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預處理劑及增碳劑在鑄鐵全廢鋼熔煉中的應用
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        鑄造熔煉用原材料的生產基本上都是高耗能、高汙染行業,隨著對環境保護的日益重視,許多不符合排放標準的高爐煉鐵、煉鋼企業被相繼淘汰或限定產能,直接導致生鐵價格的上漲,煉鋼企業對裝備製造業產生的大量廢鋼收購量降低,也導致廢鋼的價格相對降低,但鑄造原材料的整體價格還在不斷的攀升,同時鑄件價格很難同步上漲,即使有上漲的可能也是小幅度的、滯後的上漲,因此很多鑄造企業不僅麵臨著巨大的環保投入,而且還麵臨著成本不斷上漲的雙重壓力,agingames遊戲平台鑄造材料公司作為集生產、銷售及技術服務為一體的專業鑄造原材料供應商,在全國各地的服務過程中深感鑄造企業麵臨的困境,本著雙贏的理念,與國內幾家大型鑄造企業(浙江、江蘇、河北)一起進行鑄鐵全廢鋼熔煉試生產,從終的金相、性能測試結果看都達到甚至超過原來高生鐵比例的傳統熔煉方式,由於預處理劑的使用,降低了鐵水的收縮傾向,全麵地改善了鐵水的質量,同時也提高了鑄件的加工性能,目前該幾家企業已經全部實現了全廢鋼熔煉的生產,由於廢鋼的大量使用,取消了生鐵,從而大大的降低了成本,經濟效益可觀。

一:成本分析
1.目前原材料價格(元/噸)
生鐵Q10(Z14) 廢鋼 回爐鐵 增碳劑 預處理劑 75%矽鐵 65%錳鐵
3300(3250) 2000 2000 5000 6500 6200 6200

案例一:QT400-12(浙江衢州某企業)
1.QT400—12目標成分(%)

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

2.生鐵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.agingames遊戲平台公司增碳劑、預處理劑主要成分(%)
元素 C Si         S
增碳劑 >98 ―― ―― ―― ―― ―― <0.05
預處理劑 23-25 63-65 ―― ―― ―― ―― 極微量

4.廢鋼參考成分(%)
元素 C Si Mn P S    
含量 0.1 0.25 0.4 <0.04 <0.02  

5.配料依據說明:本案例以一噸鐵水計算
        (1)agingames遊戲平台球化劑加入量為1.3%,其中Si含量為42%。(2)agingames遊戲平台孕育劑加入量為0.7%,其中Si含量為70-72%,包括球化劑覆蓋、隨流衝入及瞬時孕育量。(3)增碳劑加入量為2.8%,吸收率為90-92%,計算時取90%。(4)預處理劑加入量為1%,上述表中的含量計算時取中間值即C:24%,Si:64%,實踐中按此數值計算可忽略吸收率問題。(5)75%Si-Fe加入量為0。(6)65%Mn-Fe加入量為0。(7)P和S在此成本計算時忽略。(8)特別說明:鑄造企業出品率+廢品率一般會產生20—30%的回爐料,所謂全廢鋼熔煉,應該是限度使用廢鋼,但必須考慮回爐鐵的自循環,因此廢鋼回爐鐵配比各占75%及25%,企業可以根據自身產品特點決定回爐鐵的占比。(8)熔煉過程其它元素燒損暫忽略,以原鐵水光譜(或碳矽儀)取樣後進行調節。

6.全廢鋼(含少量回爐鐵)配比如下(一噸):
原材料 廢鋼 回爐鐵 增碳劑 預處理劑 75%Si-Fe 65%Mn-Fe 球化劑 孕育劑
比例% 75 25 2.8 1 0 0 1.3 0.7
重量Kg 750 250 28 10 0 0 13 7
價格元 1500 500 140 65 0 0  
        前六項總金額合計:2205元
        附:成分驗證如下:
        (1)C%=廢鋼C+回爐鐵C+增碳劑C+預處理劑C=0.1%*75%+3.7%*25%+98%*90%*2.8%+24%*1%=3.71%
        (2)Si%=廢鋼Si +回爐鐵Si+預處理劑Si+球化劑Si+孕育劑Si=0.25%*75%+2.5%*25%+64%*1%+42%*1.3%+70%*0.7%=2.5%
        (3)Mn%=廢鋼Mn +回爐鐵Mn=0.4%*75%+0.3%*25%=0.375%

7.該公司傳統配料比例如下(一噸):
原材料 生鐵 回爐鐵 廢鋼 增碳劑 75%Si-Fe 65%Mn-Fe 球化劑 孕育劑
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
價格元 2145 400 300 12.5 24.8 0  
        前六項總金額合計:2882.3元
        附:成分驗證略。

