鑄鐵切屑為代表的原材料對熔煉鐵水質(zhì)量的影響
當(dāng)前，鑄造生鐵的價格居高不下，而且今后的價格走勢仍然看漲，這已成為影響我國鑄造行業(yè)發(fā)展的重要因素。另一方面，近年來我國很多鑄造廠都已配置加工設(shè)備，大多數(shù)鑄件都經(jīng)粗加工或全部加工后交貨，許多鑄造廠都要面對如何處理大量切屑的問題。
正確地利用鑄鐵切屑，不僅可以實(shí)現(xiàn)物料的循環(huán)利用，節(jié)約資源，降低生產(chǎn)成本，在用感應(yīng)電爐熔煉的條件下，還有助于改善灰鑄鐵的冶金質(zhì)量。
用感應(yīng)電爐熔煉灰鑄鐵時，鐵液中的氧含量較低。如果氧含量低到0.001％以下，則鐵液中可以作為外來晶核的氧化物和氧、硫復(fù)合化合物就很少，鐵液對孕育處理的回應(yīng)能力不夠，灰鑄鐵的組織中易于出現(xiàn)D型、E型石墨。
切屑的表面面積大，而且表面有氧化膜，在爐中配20～30％的切屑，可以使熔煉制得的鐵液中氧含量提高，從而改善灰鑄鐵冶金質(zhì)量。這一觀點(diǎn)，已由國內(nèi)外許多鑄造廠的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)所證實(shí)。
一、切屑的預(yù)處理
含切削液的鑄鐵切屑，可以先經(jīng)焙燒處理或離心處理，脫除水分和油脂后再用作爐料；也可以不經(jīng)焙燒處理，直接以含有切削液的濕切屑作為爐料。當(dāng)然，有的加工工序不用切削液，其所得到的切屑是干的，很便于直接回收利用。這樣的切屑應(yīng)嚴(yán)格與含切削液的切屑分開，單獨(dú)存放。鑄鐵切屑可以預(yù)先用壓力機(jī)壓制成團(tuán)塊，作為爐料；也可以直接以松散的切屑裝爐。用切屑作為爐料，其所適用的裝爐工藝因切屑的狀態(tài)不同而異。干態(tài)壓制團(tuán)塊、干態(tài)松散切屑、含切削液的壓制團(tuán)塊和含切削液的松散切屑，都應(yīng)根據(jù)設(shè)備的具體情況規(guī)定相應(yīng)的裝料作業(yè)工藝，不能隨意操作。
1、焙燒
切屑回收利用前，最好先予以焙燒處理，脫除加工時切削液所帶進(jìn)的水分和油脂，這樣，可防止鐵液吸收氣體，也可避免裝爐和熔煉初期煙霧彌漫。如果采用未脫除切削液的切屑，裝料工藝又不妥當(dāng)，就會導(dǎo)致鐵液中的氣體含量增高，不僅影響鑄件質(zhì)量，而且熔煉過程中氣體還會向爐襯內(nèi)擴(kuò)散，并有可能導(dǎo)致感應(yīng)線圈損壞。同時，使用未經(jīng)脫除水分和油脂的切屑裝爐，會產(chǎn)生大量含油的煙氣，污染作業(yè)環(huán)境。如果只用電爐配置的常規(guī)除塵系統(tǒng)排除這種煙氣，其中的油脂很容易堵塞除塵系統(tǒng)的濾布，因此。必須有相應(yīng)的防范措施。焙燒的溫度一般為300℃～450℃。焙燒的目的是烘干水分、燒去油脂，但是、在焙燒后的冷卻過程中切屑的表面易于氧化，從而導(dǎo)致熔煉過程中爐內(nèi)渣量增加。因此，最好使焙燒爐內(nèi)保持還原性氣氛。
2．離心脫濕
由于焙燒處理耗用的能量很多，而且還有切屑表面氧化所帶來的問題，國外有些鑄造廠采用離心機(jī)處理濕切屑。據(jù)報道，離心處理可使切屑中的水分和油脂含量降低到2％左右，雖然，作為爐料使用時對此也應(yīng)有所考慮，但究竟比未經(jīng)處理的濕切屑好得多。
3、晾干
在場地條件允許的情況下，也可將帶有切削液的切屑晾曬，以脫除水分，但其效果不如離心脫濕。
4、壓制團(tuán)塊
將松散的切屑用壓力機(jī)壓制成團(tuán)塊，是應(yīng)用很廣泛的預(yù)處理方式。壓制團(tuán)塊時，切屑中不必加任何粘結(jié)劑。制成的團(tuán)塊，如經(jīng)多次轉(zhuǎn)運(yùn)，可能會有少量碎屑脫落，但不影響其使用效果。鑄鐵切屑經(jīng)壓力機(jī)壓制后，其容重大致與廢鋼、鐵相當(dāng)，熔化過程中的能耗也基本上相同。如果鑄造廠自行壓制，切屑可按鑄鐵的品種分別壓塊、分別儲存，就更有利于準(zhǔn)確配料，也有助于提高熔化效率、改善鑄件質(zhì)量。用壓力機(jī)將未經(jīng)焙燒、也未采取其他脫濕措施的切屑壓成塊時，可同時將水分和油脂擠出，最后團(tuán)塊中的切削液殘留量約2～3％。擠出的切削液可收集起來，經(jīng)適當(dāng)?shù)奶幚砗笾貜?fù)使用。
