研編者按：比起2004年，鐵水凈化這個觀點(diǎn)，已經(jīng)成為鑄造界更加關(guān)注的熱門話題，現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)同樣成為鑄造界關(guān)注的焦點(diǎn)。為了使鑄造同仁能夠正確掌握和使用現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，結(jié)合五年多來現(xiàn)代鐵水凈化劑在鑄造實踐中的應(yīng)用，筆者對原稿進(jìn)行了一些必要的修正，使其對鑄造實踐更具指導(dǎo)性。希望修正后的現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)能在提高國產(chǎn)鑄件的質(zhì)量中，起到推動的作用。
現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)
蔣祖濱
(都江堰市金星鋼鐵助劑研究所，四川都江堰 611833)
摘要：鐵水的質(zhì)量是影響鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的主要矛盾，其中鐵水純凈度是影響鐵水質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)。介紹了采用鐵神一號凈化劑對灰鐵、球鐵和鑄鋼進(jìn)行凈化處理的效果、操作方法和注意事項。
關(guān)鍵詞：鐵水質(zhì)量，鐵水凈化，鐵水凈化劑
Modern Purifying Technologies on Molten Iron
JIANG Zu-bin
(Jinxing Steel Auxiliary Institute at Dujiangyan city, Dujiangyan 611833, Sichuan)
Abstract: The quality of molten iron is a main contradiction influencing the quality of castings, in which the pureness of molten iron is a weakest link to the quality of molten iron. The effect, methods and precautions purified the molten gray iron, ductile iron and cast steel was introduced, using “iron god 1” purifying agent.
Key words: Quality of molten iron；Purifying to molten iron；Purifying agent for molten iron
1 鐵水凈化是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的主攻方向
常識告訴我們：鐵水的質(zhì)量是影響鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的主要矛盾。鐵水的質(zhì)量由鐵水溫度、化學(xué)成份和鐵水純凈度三大指標(biāo)構(gòu)成。三大指標(biāo)中，哪一個是薄弱環(huán)節(jié)呢？由于沖
作者簡介：蔣祖濱（1944— ），四川省都江堰人，都江堰市金星鋼鐵助劑研究所所長，研究方向：鋼（鐵）水凈化。
天爐技術(shù)的發(fā)展，感應(yīng)電爐以及雙聯(lián)熔煉技術(shù)的應(yīng)用，可以輕易地獲得1500度左右的高溫鐵水[1]；現(xiàn)代爐料配制技術(shù)和現(xiàn)代爐前快速檢測技術(shù)的發(fā)展及廣泛應(yīng)用，可以對鐵水的化學(xué)成份實施在線調(diào)控，從而獲得化學(xué)成份準(zhǔn)確和穩(wěn)定的鐵水[2]。由于大多數(shù)鑄造企業(yè)對鐵水重熔輕煉，甚至只熔不煉，使鐵水純凈度極差，因而鐵水純凈度成為三大指標(biāo)中的薄弱環(huán)節(jié)。在鑄造過程中，鐵水中的各種夾雜物隨著鑄件的凝固而留在鑄件產(chǎn)品內(nèi)部，形成各種鑄造缺陷，成為影響鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的主要矛盾。因此，如何清除鐵水中的有害氣體和各種夾雜物,從而獲得純凈鐵水，成為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的主攻方向。
2 現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)
長時間以來，為了減少鐵水中的夾雜物從而獲得純凈鐵水一般使用三種方法：高溫熔煉、過濾網(wǎng)、聚渣劑。
高溫熔煉能清除鐵水中的夾雜物嗎？否。在煉鋼生產(chǎn)中，鋼水溫度高達(dá)1700度左右，鋼水中的夾雜物尚需使用“爐外精煉技術(shù)”才可以去除[3,4]，而鐵水最高溫度無非1500度左右[5]，怎么可能清除鐵水中的夾雜物呢？
過濾網(wǎng)能清除鐵水中的夾雜物嗎?否。過濾網(wǎng)受孔洞大小限制，只能過濾顆粒較大的宏觀類浮渣，假若其孔洞小到可以過濾以微米計算的微觀夾雜物，鐵水如何順暢通過而進(jìn)入鑄型？因此我們認(rèn)為：過濾網(wǎng)只能過濾扒渣未盡的鐵水表面浮渣。
