离心铸造球墨铸铁管铁液的熔炼

收稿日期:1998—03—19收修改稿日期:1998—06—08

离心铸造球墨铸铁管铁液的熔炼

段振山(北京市:100043　首都钢铁公司设计院)

摘　要:应用离心铸造工艺生产球墨铸铁管,连续快速提供化学成分和温度均合格的优质铁液是生产的关键环节之一。本文就离心铸造对铁液的要求及合理选择铁液的熔炼工艺和设备进行了分析和探讨。

D uan Zhen shan .M elti ng of Ba se Iron for Cen tr ifuga l Ca sti ng P ipe of S

.G .Iron .O ne of keys of p roducti on of cen trifugal casting p i p e of s .g .iron is con tinuou s and fast delivery of qualified base iron w ith p rop er chem ical com po siti on and tem peratu re .R easonab le selecti on of m elting techno logy and equ i pm en t fo r such a base iron has been analysed and discu ssed .

主题词:离心铸造　离心铸管　球墨铸铁管　熔炼　综述

在世界各国尤其是经济发达国家,离心铸造球墨铸铁管得到了普遍应用。我国自80年代引进这项生产技术和设备以来,离心球墨铸铁管的生产和应用也已在逐步发展。合格的离心铸造球墨铸铁管的生产,提供高温优质铁液是其先决条件,因此铁液的熔炼处理显得十分关键。为了减少投资、降低成本、节约能源和提高产品质量,国内外的生产企业都在不断探索,改进铁液熔炼工艺和设备。

目前,采用离心铸造工艺生产球墨铸铁管所用铁液,主要来自高炉或冲天炉,且多选择高炉2工频感应电炉、冲天炉2工频感应电炉的双联工艺。虽然工频感应电炉对铁液贮存、保温、调整合金成分等不失为一种良好的设备,但由于近几年来中频感应电炉的发展和在铸铁熔炼中显示出的优越性,而越来越被重视和采用。中频感应电炉的崛起,也必将给离心铸造球墨铸铁管铁液的熔炼工艺注入新的活力。1　对所用铁液的要求

离心铸造球墨铸铁管的生产工艺较复杂且要求

严格,供应符合要求的铁液是高效优质地生产合格产品的关键。所以,在生产中对铁液的成分和温度要求严格控制,并应保证连续供应。

离心铸造球墨铸铁管,首先要保证铁液的化学成分,尤其要注意对M n 、P 、S 等有害元素的严格控制。表1列出了我国大连某公司及目前世界最大的两家离心铸造球墨铸铁管生产企业——法国木松桥公司、日本久保田公司所用铁液的化学成分。

铁液的浇注温度视产品口径的不同而有所差异。如,DN 100～DN 700铸铁管的浇注温度一般控

制在1270～1400℃范围内。表2列出了大连某公司生产的不同管径球墨铸铁管的浇注温度。

表1　铁液化学成分

%　

成分

木松桥公司

久保田公司

大连某公司

C Si M n P S M g

315～318210～214

≤014≤0112≤01010

01020～01035

312～318117～217

≤014≤0110≤01015≥01030

314～316213～216

≤014≤0108≤01020

01030～01050

表2　不同管径球墨铸铁管浇注温度

型号

工艺要求最佳值℃

最低极限值℃

DN 100DN 150DN 200DN 300DN 400DN 500DN 600DN 700

1370～14001370～13801360～13701350～13601340～13501340～13501340～13501340～1350

13101300130012901290128012801270

离心铸造生产的特点是,产品规格多,生产效率

高,且多采用多机或多生产线作业。因此,要求铁液的供应连续、及时。如,一座配备大小离心铸造机各1台、生产DN 100～DN 700球墨铸铁管的车间,生产能力可达5万t 年;一座配备大中小离心铸造机各1台、生产DN 100～DN 1000球墨铸铁管的车间,生产能力约为10万t 年。一根作业长度6m 的DN 100～DN 1000球墨铸铁管,重量小者不足100kg ,大者超过2000kg 。可见这样大的铁液需要量,若不能连续及时供应,生产便无法正常进行。2　高炉2工频感应电炉双联熔炼

木松桥公司在其国内外都设有公司。木松桥法国公司年产离心铸造球墨铸铁管50万t ,所用铁液

—

3—

来自自制的2座<4500mm、容量460m3的高炉。铁液出炉温度1410℃,化学成分为410%C、210%Si、012%M n、0107%S。出炉后的准备工艺流程为:脱S →混铁炉→工频感应电炉→球化处理。

