铸铁的熔炼

第一部分 有色金属熔炼的基本原理

第一章：金属的氧化、挥发和除渣精炼

一、 响氧化烧损的因素及降低烧损的方法

1、影响因素：

(1) 金属及其氧化物的性质：与氧的亲和力越大，烧损就越大

致密度越大，则烧损就越大

(2) 熔炼温度越高，氧化反应就越厉害，烧损也就越严重

(3) 炉气性质：炉气的氧化性强，一般烧损程度也大

对于Cu熔炼来说，CO2、H2O呈中性，但有时H2O会有烧损影响，H2、CO呈还原性。Cu+H2O=Cu2O+H2

(4) 其它因素：炉料的块度越大，烧损程度就越大；

熔炼时间越长，烧损程度也会越大；

2、降低氧化烧损的方法

从分析影响氧化烧损的诸因素可以看出，当所熔炼的合金一定时，主要从熔炼设备和熔炼工艺两方面来考虑。

(1) 选择合理炉型：尽量选用熔池面积较小、加热速度快的熔炉。

(2) 采用合理的加料顺序和炉料处理工艺：易氧化烧损的炉料应加在炉料下层或待其他炉料熔化后再加入到熔体中，也可以中间合多形式加入。

(3) 采用覆盖剂

(4) 正确控制炉温 (5) 正确控制炉气性质：对于氧化精炼的紫铜及易于吸氢的合金，宜采用氧化性炉气。在紫铜熔炼的还原阶段及无氧铜熔炼时，宜用还原性炉气，并且用还原剂还原基体金属氧化物。

(6) 合理的操作方法：例如熔炼含铝、硅的青铜时，应注意操作方法，避免频繁搅拌，以保持氧化膜完整。

(7) 加入少量α>1的表面活性元素，其目的是改善熔体表面氧化膜的性质，能有效地降低烧损。

二、减少杂质污染金属的途径

1、选用化学稳定性高的耐火材料。紫铜、黄铜、硅青铜、锡青铜可用硅砂炉衬。

2、要可能条件下采用纯度较高的新金属料以保证某些合金纯度的要求。

3、火焰炉应选用低硫燃料

4、所有与金属炉料接触的工具，尽可能采用不会带入杂质的材料制作，或用适当涂料保护好。

5、变料或转换合金时，应根据前后两种合金的纯度和性能的要求，对熔炉进行必要的清洗处理。

- 1 - 熔融还原炼铁工艺

熔融还原炼铁工艺是一种以熔融还原方式精炼铁矿石的工艺，一般可以用来生产低碳钢或不锈钢。它在学术界有着悠久的历史，也是钢铁行业最重要的技术之一。熔融还原法的基本原理是，在熔炉内生产出一定强度的热风，用于加热和燃烧铁矿石，从而在较低的温度，在有效的时间内把铁矿石的有机组分转换为铁的有机物，这种工艺主要有喷射、液体和气态三种，其中喷射法是最常用的。

熔融还原炼铁工艺主要从两个方面来实现铁矿石的还原，其一是利用热风的能量使碳素和铁矿石中的氧素发生化学反应，形成气态的碳氧化物，这些碳氧化物与铁矿石发生反应，形成铁的有机物；另外一个是利用强烈气流，将熔融铁矿石与凝结型煤焦粉混合在一起，两者发生反应，形成一定数量的反应熔融物，经过冷却固化后生成铁水。

熔融还原炼铁工艺是一种先进、安全、经济的炼铁工艺，它在生产高品质低碳钢或不锈钢中有着重要的地位，它不但能大大缩短炼铁的周期，提高铁矿石利用率，减少热能损失，而且还能在较低的温度下生产出更高品质的钢材。融还原法的主要优点是操作简单，可以有效地节省能源，减少热能损失，改善炼铁的经济效益，并且能够提高铁矿石的利用率，以及高速度的熔炼。

熔融还原炼铁工艺在现代钢铁行业都有着重要的应用，并且正在取得重大进展。首先，在凝结型煤焦制取过程中，采用新型煤焦矿和新型煤样，使炼铁反应集中，提高熔融还原炼铁的效率和抗风险能力；另外，实行现代化电控熔炉，可以有效控制炉内温度，提高熔炼效率； - 2 - 此外，引进新型还原剂也可以改善熔融还原炼铁的效果。