聚渣劑只能聚集鐵水表面浮渣而方便扒出，是一種常識，無須多議。
因此，使用“高溫熔煉”、“過濾網(wǎng)”、“聚渣劑”等傳統(tǒng)手段，只能解決鐵水表面浮渣，對于混熔或懸浮在鐵水中的各種非金屬夾雜物，事實上是處于束手無策的狀態(tài)。
基于上述認(rèn)識，我們根據(jù)“鐵水凈化理論” [6]，結(jié)合在鑄造生產(chǎn)中，使用鐵神一號凈化劑的實際經(jīng)驗，總結(jié)出現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，全力在鑄造界宣傳和推廣，希望達(dá)到三個目的：
一是統(tǒng)一思想。使廣大鑄造工作者認(rèn)識到：要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件，必須獲得純凈鐵水；二是使盡可能多的鑄造企業(yè)掌握和使用現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，提高國產(chǎn)鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量。三是使盡可能多的鑄造企業(yè)通過生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件產(chǎn)品，尤其是生產(chǎn)質(zhì)量好，成本低的優(yōu)質(zhì)鑄件產(chǎn)品，提高盈利能力，從而增加鑄造企業(yè)的市場競爭力。
下面分三點(diǎn)介紹現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)。
2.1 現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)的實施方法
現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)是通過使用鐵神一號凈化劑處理鐵水，在對鐵水實施長效孕育的同時，去除鐵水中的各種有害氣體，清除混熔或懸浮在鐵水中的各種非金屬夾雜物，從而獲得潔凈的、流動性好的純凈鐵水。
鐵神一號凈化劑是一種什么樣的產(chǎn)品呢？首先要認(rèn)識到，鐵神一號凈化劑是一種長效孕育劑。鐵神一號凈化劑是一種不含硅的新型長效孕育劑，具有長效孕育功能而不增硅，其孕育效果超過鍶硅[6]和硅鋇[7]。鐵神一號凈化劑在具有長效孕育功能的同時，還具有多種復(fù)合功能：一是凈化鐵水功能。鐵神一號凈化劑是目前唯一可以去除鐵水中的各種有害氣體，清除混熔或懸浮在鐵水中的各種非金屬夾雜物的產(chǎn)品。二是細(xì)化晶粒。它可以使晶粒更細(xì)，片狀石墨更薄，石墨球更小更圓整[8]，既增加了密度，提高了防透漏性能，又因?qū)崿F(xiàn)了均質(zhì)化而利于克服偏析，減小了斷面敏感性[7]。三是具有長效孕育功能。使用鐵神一號凈化劑對鐵水進(jìn)行長效孕育，既可以延緩孕育衰退，又可以延緩球化衰退，孕育時間可以長達(dá)30分鐘之久[9]。
2.2 鐵神一號凈化劑的加入量及使用方法
2.2.1 加入量：根據(jù)原鐵水的具體情況和孕育、凈化目的，用量范圍在0.5%～1%之間浮動，一般建議用量0.5%。
2.2.2 鐵神一號凈化劑在灰鐵和鑄鋼中的使用方法
先將計算并稱好的鐵神一號凈化劑裝入小編織袋內(nèi)備用。在鋼（鐵）水出至1/3左右時，將備用的鐵神一號凈化劑，連同編織袋投入鋼（鐵）水中，出完鋼（鐵）水后，使用“扒渣棍”在鋼（鐵）水表層內(nèi)來回推擋,將形成的灰包推破,同時反復(fù)壓入鋼（鐵）水100mm—200mm。約2min～3min后，浮渣發(fā)紅變軟并逐漸形成凝聚狀覆蓋物，鋼（鐵）水變得清澈時停止攪拌。凝聚狀浮渣覆蓋鋼（鐵）水，既保溫又避免鋼（鐵）水二次氧化，不需扒出，只需擋渣即可澆注；澆注完畢后，倒渣即可。
特別提示：攪拌十分重要，一定要認(rèn)真攪拌到浮渣發(fā)紅變軟為止。鐵神一號凈化劑是粉狀物料，切勿放入出鐵槽或作隨流孕育。采用包底沖入法時，切勿放入干包，以防澆損，必須在鋼（鐵）水出至1/3左右時，連同裝有鐵神一號凈化劑的編織袋一起投入鋼（鐵）水中，切勿倒入鋼（鐵）水中，以防粉狀成份隨熱氣流飛逸而影響使用效果。
2.2.3 鐵神一號凈化劑在球（蠕）墨鑄鐵中的使用方法
(1) 放置順序
先將計算并稱好的鐵神一號凈化劑裝入小編織袋內(nèi)備用。使用時，在球（蠕）化包內(nèi)依次放入：球化劑（蠕化劑）、裝有鐵神一號凈化劑的小編織袋、硅鐵、鐵屑、覆蓋劑。之后按原工藝進(jìn)行球（蠕）化處理。
特別說明：由于鐵神一號凈化劑是一種十分優(yōu)良的長效孕育劑，這時加入的硅鐵，只需滿足鐵水終硅含量即可。
(2) 攪拌扒渣
球（蠕）化完畢后，應(yīng)使用“扒渣棍”在鐵水表層內(nèi)來回推擋，同時反復(fù)將浮渣壓入鐵水100mm—200mm。攪拌2～3分鐘，在不影響澆注溫度的前提下，盡可能延長靜置時間，經(jīng)多次扒渣，直至扒凈浮渣后澆注。
3 現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)優(yōu)勢