高炉铁液在35t浇包中加CaC2脱S处理,使铁液含S量≤0101%后贮存在1250t混铁炉中。在脱S和进入混铁炉两过程中,铁液分别降温50℃和60℃,送至工频感应电炉时铁液温度为1300℃左右。该公司有工频感应电炉8t的5台和23t的2台,后者单台生产率为25～30t h,可将铁液温度从1300℃提高至1450℃,并在其内加废钢轨对铁液进行降C调整。球化处理用纯M g,其方法是将带有保护层的M g块用钟罩压入1～6t球化包内液面下1m处,汽化后的M g蒸气逐步渗入至铁液中完成球化处理。球化处理应在出铁后马上进行,时间约1m in为最佳。用6t球化包处理效果好,球化温度1400℃,球化率为65%。

德国沙尔克尔厂所用高炉铁液用90t鱼雷罐车从相距50km的汉伯尔厂运来。铁液成分为:411%～412%C、212%～214%Si、011%～012%M n、0105%～0106%P、0102%～0103%S,入罐温度约1400℃。在铁液装罐过程中进行脱S处理。其方法是用N2气将M g等吹入铁液中,喷M g量为1t铁液4kg,将S含量降至0101%～01015%。脱S后铁液温度约1370℃,运送过程温降10℃,送至目的地后装入2台焦炉煤气加热的120t混铁炉中,入炉铁液温度约1340℃。该厂有13t工频感应电炉5台,开动4台、1台备用,用于调整铁液成分和提温。在工频炉中加入10%废钢对铁液降C,铁液出炉温度1400～1420℃,吨铁液电耗约130～150k W・h。球化处理采用钟罩法,铁液处理量4～6t 次,球化剂用纯M g或Si2M g合金,处理1t铁液需纯M g约3kg。

目前,我国采用离心铸造工艺生产球墨铸铁管企业多为一些中小型炼铁厂。这些企业一般拥有装料量55～350m3的高炉,利用低M n、P、S的高炉铁液,走球墨铸铁管生产的深加工之路。如,大连某公司引进德国离心铸造球墨铸铁管生产技术和设备,年产DN100～DN700球墨铸铁管5万t。其铁液熔炼系统自行配置,工艺流程为:高炉→混铁炉→工频保温炉→球化处理。

为系统提供铁液的是2座容量55m3高炉,每次出铁量8～15t,并用15t浇包运至160t混铁炉,对铁液进行贮存、保温和成分均匀化。再用8t浇包将铁液倒入20t短线圈工频保温炉内。来自5t电弧炉熔化的废钢液兑入其内使铁液降C。3台20t工频保温炉由2套容量为2000kVA变压器驱动,铁液出炉温度1420～1520℃。球化处理采用冲入法,在2～3t浇包内进行,球化剂为Si2Fe2M g合金。实践证明,160t混铁炉故障较多,20t工频保温炉也未达到预想效果,拟采用3台无芯工频感应电炉取代之。

山东某公司利用本厂高炉铁液离心铸造生产DN300～DN600球墨铸铁管,其铁液熔炼系统工艺流程为:高炉→工频感应电炉→球化处理。

高炉铁液由18t浇包运至铸管车间,温度在1300℃以上。用2t浇包将铁液2t 次兑入10t工频感应电炉内升温和调整成分,使铁液温度达1500℃。由于高炉铁液含S量为01015%,故可不进行脱S处理。生产表明,由一台变压器系统驱动2台炉体的10t工频感应电炉难以满足生产要求。故而配置一台45t保温炉,并拟增一台烘炉变压器,以保证生产对铁液连续供应的需要。

3　冲天炉2工频感应电炉双联熔炼

日本武库川制作所是久保田公司离心铸造生产球墨铸铁管的主要厂家,月产DN75～DN2600球墨铸铁管2.4万t,产品合格率达99%。所用铁液由2座交替使用的65t h热风水冷倒锥形冲天炉熔炼,铁液熔炼系统工艺流程为:冲天炉→工频感应电炉→脱S→球化处理。

冲天炉每周开炉一次,所用生铁、废钢、焦炭及石灰石等原料,都是经严格挑选的夹杂较少的优质产品。为了获得低M n铁液,特向新日铁公司专门订购价格较高的球墨铸铁用生铁。铁液经40t工频感应电炉升温和调整成分,在浇包中用CaC2脱S。球化处理用压力加M g法,将10t浇包内铁液分装在3t和7t包内,对3t包内铁液加M g处理后再将两者混合在一起,再对其用Fe2Si孕育处理,取样分析,不合格者则重新熔炼。

日本铸铁管株式会社年产离心铸造球墨铸铁管6万t,铁液由2座热风温度100～150℃的25t h热风水冷冲天炉供应,熔化率25～30t h,铁液温度约1530℃,铁液成分为:314%～315%C、118%～210%Si、<015%M n、<011%P、0108%～011%S、<0113%C r、<0113%Cu。脱S用N2气喷吹CaC2于3t脱硫包内进行,时间约3m in。处理前铁液温度1460～1480℃,处理后为1430～1460℃,处理后S 含量<0101%。球化处理为压力加M g法,在1t球化包内加M g处理后,将温度1400～1420℃的铁液兑入脱S后的另外2t铁液中,并采取保温措施即可

—

4

—