关于中频炉熔炼中合金元素烧损的探讨.pdfVIP

设计研究 铁道机车车辆工人 第 1期2011年 1月 文章编号 ：1007—6042(2011)01—0009—04 关于中频炉熔炼 中合金元素烧损的探讨 张剑 云 (南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 江苏 常州 213011) 摘 要 ：介绍了中频炉熔炼中合金元素烧损的机理和影响 因素 ，并结合生产 实践 提 出了具体控制措施 。 关键词 ：中频炉；舍金元素；烧损 ；控制 中图分类号 ：TG243 ．3 文献标识码 ：B 1 问题 的提 出 由于中频炉具有熔炼效率高 、元素烧损少 、收得率稳定 、温度好控制 、操 作方便 、污染小 、能变换熔炼不同种类的金属液等优点 ，因而在铸造行业 中 运用越来越广泛。在中频炉熔炼生产实践 中，有 的铸造单位为了提高工作 效率 ，节省成本 ，在保证炉料质量的前提下 ，不做炉前化学分析 ，直接对熔融 金属液进行浇注 ，然而由于炉料氧化、熔炼过程控制不当、操作人员经验不 足等因素造成熔融金属液成分不符合铸件要求 ，从而造成产品报废。因此 ， 在没有炉前检验设备的前提下 ，如何对合金元素的烧损作 出正确预判 ，控制 合金元素烧损就成为保证铸件产 品化学元素成分合格的重要环节。 2 合金元素烧损机理 合金元素的烧损主要表现为合金元素与大气 、铁液、炉渣中的氧发生氧 化反应而产生的氧化烧损 。除此之外，它们 的氧化物也会相互反应产生更 为复杂的化合物。由于各金属元素与氧反应 的能力有差别，它们之 间也会 产生置换反应 ，从而造成金属液 中某些合金元素含量增加 ，因此金属液中的 合金元素烧损要具体情况具体分析，不能一概而论。 3 影响合金元素烧损的主要因素 3．1 炉衬性质的影响 中频炉根据炉衬材料 的不 同可分为酸性炉 (打结材料的主要成分是 SiO：)、中性炉 (打结材料的主要成分 MgO ·AI0)和碱性炉 (打结材料 的主 要成分是 MgO)。同样材质的铸件选择不 同性质 的炉衬熔炼，合金元素的烧 损也大不相同。一般情况下 ，酸性炉衬熔炼金属液 ，C、Mn的烧损要 比碱性炉 ．— — 9 ．—— 设计研究 铁道机车车辆工人 第 1期2011年 1月 衬大 ，而 si的烧损较小 ，有时甚至会增加 si。这是因为：Mn+O=MnO，MnO +SiO =MnO ·SiO：，由于酸性炉衬含有大量的 SiO ，所 以在较高的温度下， 消耗的Mn就多，另外2c+SiO =Si+2CO，当温度大于 1470~C时 ，这个反应 式就一直向右进行，势必导致C的烧损加大。凡是与O亲和力 比 大的元素 都有可能在酸性炉中置换出si，造成 si增加 ，而该合金元素烧损加大。相反 在碱性炉衬或中性炉衬中由于 Mg、A1与O的亲和力较大很难被置换 ，所 以相 对烧损较小。表 1所示为某公司的酸性炉衬和碱性炉衬铸钢熔炼时各元素烧 损对比结果。总之，酸性熔炼炉中，易形成酸性氧化物的元素，一般烧损较小 ， 而易形成碱性氧化物的元素，烧损较大 ；碱性炉正好相反。 表 1 250kg中频炉酸性炉衬与碱性炉衬铸钢熔炼各元素烧损对 比 3．2 原材料 的影响 中频炉熔炼用原材料一般包括废钢 、生铁 、回炉料 、铁合金等，这些原材 料在运输储存过程 中很容易受潮、氧化甚至污染。原材料受潮 ，即含 H，O 多 ，熔化过程 中H：O分解成 H 和 O 导致金属液 中的[O]增多 ，根据合金 元素烧损机理 ，必然会消耗更多 的合金元素 ；原材料氧化 ，炉料 中FeO增 多 ，那么炉渣 中FeO也将增多，同样会造成合金元素烧损加剧；原材料被油 污等物质污染 ，在高温熔化状态必然会产生一些未知的物理化学反应 ，这就 更增加 了合金元素烧损的不确定性 ，因此原材料必须妥善保管，防止受潮 、 锈蚀 、污染。另外 ，铁合金粒度过小或者粉化 ，造成合金氧化严重，熔炼时也 会影响收得率 。 3．3 合金加入顺序的影响 凡是与 O亲和力较大的元素如 Si、Mn、Ti、B、A1、Re、Mg等应尽量在出 炉前 、脱氧 良好的条件下加入 ，减少氧化烧损。而与