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高质量铸件的铸造工艺
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发布时间：
2018/07/12
铸造生产是一个古老而新兴的行业，也是机械行业重要基础件行业。决定着机械设备的使用寿命和使用可靠性。通过数千年的生产实践积累，科学研究，从宏观认识深入到微观理论，有了巨大的发展，不断揭示铸件生产过程中、稳定完成技术参数的控制，就可保证铸件的使用性能，从而保证机械设备的使用寿命、使用的可靠性。 要生产高质量的铸件，首先就需要研究影响铸铁性能的因素，也就是如何提高熔炼铁水的纯净度：如何获得好的石墨形态；化学成分波动范围的控制等，研究解决上述问题的技术控制参数；并研究采用什么熔炼方法达到目的。现以表示之。
铁水熔炼质量控制
铁水纯净度的控制：
1.元素氧化烧损产生的氧化物夹杂物；
2.熔解氧产生的熔炼性气孔；
3.硫含量的控制，防止硫共晶的产生；
4.磷含量的控制，防止磷共晶的产生；
5.限制微量元素含量在干扰量以下。
铁水熔炼过程控制：
1.铁水氧化的控制；
2.消除石墨遗传性，获得良好的石墨形态；
3.控制化学成分的波动范围，获得准确的化学成分；
4.铁水熔炼温度的控制；
5.最佳熔炼方法的选择和相应的设备系统。
（一）铁水的控制
1.铁水氧化行气孔的产生与控制
冲天炉铁水中的熔解氧，一部分如上所述，与铁水中硅、锰反应生成氧化物夹杂。
a.一部分溶解氧在石墨表面吸附，氧化石墨生成一氧化碳气。 即：（C）石墨+[O]＝{CO}↑
b.当生成的氧化亚铁于铁水中的碳接触时，碳还原氧化亚铁，也是生成一氧化碳气孔。 （FeO）+（C）＝{CO}↑+（Fe） 高温铁水有利于气泡上浮去除。这种熔炼过程中铁水氧化生成的气孔叫熔炼性气孔，其特点时呈细小均匀的分布于铸件断面。
2.元素烧损及氧化物夹杂
铁水中的硅、锰元素的氧化烧损，是通过炉气中的氧和二氧化碳吸附于铁滴表面后熔入铁水中。此时熔解氧为原子态。首先与铁原子反应生成氧化亚铁，由于硅、锰与氧的亲和力大于铁原子，硅、锰原子将生铁原子从氧化七亚铁中还原出来，自身被氧化形成硅、锰氧化物夹杂。 众所周知：铁水的氧化只要产生在熔化带。由于空气中的氧在氧化带已基本燃烧光。形成二氧化碳；故铁水在熔化带被氧化的氧原子主要由二氧化碳提供，减少熔化带的二氧化碳量就能控制铁水在熔化带被氧化，由于二氧化碳遇红热焦炭被还原，是吸热反应，故提高还原带的炉气温度可减少炉气中二氧化碳的含量，减少硅、锰烧损。故热风冲天炉能有效控制元素氧化烧损。
3.铁水含硫含量的控制
在冲天炉熔炼过程中，焦炭中的硫将有60％进入铁水中。如何控制硫进入铁水，是冲天炉熔炼质量控制的重要任务之一。首先了解硫进入铁水的过程，才能找到控制铁水增硫的途径。 焦炭在风口区燃烧达到高温时，焦炭中的硫呈气体状态逸出，在风口区与氧反应生成二氧化硫（SO2）气体。随着炉气上升，与铁料产生增硫途径有二：
a.当二氧化硫与尚没氧化的洁净金属炉料表面或铁滴表面吸附对，产生增硫反应： 3[Fe+SO2]=（FeS）+2（FeO）+△F2……（1）
b.对于已氧化的金属炉料表面，有如下反应： 10（FeO）+SO2=（FeS）+3Fe3O4+△F……（2） 式中的氧化亚铁包括上式反应生成的和炉渣中的。
以上两个放热反应在冲天炉条件下都可以进行，但反应式（2）顺向性比（1）大，故在金属表面氧化严重时，增硫剧烈。试验表明，金属炉料的渗硫深度可达1～3mm.当铁料原始含硫量为0.082％时，增层内硫量可达0.45％之多。由此可知，清除金属炉料的铁锈，可减少增硫。 在冲天炉熔炼过程中能否创造条件脱硫呢？据脱硫的三大条件，即高温、高碱度、低氧化性。这在一般冲天炉中时无法满足的，只有在先进的热风水冷冲天炉熔炼条件下，才能满足上述条件。在热风水冷冲天炉熔炼过程中，由于高温、铁水氧化性低，无炉衬，可造碱性渣，当铁水在1500～1550oC，平均1530 oC，炉渣碱度控制在1.7～2.3时，可稳定地将铁水含硫量降到0.04％，在包中辅以脱硫措施或采用炉前连续脱硫，就可将硫控制在0.02～0.03％，充分满足球铁生产和转炉炼高级钢的需要。
4.微量干扰元素
在熔炼过程中，高温有利于低熔点干扰元素的氧化、烧损。其含量相应的减少。但控制主要从金属炉料的选择解决之一。在冲天炉熔炼过程中。
5.铁水中磷的控制
一般在冲天炉熔炼过程中磷基本上无大变化。磷量的控制主要是从金属炉料控制。
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