更新时间:2023-10-02 12:24
大多数炼镁厂所使用的主要消耗性设备是炼镁还原罐,其材质大多为ZG35Cr24Ni7SiN,由于这种材质的还原罐含有大量贵重的镍、钼、铬等元素,炉料价格昂贵,因此生产成本居高不下,为了降低生产成本,往往将废还原罐回收重熔,而简单的回收重熔会造成质量极不稳定,由于炼镁还原罐处于外部为1200℃左右的高温氧化火焰,内腔处于真空(10Pa)状态下,故进行周期性生产(每炉生产周期为8—12h)很容易造成严重的氧化腐蚀以及热强性下降,即高温状态下的强度下降,高温组织不稳定等,因此,作者就如何提高镁还原罐的使用寿命,炉料和旧罐回收重复熔炼的成分要求以及工艺作了一些研究探讨。
大多数炼镁厂所使用的主要消耗性设备是炼镁还原罐,其材质大多为ZG35Cr24Ni7SiN,由于这种材质的还原罐含有大量贵重的镍、钼、铬等元素,炉料价格昂贵,因此生产成本居高不下,为了降低生产成本,往往将废还原罐回收重熔,而简单的回收重熔会造成质量极不稳定,由于炼镁还原罐处于外部为1200℃左右的高温氧化火焰,内腔处于真空(10Pa)状态下,故进行周期性生产(每炉生产周期为8—12h)很容易造成严重的氧化腐蚀以及热强性下降,即高温状态下的强度下降,高温组织不稳定等,因此,作者就如何提高镁还原罐的使用寿命,炉料和旧罐回收重复熔炼的成分要求以及工艺作了一些研究探讨。
1.炉料的最佳化学成分设计
在深入掌握了还原罐的使用条件和其失效机理的基础上,结合国内外技术资料和我国资源的实际情况进行了比较全面地考虑,对基体金属和添加元素的设计,根据对耐热合金的要求,以Fe,Cr,Ni为基体金属,Mn,Mo,Si,C,N,Re等位可控制添加元素,其各种元素的添加量可根据常见合金元素对钢晶粒度的影响来确定,其影响程度如表1所示。
表1 合金元素对粒度的影响
在确定了基体金属和添加元素之后,还必须确定个组元的最佳含量,这是最重要的部分,实验采用L(3×3×2)型混合正交表的方法,钢水的熔炼在500公斤中频感应电炉中进行,每只还原罐的平均重量为500mg,共进行了12炉次的熔炼试验。通过对历次试样结果的分析,得出了最佳化学成分组成,如图表2所示
表2 化学成分组成(%)
在选用炉料的组成时,要满足一下几条基本原则:
1、要满足炉料成分的需求;
2、在满足成分要求的前提下尽量降低成本;
3、所铸造出的还原罐要能够回收重复使用;
4、应该考虑到市场的资源状况,对炉料的配方做适当的调整。因此炉料主要由废罐、废钢、废铁、铬铁、氮化铬、镍板、生铁、锰铁、钼铁、硅铁等组成。由于铬、锰、镍等耐热钢熔炼时所用的炉料较多,故常采用2~~3种回炉料,根据其化学成分的要求,由计算机对配料进行优化设计,计算出每种配料所需的重量。
2 熔炼的工艺方法
离心铸造的工艺参数主要包括合金的浇铸温度、铸型的温度、转速、浇铸速度、砂衬的材料种类与厚度、铸件的冷却速度、出型温度等,这些都会直接影响到铸件的质量,对还原罐的使用寿命起着至关重要的作用,通过多次试验,得出了比较理想的离心浇铸工艺方法。
2.1 工艺过程
2.1.1 准备工作
1. 预热型筒,在回转窑内将型筒预热,温度为150℃左右;
2. 清理型筒,将型筒放在离心机上,用压缩空气吹净桶内杂物,检查型筒状况良好方能使用;
3. 准备堵盘,将堵盘型砂混合均匀,平整密实的捣实在堵盘沟槽内,烘干后用锥销装紧与型筒的两端;
4. 检查浇包和过流槽。
2.1.2冶炼
1.炉料,根据化学成分的要求计算出各种配料的重量,准确秤取,误差为:m>40kg,±0.5kg;m≤40kg,±0.1kg。
2.将秤好的废钢、废罐、铬铁、镍板、钼铁等装入中频炉,仔细检查有关设备,确认能正常生产时方可送电,开始电功率较小,待电流冲击停止后,逐渐增大功率到合适的数值。
3.取炉前钢样,待钢水熔炼均匀,炉温大约是1600℃时,取样送化验室化验,炉前化验C,Cr,Ni;与此同时,加入硅铁、锰铁进行脱氧,然后加入氮化铬,根据化验结果调整成分,冶炼大约14分钟,温度达到1670±20℃,取炉后试样。
4.出钢,断开电源,准备出钢,在盛钢包内加一定数量的稀土(粒度≤15mm),钢水流入盛钢包内需镇静3~5分钟。
2.1.3 离心机准备
出炉断电时,开始启动离心机,2分钟后型筒转速达到900~950转,将装有(16~19kg)的石英砂的送砂管推进型筒,均匀旋转开始抛砂。
2.1.4 浇铸:1.将过流槽放置在型筒的浇铸位置,准备好挡渣绳结;2.浇铸开始缓慢给流,随后全部浇铸,大约30s内全部浇完。
2.1.5 出罐:型筒浇铸完毕后,继续旋转6分钟,然后离心机断电,待停稳后,打掉锥销,卸掉堵盘,用拔罐装置将镁还原罐缓缓拔出。并平稳的放置在干燥通风处冷却。
2.2 试验分析
作者对某厂直径339和直径350的炼镁还原罐产品进行了化学成分的分析,对其所铸炼镁还原罐的各种性能进行了检测并于美国hk40耐热合金进行比较,得出了如图表三所示的结果。
性能对比
通过生产发现,要想使还原罐产品得到最低的成本和最长的使用寿命,就必须有最佳的化学成分设计,严格控制合金的熔炼质量,合理的确定离心铸造工艺,正确规范炼镁操作工艺规程,通过対新的化学成分及工艺使用一年来的考察,证明其对降低生产成本,提高还原罐的质量,延长还原罐的使用寿命有明显的效果,还原罐的连续使用寿命最长可达3~~4个月,平均在两个月以上,由于该产品在熔炼过程中受到的影响因素较多,工艺较为复杂,因此生产时要随时检查各个工序,严格控制化学成分,以免发生意外。