?球化劑處理及孕育劑處理-預處理
預處理是指在球化處理前,通過加入預處理劑,將鐵液中的 S、O 含量控制在較低和穩定的水平,并形成穩定的形核質點,有效去除氧化物夾雜,為鑄鐵球化反應提供良好基礎條件的工藝方法。
(1)球化處理液 對于球化處理的鐵液,首先要考慮的反球化元素主要是硫(S),高質量球墨鑄鐵生產要求原鐵液含硫量不能超過 0.015%,這對于類似沖天爐熔煉鐵液而言,在進行球化處理前需要進行脫硫處理。有多種脫硫技術和脫硫劑可以采用:
1)碳化鈣。
2)石灰(氧化鈣)和氟石(又稱 「螢石」)。
3)純堿。
4)鎂。
典型的碳化鈣脫硫工藝參數見表 1 。
表 1 典型的碳化鈣脫硫工藝參數
碳化鈣、石灰、氟石和純堿都可以作為反應劑加入鐵液中并盡可能相互接觸混合,產生相似的反應進行脫硫。當使用碳化鈣或石灰/氟石時,鈣與硫反應生成硫化鈣(CaS),浮上反應室鐵液上表面,可方便排除;采用純堿處理工藝,產生硫化鈉,加入反應劑以及反應劑與鐵液混合的方法有許多,以下是一些常用的方法:
1)包底氣塞法。這種方法(最常用的一種)通過設置在包底部耐火透氣塞注入氮氣或其他惰性氣體,氣泡攪動金屬,使得反應劑和鐵液充分混合,形成高含硫渣。這種工藝可以批次或連續進行。連續工藝采用在出鐵槽和澆包之間設置處理包(室),通過氣體攪拌促使反應劑和鐵液有力混合以保證鐵液連續脫硫。典型的脫硫劑加入比例是 1%~2%。未反應的碳化鈣遇到水能產生高度易燃的乙炔氣,碳化鈣這種反應惰性問題影響了其使用,進而導致石灰/氟石工藝的開發應用。
2)攪拌工藝。這一技術采用翻轉的陶瓷槳葉攪拌混合鐵液和反應劑,但耐火材料和造渣成本較高,適用于大噸位生產車間,使用透氣塞澆包,可以批次或連續作業。
3)搖包工藝。這種工藝多用于批次作業。沖天爐出鐵與反應劑一同混入放在偏心托盤上的澆包里,驅動托包內的鐵液和反應劑混合,撇去浮上的高硫浮渣,完成鑄鐵脫硫工藝。
4)惰性氣體噴槍注入工藝。在這個工藝中,反應劑被加入到澆包內(或反應室)鐵液中,用石墨或陶瓷的噴嘴浸入鐵液導入惰性氣體(氮氣),形成氣泡攪動產生脫硫作用。這種工藝也可以用于感應電爐或電弧爐高硫鑄鐵加熱時脫硫。
5)芯線注入工藝。此技術由煉鋼脫氣工藝發展而來,現在這一工藝已經轉化到鑄鐵熔煉的脫硫和球化處理。
6)鎂處理脫硫。鎂是優異的脫硫元素,它能迅速與硫反應形成硫化鎂,反應物能夠浮上澆包表面而被去除。缺點是相對比較昂貴而且會促使鑄鐵產生嚴重的過冷凝固。
(2)預處理 球化預處理通??芍苯酉蚍蠝囟鹊蔫F液中添加 SiC、FeSi 或優質增碳劑等處理劑進行處理,目的是增加鐵液形核核心,降低其過冷度,改善鑄鐵冶金性能。具體工藝是在出爐前 5~10min 向爐內加入 0.1%~0.2% 的處理劑,待其攪拌溶解后迅速出爐并進行球化處理。
最新的預處理工藝試圖在球化處理前,通過加入預處理劑,將鐵液中的 O、S 的質量分數穩定地控制在較低水平,為球化反應提供良好條件,同時反應產物能夠形成穩定的形核核心。預處理元素的處理劑必須具有:與鐵液中的 O、S 反應活性強,其氧化物、硫化物的標準生成自由能低;形成的氧化物、硫化物密度最好接近鐵液,熔點要高,質點尺寸適合作形核核心。目前采用的含 La、Ba 的處理劑能較好地滿足這些要求。
載自現代鑄鐵技術
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