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耐热铸铁炉壁条根据使用环境使用要求制定化学成分,其材质有铝系耐铸铁铸铁、硅系耐热铸铁,铬系耐热铸铁,其成分在以下范围
耐热铸铁炉壁条主要化学成分包括碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S),还含有铬(Cr)、铝(Al)、硅(Si)等合金元素。
1. 碳(C)
含量一般在2.0% - 4.0%。碳是铸铁的基本成分之一,它能增加铸铁的强度和硬度。但碳含量过高会降低铸铁的韧性,并且在高温下会使石墨化程度增加,影响耐热性。
2. 硅(Si)
通常在1.0% - 3.0%。硅是强烈促进石墨化的元素,能减少白口倾向,提高铸件的铸造性能。同时,硅可以在铸铁表面形成一层致密的SiO₂保护膜,这层保护膜能够防止铸铁在高温下被氧化,有助于提高耐热性。
3. 锰(Mn)
含量约为0.5% - 1.5%。锰能提高铸铁的强度和硬度,还可以与硫形成硫化锰(MnS),从而减少硫的有害作用。但锰含量过高可能会增加铸铁的脆性。
4. 磷(P)和硫(S)
磷和硫一般是有害元素。磷含量应尽量控制在0.2%以下,硫含量最好低于0.12%。它们会降低铸铁的韧性和强度,硫还会使铸铁产生热脆性。
5. 铬(Cr)
这是提高耐热性的关键合金元素之一,含量在0.5% - 30%不等。铬在铸铁中可以形成稳定的碳化物,如Cr₇C₃和Cr₂₃C₆,这些碳化物在高温下不易分解,能阻止铸铁的石墨化,提高铸铁的耐热性。同时,铬还能在铸铁表面形成一层致密的Cr₂O₃氧化膜,增强抗氧化能力。
6. 铝(Al)
含量约为1.0% - 7.0%。铝也是提高耐热性的重要元素,它可以在铸铁表面形成Al₂O₃保护膜,这种保护膜在高温下具有良好的稳定性,能有效防止铸铁被氧化。
7. 硅(Si)
除了前面提到的改善铸造性能外,当硅含量较高时,如在高硅耐热铸铁中,硅含量可达4.0% - 5.0%,它可以提高铸铁的抗氧化和抗生长性能。因为在高温下,硅能够在铸铁表面形成SiO₂保护膜,并且抑制铸铁内部的氧化和生长。
耐热铸铁炉壁条的熔炼过程主要包括以下步骤:
1. 原料准备:
选择优质炉料:主要有生铁、废钢、回炉料等。生铁可提供较高的碳含量和基本的铁元素;废钢可以调整成分且成本相对较低;回炉料是生产过程中回收的不合格铸件或浇冒口等,能够有效利用资源。对于耐热铸铁炉壁条,还需根据具体的耐热性能要求添加合金元素,如铬、钼、镍等,这些合金元素能提高铸铁的耐热性。
成分分析与调配:对各种炉料进行精确的化学成分分析,确保其符合耐热铸铁的成分要求。例如,对于低铬耐热铸铁,铬含量一般控制在1.5%-1.8%,碳控制在3.0%-3.3%,硅在2.0%-2.5%,锰在0.8%以下,磷、硫等有害元素越低越好。根据分析结果,计算并调整炉料的配比,以达到设计的化学成分。
炉料预处理:炉料在入炉前需进行预处理,去除表面的油污、铁锈、杂质等,以免影响熔炼质量。废钢等大块炉料需进行切割或破碎,使其尺寸符合熔炉的要求。
2. 熔炼设备:
感应电炉:分为有芯式和无芯式两种。无芯式感应电炉能够直接熔化固体炉料,开炉及停炉比较方便,适合于间断性生产;有芯感应电炉只能过热已熔化的铁液,适合于连续性生产。感应电炉熔炼的优点是熔炼过程中不会有增碳和增硫现象,而且能防止铁液中硅、锰及合金元素的氧化,并减少铁液从炉气中吸收气体,使铁液比较纯净,但电能耗费大。
电弧炉:利用石墨电极与铁料(铁液)之间产生电弧所发生的热量来熔化铁料和使铁液进行过热。电弧炉熔化固体炉料的能力强,铁液是在熔渣覆盖条件下进行过热和调整化学成分的,能在一定程度上避免铁液吸气和元素的氧化,但耗电能多。
3. 熔炼过程:
中频电炉熔炼耐热铸铁炉壁条时,温度一般控制在1480 - 1560℃。
在这个温度区间,铁水有良好的流动性,有助于炉料充分熔化和合金元素均匀分布。如果温度过低,炉料熔化不完全,合金元素难以均匀融入铁液,可能会导致铸件出现成分偏析、夹杂等缺陷。而温度过高,会增加铁水的吸气性,使铁水容易吸收氢气等有害气体,还会加快炉衬的侵蚀速度,缩短炉衬使用寿命。
净炉:当炉料完全熔化后,需要对铁液进行净化处理。添加脱硫剂去除炉料中的硫,添加脱氧剂去除氧气,还可以添加稀土合金等物质来进一步提高铸铁的耐热性能。
调整成分:对铁液进行化学成分的检测,根据检测结果添加合金元素或其他炉料,调整铁液的成分使其达到耐热铸铁炉壁条的要求。例如,如果铬含量不足,可以添加铬铁合金;如果碳含量过高或过低,可添加增碳剂或废钢来进行调整。
4. 浇注:在铁液成分、温度等达到要求后,将铁液倒入预先准备好的铸型中进行浇注。浇注温度要根据具体的耐热铸铁材质和铸件的形状、尺寸等因素来确定,一般要保证铁液具有足够的流动性,以便充满铸型的各个部位。
5. 后续处理:浇注后的铸件需要进行冷却、清理、打磨等后续处理,去除表面的浇冒口、毛刺、飞边等杂质,提高铸件的表面质量和尺寸精度。对于一些要求较高的耐热铸铁炉壁条,还可能需要进行热处理,如退火、正火、淬火等,以改善其组织和性能。