总的来说，熔融还原炼铁工艺是当前钢铁行业中最重要的技术之一，它不仅能够节省能源，改善经济效益，而且还能生产出更高品质的钢材。然而，熔融还原炼铁过程中还有一些不足之处，如反应温度过高、燃料消耗过多等问题，这些问题需要通过合理的技术手段进行研究和改进，以保证钢铁行业的正常生产和运行。

1 一、高铬铸铁的熔炼

1. 高铬铸铁化学成分( 见下表)

2. 原料要求

另外， 还需工业纯铜和废旧电极块( 用于调整碳含量) 等。

3. 熔炼工艺要求

( 1) 出炉温度 高铬铸铁的熔点比一般铸铁高， 约为1200 ℃， 出炉温度约为1500 ℃， 熔炼选用中频感应电炉。

( 2) 炉衬 采用酸性或碱性炉衬均可， 炉衬的配比、打结、烘干和烧结均按常规工艺进行。

( 3) 装料 一般按正常顺序加料， 先将灰生铁、钼铁等难熔铁合金装入炉底， 而后将废钢等按照下紧上松的原则装填( 有助于塌料) 。

( 4) 送电熔化 将电炉功率调至最大进行熔化， 由于Cr 的熔炼损耗较大( 约5 % ～15 %) ， 故铬铁应在最后加入， 通常是待废钢全部熔化后加入烤红的铬铁。

( 5) 脱氧 待金属炉料全部熔化并提温至1480 ℃后， 再加入锰铁、硅铁及铝进行脱氧。

( 6) 浇注 在中频感应炉中熔化， 温度不必太高，温度达到1480 ℃时即可出炉，

铁液在包内应停留一段时间进行镇静， 视工件大小不同可在1380 ～1410 ℃之间进行浇注。

二、生产工艺要点

(1) 高铬铸铁铸造性能较差， 其热导率低， 塑性差， 收缩量大， 且有大的热裂和冷裂倾向， 在铸造工艺上要将铸钢和铸铁的特点结合起来考虑， 必须充分注意铸件的补缩问题， 其原则与铸钢件相同( 采用冒口和冷铁， 且遵循顺序凝固原理) 。由于合金中铬含量高， 易在铁液表面结膜， 所以看起来铁液流动性差， 但实际上流动性较好。

( 2) 造型宜采用水玻璃硅砂等强度高且透气性好的砂型， 涂料应采用耐火度高的高铝粉或镁粉与酒精混合拌制。另外， 为获得细晶粒组织和好的表面质量， 在铸件外形不太复杂的情况下， 金属型铸造也被广泛采用。 2 ( 3) 高铬铸铁的收缩量与铸钢相近， 模样制作上其线收缩率可按1. 8 % ～2 % 进行计算。在砂型制作上， 其冒口大小可按碳钢的规定进行计算， 而浇注系统则按灰铸铁计算， 但需把各截面积增加20 % ～30 % 。浇冒口的选择应注意两个方面: 一是要保证铸件工作带( 使用部位) 的质量; 二是要尽量提高铸件的成品率。

- 1 - 铸铁熔炼温度

铸铁熔炼温度是指将铸铁炉料加热至足够高的温度，使其完全熔化并具有一定的流动性，以便铸造成型。一般而言，铸铁熔炼温度受到多种因素的影响，包括铸铁材料的类型、成分、加热方式、炉型和铸造要求等。

不同类型的铸铁其熔炼温度也不尽相同。例如，灰铸铁的熔点通常在1100℃左右，而球墨铸铁的熔点则要高一些，一般在1200℃以上。铸铁的熔炼温度还会受到其成分的影响，如含碳量和合金元素的添加等。一般来说，含碳量越高的铸铁，其熔点也就越高。

在炉型和加热方式方面，铸铁的熔炼温度也有所不同。传统的铁皮炉、高炉等炉型通常采用燃煤、燃油等传统燃料进行加热，熔炼温度相对较低，且易产生污染物。而现代的电弧炉、感应炉等炉型则采用电能进行加热，熔炼温度较高且能耗低。

最后，铸造要求也是影响铸铁熔炼温度的重要因素。不同的铸造要求需要不同的熔炼温度来满足。例如，需要铸造大型零件时，熔炼温度需要更高，以确保炉料能够充分流动，并填满模具中的空隙。

综上所述，铸铁熔炼温度是一个相对复杂的问题，需要考虑多种因素来确定。在生产实践中，需要根据具体情况进行优化，以达到最佳的铸造效果。