С 1960-х годов во всем мире произошли важные изменения в процессе плавки чугунной промышленности, и все больше и больше предприятий используют индукционные печи в качестве плавильного оборудования. Особенно после 1970-х годов было значительно улучшено электропитание бесцентровой индукционной печи промежуточной частоты, термический КПД расплавленного чугуна может достигать 70%, оборудование печи и используемые огнеупорные материалы также постоянно совершенствуются, поэтому его применение становится все более обширным. .
При выплавке чугуна в индукционной печи количество слитка чугуна в шихте постепенно уменьшается, а доля стального лома соответственно увеличивается, а легирующие элементы в стали отрицательно влияют на характеристики чугуна (особенно ковкий чугун) и даже становятся элементами загрязнения.
За последние 20 лет все виды стали развиваются в сторону тонкостенных, легких и закаленных, а область применения высокопрочной и низколегированной стали расширяется день ото дня. Примерно в 1980 году обычной сталью в основном была углеродистая сталь, а доля низколегированной стали составляла менее 20%. В 2005 г. доля низколегированной стали в обычной стали достигла примерно 50%, а то и выше. С точки зрения полного использования ресурсов, облегчения всех видов оборудования и прогресса технологий это, безусловно, хорошо, и эта тенденция сохранится в будущем, но увеличение таких легирующих элементов в стальном ломе принесло много трудных проблем чугунной промышленности, необходимо принять необходимые меры.
Кроме того, из-за повышенного спроса на стальной лом его источники, задействованные во всех сферах жизни, также неизбежны в смеси с некоторыми загрязняющими элементами, такими как свинец, алюминий, цинк и т. д.
В то же время с развитием промышленности и технического прогресса требования к качеству всех видов отливок с каждым днем возрастают. В настоящее время люди обращают больше внимания на спрос на высокопроизводительный ковкий чугун, толстое поперечное сечение, ферритный ковкий чугун увеличивается, постепенно популяризируются и применяются изотермические закалочные ковкие чугуны и вермикулярные чугуны. Все это необходимо для повышения чистоты чугунного материала, бремя, вызванное воздействием мешающих элементов, стало проблемой, с которой мы должны столкнуться, производство и применение чугуна высокой чистоты также стало в центре внимания литейной промышленности. .
Следует также отметить, что до сих пор потребление различных деталей из серого чугуна в различных странах мира все еще намного превышает потребление ковкого и вермикулярного чугуна вместе взятых. Кроме того, все чаще требуются внутреннее качество серого чугуна, тонкостенная отливка и постоянство качества продукции. Поэтому при выплавке серого чугуна все большее внимание уделяется рассмотрению возможности использования в качестве металлической шихты высокочистого чугуна.
В дополнение к традиционному древесноугольному чугуну, производимому в Швеции, первым производителем чугуна высокой чистоты является канадская компания Qit-Fer et Titane, расположенная в Сореле, Квебек, которая производит железную руду, богатую диоксидом титана, примерно в 1000 км к северо-востоку. Компания производит чугун высокой чистоты и титаносодержащие сплавы железа. QIT означает, по сути, квебекскую железную, титановую компанию.
Товарное наименование чугуна высокой чистоты, производимого компанией, называется «Sorelmetal», то есть чугун высокой чистоты для литья QIT. Производство Sorelmetal имеет более чем 50-летнюю историю. Сначала он широко применялся в автомобильной промышленности США и Канады. Позже он был продан в другие страны мира. Позже QIT основала компанию в юанях в Южной Африке, а также производила Sorelmetal.
Sorelmetal не выплавляется в доменной печи, он производится путем смешивания железной руды и антрацита в электродуговой печи, которая нагревается, а затем постепенно восстанавливается и плавится с использованием различной стабильности различных оксидов металлов, согласно книге QIT Suggestions for Ductile Iron. Производство. (Что касается метода производства Sorelmetal, автор и товарищ Цянь Ли провели краткое обсуждение, и мы считаем, что приведенное выше заявление компании QIT проблематично или, по крайней мере, неточно. С точки зрения химического состава Sorelmetal, он должен был окислиться.)