二、沖天爐熔煉時切屑的利用
用沖天爐熔煉鑄鐵時，爐料要經(jīng)受強(qiáng)勁氣流的作用，因而不能直接利用松散的切屑。如將切屑壓制成團(tuán)塊，則可當(dāng)作回爐料或廢鋼使用，其用量基本上可不受制約。
切屑團(tuán)塊加入沖天爐后，進(jìn)入熔化帶前，要先經(jīng)過一段預(yù)熱階段，采用殘留有少量切削液的團(tuán)塊，其中的水分和油脂都可在預(yù)熱過程中脫除，并隨爐氣排出，對熔煉過程和鐵液質(zhì)量都沒有影響。因此，用于沖天爐時，含有切削液的切屑可不經(jīng)焙燒或其他脫濕處理，直接壓成團(tuán)塊后作為裝爐材料。
三、感應(yīng)電爐熔煉時切屑的利用
感應(yīng)電爐熔煉時，壓制的切削團(tuán)塊也非常適用。考慮爐料配比時，可視其等同于回爐料和廢鋼。由于爐內(nèi)沒有強(qiáng)勁氣流的作用，也可直接將松散的切屑裝入爐內(nèi)，因此，實(shí)際生產(chǎn)中多采用這種方式，感應(yīng)電爐熔煉采用壓制團(tuán)塊者較少。對于感應(yīng)電爐，干的松散切屑、含有切削液的濕松散切屑、干的切屑團(tuán)塊和濕切屑團(tuán)塊都可應(yīng)用，但采用不同狀態(tài)的切屑時，都必須嚴(yán)格遵守相應(yīng)的裝料工藝。一項最基本的原則是：絕對不允許含有切削液的切屑直接與鐵液接觸。
1、工頻感應(yīng)電爐
無論是熔溝式工頻感應(yīng)電爐或無心工頻感應(yīng)電爐，出鐵時爐內(nèi)都保留有部分鐵液，再次裝入爐料時，不能先加入含有切削液的松散切屑或團(tuán)塊。用經(jīng)焙燒的干切屑壓制的團(tuán)塊，可直接加入爐內(nèi)保留的鐵液中，也可隨其他爐料同時加入，其在爐料中所占的比也不必限制。用經(jīng)焙燒的、松散的干切屑時，如采用連續(xù)加料方式，其用量可以是爐料總量的50％，甚至更多一些。較常用的裝置是用螺旋給料器定量給料，通過裝設(shè)爐蓋中部的卸料管，將干切屑直接注入爐膛中部的鐵液中。開始給料時，爐內(nèi)保留鐵液的容積不宜少于電爐容量的30％，以確保鐵液能較好地起能量轉(zhuǎn)換的作用。爐內(nèi)鐵液量超過電爐容量的80％后，也不宜繼續(xù)加入切屑，因?yàn)榇藭r液面的攪拌作用不夠，切屑不易熔入鐵液。
美國Allis-Chalmers公司，感應(yīng)電爐熔煉設(shè)備中利用切屑的裝置要點(diǎn)如下：
切屑儲存斗－螺旋定量器－刮板式提升機(jī)－焙燒爐（600～800℉，還原性氣氛）－冷卻－風(fēng)送到爐前儲料斗－螺旋給料器－卸料管（通過爐蓋中部）－爐內(nèi)用濕團(tuán)塊時，只能將其加在其他干燥爐料的上面，使其在接觸鐵液前能完全脫除水分和油脂。工頻感應(yīng)電爐不宜采用松散的濕切屑。
2、中頻感應(yīng)電爐
無心中頻感應(yīng)電爐中，既沒有強(qiáng)勁的氣流，每次熔煉終了、出鐵后又不保留鐵液，因而，爐料中配用切屑的自由度較大?？捎媒?jīng)脫除切削液的松散切屑和團(tuán)塊，也可用含切削液的松散切屑和團(tuán)塊，但應(yīng)采取處理油煙的措施。采用團(tuán)塊時，其用量可不限制，裝料的方式也可比照一般的回爐和廢鋼處理。采用松散切屑時，如裝料時將切屑置于爐底部，則感應(yīng)耦合不好，不能充分地得到電能；如將切屑裝在爐料的頂部，則因攪拌作用差，切屑不易浸沒于鐵液中。最好與回爐料、廢鋼混裝于爐膛中部，使切屑填充在回爐料、廢鋼之間的空隙中。一般情況下，松散切屑的用量，以其在爐料中所占的比例為30％為度，切屑用量太多，往往導(dǎo)致爐內(nèi)渣量增多，并使電爐的熔化率降低。如果對切屑的預(yù)處理得當(dāng)（如在還原性氣氛下焙燒），而且配備有專用的給料裝置，用量也可以更多一些。
