碳粉、碳化硅粉和硅铁粉扩散脱氧的应用.pdf

生产技术 APPUCATTON TECHNOLOGY
碳粉、碳化硅粉和硅铁粉扩散脱氧的应用
李海,张万壮,李凤敏
中煤张家口煤矿机械有限责任公司铸钢车间,河北张家口市075025
摘要:以冶炼30MnSi材质为例,详细论述了应用碳粉、碳化硅粉和硅铁粉进行还原期扩散脱氧的反应原
理及还原期扩散脱氣的工艺过程和质量控制。
关键词:碳粉;碳化硅粉;硅铁粉;扩散脱氧;铸钢
中图分类号:TF704.1;文献标识码:B;文章编号:1006-9658(2010)03-2
中煤张家口煤矿机械有限责任公司铸钢车间熔
针对存在的问题,我们对常用的几种扩散脱氧
炼设备是3t碱性电弧炉。采用的脱氧工艺是综合脱用材料进行了分析总结,新增加了碳化硅粉,依据碳
氧方法,即沉淀脱氧和扩散脱氧;应用的扩散脱氧材粉、碳化硅粉、硅铁粉三种脱氧材料的特点进行了加
料是碳粉、硅铁粉,加入顺序是先加入碳粉再加入硅人顺序和加入量的试验,并得出了试验结论。
铁粉。扩散脱氧期间吨钢液加入碳粉6~7kg,加人硅
铁粉6~8kg。还原期大约45min,渣中氧化铁含量为1试验依据的化学反应原理
0.8%~1.0%。
扩散脱氧是电炉炼钢特有而且基本的脱氧方
存在的问题:经过氧化期的操作,钢液是强氧化法,又称间接脱氧法,其原理是依据溶质在两种互不
性的,氧含量远大于碳氧平衡时的含量,由于碳粉脱相溶的溶剂中溶解度的分配定律,氧作为溶质在钢
氧速度较慢,因此硅铁粉的加入量较大,脱氧后形成液与炉渣中的浓度比,在一定的温度下是一个常数,
的二氧化硅会玷污钢液,另外,大量使用硅铁粉造成即
还原的流动性变差,而且炉渣的碱度减少速度太快
Fe0)/O]=K
造成脱氧、脱硫速度减慢,钢液中的含氧量太高,钢
式中:FeO为炉渣中氧化铁含量总和;[?为钢液
中氧含量高对于铸件的加工性能及内在、外在质量中的氧含量;K为氧在炉渣和钢液中的分配系数。
都有极大的危害,造成钢液中夹杂物较多,铸件存在
所以,要降低渣中氧化铁含量,则钢液中的氧必
气孔等缺陷,而且氧能降低硫在钢中的溶解度,加剧然要转移到炉渣中,从而使钢液中的氧含量降低。渣
硫的有害作用。
中氧化铁与脱氧剂的反应大致可有以下几种:
(FeO)+C=Fel+CO?
收稿日期:2010-01-06
(Fe0)+1/2si=[Fe]+1/2(Si02)
文章编号:2010-001
3(Fe0)+$ic=3 Fe1+(Si02)+(CO
ーーーーー中ーーーいー+ーー+?ーーーーーーーー+ーーーー+ーーャーー+ーーャーーーー-ーーーーー+ー+ー+ャm+ー+ーーーーー+ーー+ーーーー+ー
formalion in chilled cast iron camshafts. Journal of Materials Pro-
因和消除措施现代铸铁,2007(6):59-63.
cessing Technology 2004, 145: 264-267
11]沈保罗,李莉,岳昌林,等激冷铸铁凸轮轴“黑线”的形成机理及
[1?卢動杰,张德成,卢金怿冷激铸铁凸轮轴“黑线”缺陷的产生原
对策现代铸铁,2009(5):64-67
How to Eliminate Completely"Black Line on the Chilled Cast Iron Camshaft
LI L', SHEN Baoluo. 2, YUE Changlin
(1. ollege of Material Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu 610064, Sichuan China
2. Chengdu inding Camshaft Foundry Co Ltd, Pixian County 61 1732, Sichuan China)
Abstract: The "black line appears often in the chilled layer of the chilled cast iron. In this paper, the
producing mechanism of black line has been discussed and methods to eliminate completely black line
have been put forward
Keywords: Chilled grey cast iron; Camshaft; Black line; Countermeasures
CFLT中国铸造装备与技术3/2010
生产技术 APPLICATION TECHNOLOGY
通过反应渣中的氧化铁浓度会大幅降低,这就
2)控制好加入顺序。在稀薄渣形成后先加人碳
破坏了氧在渣钢之间的浓度平衡关系,钢液中的氧粉进行还原,当还原渣调好后再加人碳化硅进行加
就会不断地向炉渣中扩散转移,力图达到新的平衡。强脱氧,加完两批碳化硅后再加入硅铁粉进行加强
脱氧。
2还原期几种常用扩散脱氧用材料的特点
(3)设法增加钢渣的接触面积。由于脱氧反应是
扩散脱氧时化学反应是在渣相中进行的,脱氧钢渣界面反应,增加钢渣的接触面积有利于反应的
产物溶解在渣液里或进入炉气,很少玷污钢液,这是良好的进行,因此在还原期要加强搅拌。
其最大的优点。
(4)创造好的温度条件。在还原期需要保持很好
(1)碳粉扩散脱氧
的正压条件,才有利于扩散脱氧的进行,因此在还原
用碳粉扩散脱氧,其脱氧产物是一氧化碳气体,期杜绝大幅升温,保持温度略降或稳定不变オ有利
完全不会玷污钢液,同时还能使炉内具有还原性气于反应的进行。
氛。但用碳粉还原由于固态碳粉与渣中氧化铁的反
(5)抓住出钢时钢渣混出的有利条件,进一步去
应不完全,且速度较慢,只能将钢液中的氧脱到一定除钢液中的硫,使硫达到更低的水平。
程度,所以生产中还必须采用其它的脱氧剂。
(2)硅铁粉扩散脱氧
4碳粉、碳化硅和硅铁粉联合扩散脱氧工艺的优点
硅铁粉密度介于渣钢之间,部分硅铁粉起到了
(1)大大提高了脱氧去硫速度,降低了工人的劳
沉淀脱氧的作用,生成的SiO2还有可能玷污钢液,而动强度,提高了生产效率,还原期由原来的45min缩
且硅铁粉用量太大会造成炉渣碱度降低,流动性交短到30min
差,增硅量不好控制等不利因素。
(2)节约了电能,由于碳化硅使还原性气势很容
(3)碳化硅扩散脱氧
易形成,脱氧速度快,缩短了冶炼时间,平均每吨钢
碳化硅是一种复合脱氧剂,脱氧性能较好,脱氧大约节约电能15kW?h,取得了很好的经济效益。
产物主要是一氧化碳,玷污钢液较少,碳化硅中的碳
(3)提高了钢液质量。脱氧任务完成的好坏是衡
一部分可渗透在钢液中,造成钢液增碳。
量还原期任务完成好坏的标准,由于加入脱氧剂的
综上所述,3种脱氧材料各有优缺点,将3种脱比例合适,脱氧速度加快,渣中氧化铁含量明显降
氧材料联合使用按比例加入进行脱氧,不论是在钢低,从原工艺的0.8%~1%降低到现在0.6%~0.8%,降
液质量,还是经济效益方面,都会有更好的效果。
低了铸件气孔、夹杂等缺陷的发生。
(4)提高了化学成份合格率,由于还原期脱氧比
3采取的工艺措施
较好,炉渣中的氧化铁含量比较稳定,加入的合金吸
(1)几种脱氧