冶炼质量对铸件质量的影响研究.pdf

2 0 0 4 年第6 期东挝晨科技 6 7 冶炼质量对铸件质量的影响研究山东煤矿莱芜机械厂张卫摘要从冶炼过程中质量控制的角度，论述了冶炼过程中氧化期和还原期的控制，是提高钢水的冶炼质量和保证成品钢质量的关键。关键词机械性能冶炼质量氧化期还原期铸件质量与钢水冶炼过程控制有重要的关系。铸件表面缺陷表现为气孔、砂眼、缩孔松等，一般来说，很少对铸件进行探伤或金相检验，在实际操作过程中仍然多数以化学成分为验收依据。实际上，很多铸件虽然成分合格，但使用性能达不到相关要求。重视化学成分而不关注机械性能，成为影响铸件质量的一个重要因素。事实上，铸件不管成分如何，其达到机械性能要求是关键。影响铸件机械性能的主要因素为钢水质量，也就是说冶炼过程的控制。 1 氧化期操作的控制在氧化期的操作过程中，脱碳是关键。脱碳反应对去除钢中气体和夹杂物十分有利。脱碳反应时，在钢液内部刚形成的 C O气泡中，并没有氮气和氢气，所以气泡中氮气和氢气的分压力为零。这时的 C O气泡对于钢液中的氮气、氢气就相当于一个真空，钢液中氮气和氢气不断向 C O气泡中扩散，并随着 C O气泡的逸出而进入炉气。氧化期的脱碳是相当有效的去气手段。在炼钢温度下，氧化物夹杂在钢液中单独存在时呈固体状态，很难上浮排除，脱碳反应则可促使溶池激烈沸腾。搅动钢液，增加钢液中非金属夹杂物互相碰撞和融合的机会，使它们变成大颗粒夹杂物，上浮到钢液面，被炉渣吸收。另外， C O气泡上浮时，在其表面也粘附一些非金属夹杂物，这部分夹杂物也随之上浮。再者，钢液沸腾扩大了钢一渣接触面积，对钢液起到了渣洗作用，有利于夹杂物的排除。因此，保证炉料配置时具有足够的碳是脱碳的先决条件，一般配碳要求为高于成品成分下限的0 ． 3 0 ． 4 ％。保证氧化期一定的脱碳量和脱碳速度一般为每分钟 0 ． 0 1 ％，保持熔池较长时间的激烈沸腾，加强搅拌，并有足够的渣量覆盖钢液，是钢液中气体与夹杂物去除的主要措施。 2 还原期操作的控制还原期的主要任务是脱氧、脱硫、调整温度和化学成分。经过氧化期的操作，钢液是强氧化性的，其含氧量远远大于碳氧平衡时的含量。含碳量越低的钢种含氧量越高，如表 I 所示。钢中氧含量高，容易引起冒涨、皮下气泡等缺陷，增加钢中非金属夹杂物，加剧硫的有害作用，使钢的综合性能变坏。常用的脱氧方法有沉淀脱氧和扩散脱氧，但由于沉淀脱氧过程中总有一部分脱氧产物残留在钢液中，具有影响钢液的纯洁度和扩散脱氧速度慢、还原时间长的缺点。一般在实际应用中采用联合脱氧法，即扩散脱氧和沉淀脱氧联合的脱氧方法。在还原初期，加入锰铁等块状脱氧剂预脱氧，迅速降低钢液中氧，其脱氧产物在还原过程中逐渐上浮，预脱氧后采用扩散脱氧，进一步脱除氧，并保持炉内还原气氛。对于一般普通碳素钢和低合金钢，经过沉淀脱氧和扩散脱氧后，渣中氧化铁含量已降低到很低，在 0 ． 5 ％以下，不必在出钢前进行沉淀脱氧。在出钢过程中向盛钢桶内加入如铝丝、硅钙粉等强脱氧剂，就能保证脱氧效果，使钢中氧含量降到很低。同时，渣钢混出增加了钢渣的接触面积，进一步降低钢中氧含量。通过浇注前充分的镇静钢水一般镇静不少于 5 m i n ，确保脱氧产物及夹杂物上浮。表 1 氧化末期钢液的过氧化程度氧化末期钢中台 1 6 0 0 ℃碳氧平氧化末期实际含过氧化碳量％衡时％氧量％程度％ 1． 0 0． 0 c 6 0． 0a 70． 0l l 0． 0 0 4 70．嗍 1． 6 0． 0 【】B 8 0． 01 5 0． 0l l 2 0． 1 0． 0 6 ≥0． 0 4 ≥ 0 ． 01 7 4 硫在成品钢中主要以 N n S 或 N n S F e ． S 形式存在，当硫高时，会造成热脆，降低钢的机械性能和使用寿命，所以钢中硫越低越好。随着还原期氧化铁含量的降低，熔池脱硫能力显著增强，脱硫与脱氧具有一致性，钢液脱氧越完全，对脱硫越有利。脱硫过程中必须保证钢液脱氧良好氧化铁含量 0 ． 5 ％、炉渣具有较高的碱度 2 ． 5 3 ． 5 和流动性良好的白渣。操作过程中，要勤推渣、多搅拌，加快脱硫反应的进行。同时控制出钢环节，确保渣钢混出。通过激烈混冲，增加钢渣接触面积，可进一步脱去硫。一般出钢环节可脱除至少 3 o ％的硫。 3 结论控制成品钢的内在质量，虽然在冶炼过程中有许多因素，如金属炉料、辅助材料、装料等多个环节，但是主要的操作是在氧化期和还原期，控制好氧化期和还原期的操作，为成品钢的质量奠定了基础，机械性能得到保证。维普资讯