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正確地利用鑄鐵切屑是值得重視的課題

作者:泰州水冶新材料科技有限公司

當前,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發展的重要因素。另一方面,近年來我國很多鑄造廠都已配置加工設備,大多數鑄件都經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,不僅可以實現物料的循環利用,節約資源,降低生產成本,在用感應電爐熔煉的條件下,還有助于改善灰鑄鐵的冶金質量。  

用感應電爐熔煉灰鑄鐵時,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、硫復合化合物就很少,鐵液對孕育處理的回應能力不夠,灰鑄鐵的組織中易于出現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量。這一觀點,已由國內外許多鑄造廠的實際經驗所證實。  

關于鑄鐵切屑的利用,此處簡略地介紹以下三點。

一、切屑的預處理  

含切削液的鑄鐵切屑,可以先經焙燒處理或離心處理,脫除水分和油脂后再用作爐料;也可以不經焙燒處理,直接以含有切削液的濕切屑作為爐料。  

當然,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。這樣的切屑應嚴格與含切削液的切屑分開,單獨存放。  

鑄鐵切屑可以預先用壓力機壓制成團塊,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不同而異。干態壓制團塊、干態松散切屑、含切削液的壓制團塊和含切削液的松散切屑,都應根據設備的具體情況規定相應的裝料作業工藝,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,就會導致鐵液中的氣體含量增高,不僅影響鑄件質量,而且熔煉過程中氣體還會向爐襯內擴散,并有可能導致感應線圈損壞。  

同時,使用未經脫除水分和油脂的切屑裝爐,會產生大量含油的煙氣,污染作業環境。如果只用電爐配置的常規除塵系統排除這種煙氣,其中的油脂很容易堵塞除塵系統的濾布,因此。必須有相應的防范措施。  

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,從而導致熔煉過程中爐內渣量增加。因此,最好使焙燒爐內保持還原性氣氛。  

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處理濕切屑。據報道,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有所考慮,但究竟比未經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、壓制團塊  

將松散的切屑用壓力機壓制成團塊,是應用很廣泛的預處理方式。  

壓制團塊時,切屑中不必加任何粘結劑。制成的團塊,如經多次轉運,可能會有少量碎屑脫落,但不影響其使用效果。  

鑄鐵切屑經壓力機壓制后,其容重大致與廢鋼、鐵相當,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,就更有利于準確配料,也有助于提高熔化效率、改善鑄件質量。  

用壓力機將未經焙燒、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,最后團塊中的切削液殘留量約2~3%。擠出的切削液可收集起來,經適當的處理后重復使用。  

二、沖天爐熔煉時切屑的利用  

用沖天爐熔煉鑄鐵時,爐料要經受強勁氣流的作用,因而不能直接利用松散的切屑。如將切屑壓制成團塊,則可當作回爐料或廢鋼使用,其用量基本上可不受制約。  

切屑團塊加入沖天爐后,進入熔化帶前,要先經過一段預熱階段,采用殘留有少量切削液的團塊,其中的水分和油脂都可在預熱過程中脫除,并隨爐氣排出,對熔煉過程和鐵液質量都沒有影響。因此,用于沖天爐時,含有切削液的切屑可不經焙燒或其他脫濕處理,直接壓成團塊后作為裝爐材料。

三、感應電爐熔煉時切屑的利用

感應電爐熔煉時,壓制的切削團塊也非常適用??紤]爐料配比時,可視其等同于回爐料和廢鋼。  

由于爐內沒有強勁氣流的作用,也可直接將松散的切屑裝入爐內,因此,實際生產中多采用這種方式,感應電爐熔煉采用壓制團塊者較少。  

對于感應電爐,干的松散切屑、含有切削液的濕松散切屑、干的切屑團塊和濕切屑團塊都可應用,但采用不同狀態的切屑時,都必須嚴格遵守相應的裝料工藝。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、工頻感應電爐  

無論是熔溝式工頻感應電爐或無心工頻感應電爐,出鐵時爐內都保留有部分鐵液,再次裝入爐料時,不能先加入含有切削液的松散切屑或團塊。  

用經焙燒的干切屑壓制的團塊,可直接加入爐內保留的鐵液中,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。  

用經焙燒的、松散的干切屑時,如采用連續加料方式,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換的作用。爐內鐵液量超過電爐容量的80%后,也不宜繼續加入切屑,因為此時液面的攪拌作用不夠,切屑不易熔入鐵液。  

美國Allis-Chalmers公司,感應電爐熔煉設備中利用切屑的裝置要點如下:  

切屑儲存斗-螺旋定量器-刮板式提升機-焙燒爐(600~800℉,還原性氣氛) -冷卻-風送到爐前儲料斗-螺旋給料器-卸料管(通過爐蓋中部)-爐內 用濕團塊時,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。  

工頻感應電爐不宜采用松散的濕切屑。  

2、中頻感應電爐  

無心中頻感應電爐中,既沒有強勁的氣流,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??捎媒浢摮邢饕旱乃缮⑶行己蛨F塊,也可用含切削液的松散切屑和團塊,但應采取處理油煙的措施。  

采用團塊時,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,往往導致爐內渣量增多,并使電爐的熔化率降低。如果對切屑的預處理得當(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。


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