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预处理剂及增碳剂在铸铁全废钢熔炼中的应用
发布者:admin  点击:1076
        铸造熔炼用原材料的生产基本上都是高耗能、高污染行业,随着对环境保护的日益重视,许多不符合排放标准的高炉炼铁、炼钢企业被相继淘汰或限定产能,直接导致生铁价格的上涨,炼钢企业对装备制造业产生的大量废钢收购量降低,也导致废钢的价格相对降低,但铸造原材料的整体价格还在不断的攀升,同时铸件价格很难同步上涨,即使有上涨的可能也是小幅度的、滞后的上涨,因此很多铸造企业不仅面临着巨大的环保投入,而且还面临着成本不断上涨的双重压力,卡森铸造材料公司作为集生产、销售及技术服务为一体的专业铸造原材料供应商,在全国各地的服务过程中深感铸造企业面临的困境,本着双赢的理念,与国内几家大型铸造企业(浙江、江苏、河北)一起进行铸铁全废钢熔炼试生产,从终的金相、性能测试结果看都达到甚至超过原来高生铁比例的传统熔炼方式,由于预处理剂的使用,降低了铁水的收缩倾向,全面地改善了铁水的质量,同时也提高了铸件的加工性能,目前该几家企业已经全部实现了全废钢熔炼的生产,由于废钢的大量使用,取消了生铁,从而大大的降低了成本,经济效益可观。

一:成本分析
1.目前原材料价格(元/吨)
生铁Q10(Z14) 废钢 回炉铁 增碳剂 预处理剂 75%硅铁 65%锰铁
3300(3250) 2000 2000 5000 6500 6200 6200

案例一:QT400-12(浙江衢州某企业)
1.QT400—12目标成分(%)

元素 C Si Mn P S Mg Re
原铁水 3.6-3.8 1.45 1.25 <0.04 <0.02    
终铁水   2.4-2.6 0.2-0.4 <0.04 <0.012 0.03-0.05   <0.01

2.生铁Q10主要成分(%)

元素 C Si Mn P S
含量 4.2 1.0 0.2 <0.04 <0.02

3.卡森公司增碳剂、预处理剂主要成分(%)
元素 C Si         S
增碳剂 >98 ―― ―― ―― ―― ―― <0.05
预处理剂 23-25 63-65 ―― ―― ―― ―― 极微量

4.废钢参考成分(%)
元素 C Si Mn P S    
含量 0.1 0.25 0.4 <0.04 <0.02  

5.配料依据说明:本案例以一吨铁水计算
        (1)卡森球化剂加入量为1.3%,其中Si含量为42%。(2)卡森孕育剂加入量为0.7%,其中Si含量为70-72%,包括球化剂覆盖、随流冲入及瞬时孕育量。(3)增碳剂加入量为2.8%,吸收率为90-92%,计算时取90%。(4)预处理剂加入量为1%,上述表中的含量计算时取中间值即C:24%,Si:64%,实践中按此数值计算可忽略吸收率问题。(5)75%Si-Fe加入量为0。(6)65%Mn-Fe加入量为0。(7)P和S在此成本计算时忽略。(8)特别说明:铸造企业出品率+废品率一般会产生20—30%的回炉料,所谓全废钢熔炼,应该是限度使用废钢,但必须考虑回炉铁的自循环,因此废钢回炉铁配比各占75%及25%,企业可以根据自身产品特点决定回炉铁的占比。(8)熔炼过程其它元素烧损暂忽略,以原铁水光谱(或碳硅仪)取样后进行调节。

6.全废钢(含少量回炉铁)配比如下(一吨):
原材料 废钢 回炉铁 增碳剂 预处理剂 75%Si-Fe 65%Mn-Fe 球化剂 孕育剂
比例% 75 25 2.8 1 0 0 1.3 0.7
重量Kg 750 250 28 10 0 0 13 7
价格元 1500 500 140 65 0 0  
        前六项总金额合计:2205元
        附:成分验证如下:
        (1)C%=废钢C+回炉铁C+增碳剂C+预处理剂C=0.1%*75%+3.7%*25%+98%*90%*2.8%+24%*1%=3.71%
        (2)Si%=废钢Si +回炉铁Si+预处理剂Si+球化剂Si+孕育剂Si=0.25%*75%+2.5%*25%+64%*1%+42%*1.3%+70%*0.7%=2.5%
        (3)Mn%=废钢Mn +回炉铁Mn=0.4%*75%+0.3%*25%=0.375%

7.该公司传统配料比例如下(一吨):
原材料 生铁 回炉铁 废钢 增碳剂 75%Si-Fe 65%Mn-Fe 球化剂 孕育剂
比例% 65 20 15 0.25 0.4 0 1.3 0.7
重量Kg 650 200 150 2.5 4 0 13 7
价格元 2145 400 300 12.5 24.8 0  
        前六项总金额合计:2882.3元
        附:成分验证略。