Чугун высокой чистоты можно получить путем окисления расплавленного чугуна в доменной печи. Ключевыми моментами получения чугуна высокой чистоты таким способом являются: расплавленный чугун доменной плавки продувают кислородом или воздухом и обрабатывают оксидированием. Благодаря окислительной обработке фосфор в растворе железа может быть значительно удален, часть десульфурации, в то же время также удаляются кремний, марганец, титан, ванадий, хром и другие легко окисляемые элементы, так что содержание различных примесей очень мало. Оборудование, используемое для очистки, может представлять собой конвертер, продувать его можно в отражательной печи или в большой бочке.
С конца 1970-х годов как Nippon Steel, так и Kobe Steel в Японии производят высокочистый чугун путем окисления. Сообщается также, что Россия и Бразилия начали использовать этот процесс для производства чугуна высокой чистоты.
В настоящее время в Китае также есть три отечественных производителя чугуна для доменной плавки, которые производят чугун высокой чистоты: компания baotong, расположенная в городе Чэндэ, провинция Хэбэй, использует окислительную очистку; Есть также производители, путем строгого контроля состава сырой железной руды производства чугуна высокой чистоты.
Чтобы удовлетворить потребности развития литейной промышленности Китая, Китайская литейная ассоциация сформулировала отраслевой стандарт «чугун высокой чистоты для использования в литейном производстве».
Следует особо отметить, что шлак, образующийся при выплавке высокочистого чугуна, является возобновляемым ресурсом, содержащим различные оксиды металлов. В зависимости от состава железной руды из нее могут быть извлечены тонкие и дорогие металлы. Например, железная руда qIT-fer et Titane USES для производства железа содержит значительное количество титана и максимально использует его. Если используемая железная руда содержит больше ванадия и титана, то шлак, образующийся при выплавке высокочистого чугуна, является сырьем для извлечения ванадия и титана, а доход от повторного использования шлака фактически не ниже величины чугун. Поэтому высокочистый чугун, производимый металлургическими заводами, при полном использовании ресурсов, цена которого не может быть очень высокой, в этом отношении также будет иметь преимущество.
Следует особо отметить, что в целях удовлетворения потребностей различных заказчиков ассортимент и качество чугуна высокой чистоты также постоянно развиваются. Здесь, согласно недавней исследовательской работе Kobe Steel, краткое введение дается следующим образом.
Чугун высокой чистоты, полученный простым методом окисления, нуждается в улучшении.
Чугун, использующий правовую систему оксида железа высокой чистоты в промышленности, имеет более чем 50-летнюю историю применения, из-за содержания фосфора, серы, легкого окисления титана, ванадия и различных элементов содержание очень низкое, может значительно уменьшить все виды легирующих элементов в стальном ломе и негативное влияние на качество мешающих элементов чугунных деталей сыграли важную роль в улучшении качества литья. Однако в процессе практического применения мы постепенно убедились, что он все еще имеет место. некоторые неудовлетворительные аспекты, которые нуждаются в постоянном совершенствовании и совершенствовании.
(1) Из-за эффекта сильного окисления содержание кремния очень низкое, слитки чугуна представляют собой белую ткань, в расплавленном чугуне углеродное ядро слишком мало, степень переохлаждения велика, эффект инбридинга не хорошо, литье легко производить структуру переохлаждения и дефекты усадки, особенно не способствует производству высококачественного тонкостенного серого чугуна.
(2) Хотя содержание различных мешающих элементов в этом виде высокочистого чугуна очень низкое, отклонение его углеродного эквивалента от точки эвтектики слишком велико, температура плавления высокая, а потребление энергии высокое при плавке в индукционная печь.
