熔炼铸铁时,炉料中所含的干扰元素的负面影响是不容忽视的,为了确保铸件的质量,不能不采取必要的应对措施。
严格管理炉料、控制铁液的化学成分控制各种干扰元素的影响,首先要确知问题的所在、测定可能导致产生问题的各元素的含量,然后才有可能采取相应的应对措施。
如果采用光谱分析仪,分析各种合金元素、微量元素以及其他干扰元素的含量都很方便,还可根据炉前分析,对铁液的成分进行动态的调整,实现实时控制。目前,我国的铸铁生产企业中,具备这种条件的很少。分析质量问题时,除C、Si、Mn、P、S五元素外,能测定其他合金元素和微量元素含量的企业也不多。面对当前原材料供应方面变数很多的情况,生产技术含量较高的铸件时,要确保铸件质量并使之稳定一致,难度实在不小。
从这一点看来,各地区由铸造协会牵头建立面向生产企业的技术服务中心,并配备必要的检测设施是非常必要的。
对于生产球墨铸铁件,除C、Si以外,各种合金元素、微量元素和有害元素的含量的控制值见表4。表中提到的“阻碍铁素体化系数”,是该元素在铁素体球墨铸铁中允许最高含量的倒数,数值越高,稳定珠光体的作用越强。
抑制干扰元素的影响如果球墨铸铁中含有干扰元素,影响石墨的球状化、导致石墨畸变,可通过加入合金元素以抑制其有害作用,在这方面,首先要提到的是铈(Ce)。
Ce是活性很强的元素,可以与多种干扰元素作用,形成高熔点的化合物,如Ce2Sb2O3、Ce2S3、Ce2Pb、Bi2Ce4、CeAl2等,从而抑制其有害作用。但是,Ce的加入量,应该根据干扰元素的情况通过试验确定,不能太多,否则,又易于出现团块状石墨。
早年有人做过一组试验:在经过球化处理的铁液中,先加入0.1%的锑,然后再分别取样,加入不同量(0%、0.05%、0.1%和0.2%)的Ce,以观察其对石墨形态的影响。结果表明,加入0.1%的Ce效果最好,见图7。
采用高纯铸造生铁进行矫正以前,世界各国生产要求特别严格的铸铁件时,大都采用瑞典生产的木炭生铁,这种生铁的杂质含量很低,表5中所列的是实际测定值的一例。
后来,由于各行业对优质球墨铸铁件的需求增长很快,一般的铸造生铁难以适应这种要求,加以废钢中各种合金元素的含量不断增多,对高纯生铁的需求日益迫切。木炭生铁虽然好,但价格昂贵,而且可供给的数量也有限,于是就出现了可以大量生产的高纯生铁。这种生铁主要是将高炉炼得的铁液注入转炉中、用氧气吹炼而制成的,其中各种杂质的含量很低,而价格又具有相当的吸引力。
吹炼高纯生铁产生的炉渣中含有多种金属氧化物,从中可以提炼稀、贵的金属。例如,某处铁矿石中含有钒和钛,吹炼高纯生铁时产生的炉渣就是提炼钒、钛的原料,炼铁企业出售炉渣所得的收益几乎与生铁的价值相当。因此,炼铁厂生产的高纯生铁,可充分利用资源,在售价方面也就颇具优势,这种生铁的前景当然看好。
最早生产这种生铁的是加拿大的QIT-FeretTitane公司,该公司位于Quebec省的Sorel,因而其生产的高纯生铁的商品名称是“Sorelmetal”。后来,该公司在南非建立了RMB公司,也生产Sorelmetal(QIT铸造生铁)。
Sorelmetal的生产已有约50年的历史,起初,广泛应用于美国和加拿大的汽车行业,后来销往世界各国,我国也早就有铸造企业在炉料中配用。
SorelmetalRF-1是高纯生铁的牌号之一,其中5种基本元素的含量见表6,其他杂质的含量见表7。
据报道,日本、俄罗斯和巴西都生产类似的高纯生铁。近年来,我国也已开始生产这种高纯生铁。
看来,采用高纯生铁是解决铸铁行业原材料困扰的重要途径之一,希望大家都来