鑄造實踐證明：現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)可以使鐵水的純凈度達(dá)到根本的改善，是獲得純潔鐵水的有效手段。鐵水內(nèi)部各種有害氣體和各種非金屬夾雜物數(shù)量的減少，晶粒的細(xì)化，必然會帶來鑄鐵內(nèi)部組織優(yōu)化組合和鑄鐵綜合性能質(zhì)的飛躍。到底會帶來哪些變化，需進(jìn)行大量的實驗論證，現(xiàn)在尚無定論。下面幾個顯著的變化，希望引起鑄造界的高度關(guān)注。
(1) 經(jīng)鐵神一號凈化劑處理的灰鐵試棒，延伸率為0.28%。
(2) 經(jīng)鐵神一號凈化劑處理的灰鐵件,可以使用低碳鋼焊條在常溫下進(jìn)行焊補(bǔ)[6]。
(3) 經(jīng)鐵神一號凈化劑處理的鉻銅耐磨鑄鐵的耐磨性能與鉻鉬銅耐磨鑄鐵的耐磨性能相當(dāng)。
上述變化，主要來自于使用了現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)而獲得的純凈鐵水。這些變化，對近百年來存在于鑄造界中的“鑄造用鐵水不需要很干凈”這個觀念是一個挑戰(zhàn)；上述變化，使我們認(rèn)識到，使用純凈鐵水，不但能夠減少各種鑄造缺陷，提高鑄件產(chǎn)品質(zhì)量，還有可能產(chǎn)生意想不到的結(jié)果；上述變化，給鑄造界提出了一個共同的后續(xù)課題：如何進(jìn)一步用好鐵神一號凈化劑強(qiáng)烈凈化鐵水和強(qiáng)烈細(xì)化晶粒這兩個特點(diǎn)，改善和提高鑄件產(chǎn)品質(zhì)量，增加企業(yè)利潤；進(jìn)一步用好鐵神一號凈化劑上述兩個特點(diǎn)后，能否產(chǎn)生新的鑄鐵材料？仁者見仁，智者見智。這個后續(xù)課題，可能蘊(yùn)藏著新的商機(jī)。
4 使用現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，降低鑄造成本，增加企業(yè)利潤
由于使用現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，在對鐵水進(jìn)行長效孕育的同時，可以強(qiáng)烈地凈化鐵水，細(xì)化晶粒，從而大幅度提高鐵水綜合質(zhì)量，所以在爐料配置中，可以使用較低牌號的新生鐵，可以較大量地使用回爐料，尤其可以使用低質(zhì)量甚至極低質(zhì)量的廢鐵爐料，使?fàn)t料成本大幅度下降，從而增加企業(yè)利潤。
使用低牌號新生鐵和低級廢鐵爐料后，是否可以保證鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量呢？答案是肯定的。這是充分發(fā)揮了鐵神一號凈化劑長效孕育作用，對鐵水強(qiáng)烈的凈化作用和明顯細(xì)化晶粒作用等綜合作用的結(jié)果。
四川省都江堰市金星鋼鐵助劑研究所于2004年研究成功、宣傳推廣鐵神一號凈化劑，2005年提出鐵水凈化理論，現(xiàn)在又完整地總結(jié)并推廣現(xiàn)代鐵水凈化技術(shù)，目的在于使鑄造界認(rèn)識到，只有使用純凈鐵水，才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的鑄件產(chǎn)品，才能增加鑄造企業(yè)的利潤，才能使鑄造企業(yè)在殘酷的市場競爭中，立于不敗之地。
參考文獻(xiàn)
1 中國機(jī)械工程學(xué)會鑄造分會．鑄造手冊(第1章) ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：5～6
2 中國機(jī)械工程學(xué)會鑄造分會．鑄造手冊(第4章) ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：245～246
3 張鑒．爐外精煉的理論與實踐．北京.冶金工業(yè)出版社，2004(9)第三次印刷，350
4 [日]木尾 岡博幸，李宏．爐外精煉—向多品種、高質(zhì)量鋼大生產(chǎn)的挑戰(zhàn).北京.冶金工業(yè)出版社，2002(6)，121
5 張武城，李傳軾．鑄造熔煉技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.12，92
6 蔣祖濱．新型孕育劑,為用戶創(chuàng)造新增利潤．第5屆中華鑄造技術(shù)交流論文集，第5屆中國鑄造科工貿(mào)大會·張家界，2005，106～109
7 蔣祖濱，劉金海，曾大本．鐵神一號凈化劑對灰鑄鐵組織和力學(xué)性能的影響．鑄造技術(shù)，2006(3)：234～236
8 蔣祖濱，劉金海，曾大本．鐵神一號凈化劑對球墨鑄鐵組織和力學(xué)性能的影響．試驗報告，6～10，（www.87jgb.cn）
9 陳啟明．鐵神一號凈化劑在建成(撫順)鑄管及配件有限公司使用情況的介紹．(www.87jgb.cn
 
鐵神一號凈化劑凈化孕育前后的鑄鋼件樣品 鐵神一號凈化劑凈化孕育前后的鑄鋼件樣品
使用與未使用鐵神一號凈化劑的對比
經(jīng)鐵神一號凈化劑處理后的灰鑄鐵，焊接性能得到了極大的提高，可以使用422焊接和焊補(bǔ)，并且可以加工。下面是在常溫下，使用422焊條焊接后的試樣。
 
 
 
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