(3) Содержание кислорода и азота в этом высокочистом чугуне высокое, и после окислительной обработки чугун содержит больше неметаллических включений. Отливки, изготовленные в качестве основного сырья, чувствительны к дефектам газовых пузырей. Если в производственный процесс вовлечены другие факторы, они склонны к образованию дыр.
(4) Низкое содержание серы в качестве сырья для производства индукционной печи из серого чугуна, сложность модификации и обработки.
Уже проделана работа по улучшению чугуна высокой чистоты.
Для того, чтобы пользователи высокочистого чугуна получали больше преимуществ в улучшении качества продукции, снижении производственных затрат, экономии энергии и сокращении выбросов, Kobe Steel в последние годы провела много исследований по улучшению высокочистого чугуна и добился хороших результатов в следующих аспектах.
1. Улучшить содержание кремния в чугуне высокой чистоты.
После окисления повышают содержание кремния и раскисления расплавленного чугуна в доменной печи, чтобы его углеродный эквивалент был близок к эвтектическому составу, и проводят мероприятия по удалению азота. Это улучшение имеет следующие эффекты:
1) Температура плавления слитка чугуна снижается, и его можно использовать в качестве шихты индукционной печи, что позволяет снизить потребление энергии в процессе плавки;
2) Снижается степень переохлаждения чугуна. При производстве серого чугуна эффект модифицирования является хорошим, что способствует производству тонкостенных деталей;
3) ковкий чугун, используемый для изготовления, может улучшить удлинение и ударную вязкость;
4) Снижен шанс пористости отливки.
2. Обеспечить передельный чугун высокой чистоты с определенным содержанием серы для производства серого чугуна.
Содержание серы в расплавленном чугуне должно составлять 0.06 ~ 0.08%, чтобы обеспечить хороший эффект модифицирования. Обычной мерой является добавление FeS в печь. Однако в процессе плавки в электропечи сера этим процессом увеличивается, и выход серы нестабилен.
Для стабилизации эффекта модифицирования и обеспечения стабильного качества литья необходимо иметь определенное содержание серы в чугуне высокой чистоты. Конкретное содержание может быть согласовано в соответствии с требованиями заказчика.
3. Предусмотрена антикоррозионная обработка слитка чугуна.
При использовании печи в литейном цехе необходимо строго контролировать влажность шихты. На качество литейной продукции может повлиять, если слиток чугуна, поставляемый металлургическим заводом, образует на поверхности красную ржавчину из-за влаги при хранении и транспортировке и содержит кристаллизованную воду. Подавление красной ржавчины также является проблемой, заслуживающей внимания.
В процессе производства слитка чугуна в Kobe Steel слиток чугуна, который был сформирован, вынимают из формы при высокой температуре и помещают в специальное оборудование, чтобы на поверхности образовалась черная ржавчина без кристаллизационной воды, чтобы предотвратить это. от образования красной ржавчины в процессе хранения и транспортировки позже.
Перспектива применения чугуна высокой чистоты
В последние годы применение чугуна высокой чистоты в литейном производстве в некоторых промышленно развитых странах набирает обороты. Согласно опубликованным в Японии неполным статистическим данным: в 1997 году национальное потребление чугуна высокой чистоты составляло менее 20%; В 2002 году она увеличилась до 31%. Кроме того, по данным компании, Kobe Steel недавно продала около 60 процентов своего чугуна.
С постоянным улучшением качества чугуна высокой чистоты количество сортов постепенно увеличивается, цена не будет очень высокой и может адаптироваться к требованиям различных клиентов, перспективы его применения очень оптимистичны.
Некоторые люди в Японии считают, что использование индукционных печей для выплавки чугуна на предприятиях, доля чугуна высокой чистоты в шихте будет продолжать расти, в будущем возможно только очень небольшое количество высококачественного лома. сталь для регулировки содержания углерода и возвратного заряда, а также чугун высокой чистоты в качестве основного бремени. Таким образом, литейным предприятиям будет очень полезно улучшить качество продукции и снизить производственные затраты.
