铁水在炉中的过热温度高低对铁水冶金质量有一定影响。
铁水的过热温度多少比较合适,看法不近相同。
但有二点是相同的,**是存在一个临界温度,只有高于这一临界温度,随着温度的提高,铁水则大幅度地减少氧化,减少Si、Mn烧损,并使石墨细化,基体组织致密,铸铁强度提高,硬度下降,弹性模数有少许提高,成熟度RG提高,相对硬度RH下降,品质系数Qi提高。
第二就是如果铁水过热太高,则会导致石墨分布形状的恶化,过冷度过大,极易出现自由渗碳体,导致力学性能的下降,尤其低碳当量的铁水对太高的过热敏感性更大,性能下降更明显,因此对铁水温度过热也要有一个上限。
表1铸铁熔炼温度从1400℃提高到1530℃性能变化 | |||||||
铸铁性能 | 抗拉强度 | 硬度 | 弹性模量 | 铁液含氧 | 成熟度 | 相对硬度 | 品质系数 |
提高炉温 | 提高 | 降低 | 少许提高 | 降低 | 提高 | 改善 | 提高 |
从提高铸件质量的角度看,人们希望孕育铸铁铁水在炉中能够达到较高的温度。因为这样不但可使铁水与杂质充分分离,铁水得到净化,流动性提高,易于浇出优质铸件。而且铸铁中A型石墨细小,共晶团数增加,珠光体组织细密,力学性能提高。但是铁水过热温度也存在一个临界温度范围,超过这个温度范围,孕育效果随着过热温度上升,孕育效果下降,铸铁力学性能逐渐变差。这是因为铁水中存在的石墨微粒在高温下溶入铁水有些可成为形核基质的二氧化硅微粒也被碳还原而急剧减少。这种现象对碳当量较低的铁水更为敏感。低碳铁水的这种临界温度较低,约在 1470~1500℃之间,高碳铁水则在1500~1550℃之间。
提高铁液的过热温度,适当的高温静置时间 (高温熔炼,低温浇注),都会使铸铁的石墨和基体组织细化,提高铸铁的强度;过热温度过高,则增大过冷度。铁液形核能力下降,恶化石墨形态,增加白口倾向。铁液中有Si02+2C→Si+2CO T的反应。该式存在理论平衡温度tG。当t液>tG。时,反应生成CO逸出,减少了铁液的氧化,铁液开始沸腾。沸腾温度以 上的铁液含氧量低、纯净度高。
生产实践中,铁水过热的临界温度及过热的上限范围是与铸铁牌号即碳硅量的高低密切联系的。牌号越高,碳硅量越低,过热温度范围也越高。从HT250至 HT350,国外工业发达国家灰铸铁的出铁温度为1500~1550℃,国内一般建议1480~1520℃。
孕育铸铁的出铁温度
牌号 | 铁水的出铁温度℃ |
HT250 | 1480~1500 |
HT300 | 1490~1510 |
HT350 | 1490~1520 |
对灰铸铁过热温度的选择,涉及到铸件质量和节约能源两方面的问题。实践证明,把铁水温度控制在1480~1520℃,即能保证铸件质量,同时节约能源,这是因为:
合适的过热温度减少了铁水的氧化及硅、锰的烧损。
理论计算表明,铁水中的C、Si与铁水温度之间存在着一定的关系,当铁水过热到某一临界温度时,铁水可避免氧化,SiO2、MnO可以被还原。
根据铁水的C、Si含量,通过上图确定理想的铁水过热温度,如C=3.3%,Si=1.7%,则查出临界温度1418℃,过热温度为1468℃,过热温度之所以要高出临界温度50℃,这是因为冲天炉内达不到临界温度的平衡条件。
由图看出,随着C、Si含量降低,过热温度越高,可以说1480℃是HT250~HT350灰铸铁**低的过热温度。
高温铁水在实际生产中具有着巨大的实际意义。
但铁水的高温静置时间不宜过长,一般8-10分钟为宜。
高温静置时电炉需完全停炉操作,不能低功率运行,保证渣等夹杂物充分聚集和上浮。铁水高温静置的时间进行多次打渣和取样化验等工作;待成分化验合格,铁水温度也降低到出炉温度,即可出炉。
要尽可能减少高温铁水不必要的等待时间,减少石墨核心的烧损。