8.总结:
        节约成本677元/吨,我公司工程技术人员与该公司技术中心一起先后在0.5吨、3吨及5吨中频电炉上进行多次试制,都取得满意的结果,目前该公司已全面推行全废钢熔炼球铁(包括灰铸铁)技术,附图一为0.5吨电炉试验金相及性能报告(试样取自浇注完成后的剩余铁水),从上述配料对比可以看出成本会大幅度降低。

●案例二:HT250(江苏扬州某企业)
1.HT250目标成分(%)

元素 C Si Mn P S
铁水 3.1-3.3 1.7-1.9 0.7-0.9 <0.04 0.06-0.09

2.生铁Z14主要成分(%)
元素 C Si Mn P S
含量 4.2 1.35 0.5 <0.04 <0.02

3.全废钢(含少量回炉铁)配比如下(一吨):
原材料 废钢 回炉铁 增碳剂 预处理剂 75%Si-Fe 65%Mn-Fe 孕育剂
比例% 75 25 2.4 1 0.35 0.7 0.4
重量Kg 750 250 24 10 3.5 7 4
价格元 1500 500 120 65 21.7 43.4

       
 前六项总金额合计:2250.1元
        附:成分验证如下:
        (1)C%=废钢C+回炉铁C+增碳剂C+预处理剂C=0.1%*75%+3.2%*25%+98%*90%*2.4%+24%*1%=3.23%
        (2)Si%=废钢Si +回炉铁Si+预处理剂Si+75%Si-Fe Si+孕育剂Si=0.25%*75%+1.8%*25%+64%*1%+70%*0.35%+70%*0.4%=1.8%
        (3)Mn%=废钢Mn +回炉铁+Mn+65%Mn-Fe =0.4%*75%+0.3%*25%+65%*0.7%=0.83%

4.该公司传统配料比例如下(一吨):
原材料 生铁 回炉铁 废钢 增碳剂 75%Si-Fe 65%Mn-Fe 孕育剂
比例% 50 35 15 0 0.6 0.4 0.4
重量Kg 500 350 150 0 6 4 4
价格元 1625 700 300 0 37.2 24.8
前六项总金额合计:2687元
附:成分验证略。

5.总结:
        节约成本437元/吨,该公司共有四台一吨电炉,主要浇注灰铁件,从下午一点一直工作至次日早上八点,从以上对比的成本看,其成本得到大幅下降,而且金相组织中的A型石墨均高出原来传统配比,同样化学成分所对应的抗拉强度也比传统配比高出近10%,目前已该熔炼方式已经全面推广。

二:预处理剂及增碳剂加入方法
        关于增碳剂的加入方法,介绍的资料相当多,但都属于纯理论上的指导,忽视了电炉熔化强度、炉料块度及洁净度的因素,因此我们根据不同厂家的具体情况总结出以下规律,供参考:
        (1)避免增碳剂直接触碰炉底,加入增碳剂前可先加入一层碎铁或回炉铁屑。
        (2)炉能在1.5小时以内熔化结束的,功率配置较为合适,电炉往往具有较强的电磁搅拌力,增碳剂可以分2-3次逐层加入,但必须处于炉体中下部,很多公司由于电炉功率配置问题,有的甚至炉要两个小时或更长时间,此种电炉的电磁搅拌力很弱,建议一次性加入或分两层加入,尽可能靠近炉底。
        (3)增碳剂加入时尽可能选用合适块度的炉料压住,炉料越密集越好,以看不见增碳剂为宜。
        (4)加入增碳剂时避免使用长条状废钢竖直插入,一旦铁水造渣,部分增碳剂会上浮,降低吸收率。
        (5)覆盖增碳剂的炉料尽可能洁净,块度超大、锈蚀及粘砂严重等不合格炉料尽可能熔化后期加入。
        (6)增碳剂的吸收率在低硅的情况下较为理想,因此预处理剂的加入选择在增碳剂绝大部分都被铁液包裹后加入,以全部炉料熔化后看不到预处理剂上浮现象为宜,当然预处理剂加入时也必须有意识地加强覆盖,如果炉铁水需要热包,可以预留5-10Kg预处理剂放在包底,这对于细化石墨相当有好处,75%Si-Fe加入。
        (7)卡森公司的增碳剂为石墨化增碳剂,实践中其吸收率均稳定在90-95%之间,如果出现吸收率低于90%,可能的因素是加入方式有问题,每个单位情况不同,建议用户自行跟踪加入方式,以稳定吸收率,由于增碳剂品种较多,废钢中S的含量并不高,因此灰铸铁的生产可以选择S含量高一点的增碳剂,经济性会更好。预处理剂成分也较为稳定,加入量以0.5-1%铁水重量为宜,配料时推荐值为:Si含量:63-65% C含量:23-25%,可以取中间值,无需考虑烧损。附图二为预处理剂功能介绍附图一

附图二
 
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