷桨叶搅拌混合铁液和反应剂,但耐火材料和造渣成本较高,适用于大吨位生产车间,使用透气塞浇包,可以批次或连续作业。

     3)摇包工艺。这种工艺多用于批次作业。冲天炉出铁与反应剂一同混入放在偏心托盘上的浇包里,驱动托包内的铁液和反应剂混合,撇去浮上的高硫浮渣,完成铸铁脱硫工艺。

     4)惰性气体喷枪注入工艺。在这个工艺中,反应剂被加入到浇包内(或反应室)铁液中,用石墨或陶瓷的喷嘴浸入铁液导入惰性气体(氮气),形成气泡搅动产生脱硫作用。这种工艺也可以用于感应电炉或电弧炉高硫铸铁加热时脱硫。

     5)芯线注入工艺。此技术由炼钢脱气工艺发展而来,现在这一工艺已经转化到铸铁熔炼的脱硫和球化处理。

     6)镁处理脱硫。镁是优异的脱硫元素,它能迅速与硫反应形成硫化镁,反应物能够浮上浇包表面而被去除。缺点是相对比较昂贵而且会促使铸铁产生严重的过冷凝固。

  (2)预处理 球化预处理通常可直接向符合温度的铁液中添加 SiC、FeSi 或优质增碳剂等处理剂进行处理,目的是增加铁液形核核心,降低其过冷度,改善铸铁冶金性能。具体工艺是在出炉前 5~10min 向炉内加入 0.1%~0.2% 的处理剂,待其搅拌溶解后迅速出炉并进行球化处理。

     最新的预处理工艺试图在球化处理前,通过加入预处理剂,将铁液中的 O、S 的质量分数稳定地控制在较低水平,为球化反应提供良好条件,同时反应产物能够形成稳定的形核核心。预处理元素的处理剂必须具有:与铁液中的 O、S 反应活性强,其氧化物、硫化物的标准生成自由能低;形成的氧化物、硫化物密度最好接近铁液,熔点要高,质点尺寸适合作形核核心。目前采用的含 La、Ba 的处理剂能较好地满足这些要求。

载自现代铸铁技术

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