8.總結:
        節約成本677元/噸,我公司工程技術人員與該公司技術中心一起先後在0.5噸、3噸及5噸中頻電爐上進行多次試製,都取得滿意的結果,目前該公司已全麵推行全廢鋼熔煉球鐵(包括灰鑄鐵)技術,附圖一為0.5噸電爐試驗金相及性能報告(試樣取自澆注完成後的剩餘鐵水),從上述配料對比可以看出成本會大幅度降低。

●案例二:HT250(江蘇揚州某企業)
1.HT250目標成分(%)

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

2.生鐵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.全廢鋼(含少量回爐鐵)配比如下(一噸):
原材料 廢鋼 回爐鐵 增碳劑 預處理劑 75%Si-Fe 65%Mn-Fe 孕育劑
比例% 75 25 2.4 1 0.35 0.7 0.4
重量Kg 750 250 24 10 3.5 7 4
價格元 1500 500 120 65 21.7 43.4

       
 前六項總金額合計:2250.1元
        附:成分驗證如下:
        (1)C%=廢鋼C+回爐鐵C+增碳劑C+預處理劑C=0.1%*75%+3.2%*25%+98%*90%*2.4%+24%*1%=3.23%
        (2)Si%=廢鋼Si +回爐鐵Si+預處理劑Si+75%Si-Fe Si+孕育劑Si=0.25%*75%+1.8%*25%+64%*1%+70%*0.35%+70%*0.4%=1.8%
        (3)Mn%=廢鋼Mn +回爐鐵+Mn+65%Mn-Fe =0.4%*75%+0.3%*25%+65%*0.7%=0.83%

4.該公司傳統配料比例如下(一噸):
原材料 生鐵 回爐鐵 廢鋼 增碳劑 75%Si-Fe 65%Mn-Fe 孕育劑
比例% 50 35 15 0 0.6 0.4 0.4
重量Kg 500 350 150 0 6 4 4
價格元 1625 700 300 0 37.2 24.8
前六項總金額合計:2687元
附:成分驗證略。

5.總結:
        節約成本437元/噸,該公司共有四台一噸電爐,主要澆注灰鐵件,從下午一點一直工作至次日早上八點,從以上對比的成本看,其成本得到大幅下降,而且金相組織中的A型石墨均高出原來傳統配比,同樣化學成分所對應的抗拉強度也比傳統配比高出近10%,目前已該熔煉方式已經全麵推廣。

二:預處理劑及增碳劑加入方法
        關於增碳劑的加入方法,介紹的資料相當多,但都屬於純理論上的指導,忽視了電爐熔化強度、爐料塊度及潔淨度的因素,因此agingames遊戲平台根據不同廠家的具體情況總結出以下規律,供參考:
        (1)避免增碳劑直接觸碰爐底,加入增碳劑前可先加入一層碎鐵或回爐鐵屑。
        (2)爐能在1.5小時以內熔化結束的,功率配置較為合適,電爐往往具有較強的電磁攪拌力,增碳劑可以分2-3次逐層加入,但必須處於爐體中下部,很多公司由於電爐功率配置問題,有的甚至爐要兩個小時或更長時間,此種電爐的電磁攪拌力很弱,建議一次性加入或分兩層加入,盡可能靠近爐底。
        (3)增碳劑加入時盡可能選用合適塊度的爐料壓住,爐料越密集越好,以看不見增碳劑為宜。
        (4)加入增碳劑時避免使用長條狀廢鋼豎直插入,一旦鐵水造渣,部分增碳劑會上浮,降低吸收率。
        (5)覆蓋增碳劑的爐料盡可能潔淨,塊度超大、鏽蝕及粘砂嚴重等不合格爐料盡可能熔化後期加入。
        (6)增碳劑的吸收率在低矽的情況下較為理想,因此預處理劑的加入選擇在增碳劑絕大部分都被鐵液包裹後加入,以全部爐料熔化後看不到預處理劑上浮現象為宜,當然預處理劑加入時也必須有意識地加強覆蓋,如果爐鐵水需要熱包,可以預留5-10Kg預處理劑放在包底,這對於細化石墨相當有好處,75%Si-Fe加入。
        (7)agingames遊戲平台公司的增碳劑為石墨化增碳劑,實踐中其吸收率均穩定在90-95%之間,如果出現吸收率低於90%,可能的因素是加入方式有問題,每個單位情況不同,建議用戶自行跟蹤加入方式,以穩定吸收率,由於增碳劑品種較多,廢鋼中S的含量並不高,因此灰鑄鐵的生產可以選擇S含量高一點的增碳劑,經濟性會更好。預處理劑成分也較為穩定,加入量以0.5-1%鐵水重量為宜,配料時推薦值為:Si含量:63-65% C含量:23-25%,可以取中間值,無需考慮燒損。附圖二為預處理劑功能介紹附圖一

附圖二
 
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