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發熱保溫冒口覆蓋劑在合金鋼大齒輪鑄件上的應用

材質為ZG42SiMn的大齒輪,輪緣厚度19 mm,

鑄件重1 100 kg,設置4只 420 mm× 500 mm明冒

口,用冒口發熱覆蓋劑,加入量占冒口鋼液重的1.2%,

冒口補縮效率為30%,工藝出品率75%。

鋼液澆注后,每隔5 min用 6 mm鐵條插入冒口

中,直到粘不到鋼液為止,測得的凝固時間為165 min,

解剖冒口,冒口縮孔形狀如圖6所示[11]。

處理球墨鑄鐵時,用珍珠巖原礦粉作鐵水的覆蓋劑已被越來越多的鑄造車間所使用,但不能令人滿意的是,使用珍珠巖原礦粉極易粘包,在一定程度上影響了鐵水的球化效果。近來我們通過實驗,找到了一種防止珍珠巖粘包的辦法,具體做法是,在爐前球化處理時,每隔1～2包后,將稀土鎂合金放傳統的草木灰鐵水覆蓋劑在使用過程中,爐前煙塵很大,工作環境極為惡劣。聚渣、擋渣效果也不理想。珍珠巖鐵水覆蓋劑,雖改善了爐前工作環境,但粘包掛渣相當嚴重,給清理修復工作帶來困難。在生產實踐中,我們將珍珠巖和沖天爐煙塵進行混合處理,研制成了混合型珍珠巖-煙塵鐵水覆蓋劑,取得了聚渣、擋渣、保溫、遮光、環境污染少、粘包掛渣輕等綜合效果。

在鑄造生產中,往往對鐵水保溫覆蓋劑不夠重視。沿襲使用稻草灰作為鐵水保溫、集渣覆蓋材料,稻草灰結構松散,粘結強度差,不易扒渣,不能起到有效擋渣作用,而且當將稻草灰放到鐵水表面時,稻草灰會四處飛揚、污染作業環境、給操作工人健康帶來了不利影響。采用稻草灰,珍珠巖作鋼(鐵)水覆蓋劑已為人們所熟悉。筆者在某鄉辦鑄鋼廠協助工作時發現,紅木炭塊也可作覆蓋劑。該鑄鋼廠采用木柴烘烤鋼水包,烘好后剩下許多未燃盡的木柴——紅木炭,我們把它用作明冒口的覆蓋劑取代稻草灰,效果很好,明顯改善了冒口補縮作用,提高了鑄件質量。

將工業廢棄物進行二次綜合利用,開發高附加值產品的研究,是目前國內外普遍關注的前沿課題。本研究結合高爐渣和白云石尾礦的物理化學性質,進行了利用此兩種工業廢棄物配制堿性中間包覆蓋劑的研究。本研究以Ca O-Si O2-Mg O-Al2O3相圖和熱力學等知識為基礎,進行大量實驗室研究,對中間包覆蓋劑的各成分配比進行優化。確定的配比方案為:Mg O=15%、Ca O=38.18%、Si O2=31.82%,Al2O3和其他為15%(包括不低于5%的Ca F2),R=1.67。在此基礎上進行了覆蓋劑的實際配料,原料選用了某鋼鐵企業的高爐渣和經煅燒去除CO2的某礦山白云石尾礦為基料,輔料選用膨脹珍珠巖和螢石。配制得到的堿性中間包覆蓋劑兩種工業廢棄物的總占比高達89.61%。按照實際配料方案生產覆蓋劑,并對其保溫性能進行工業試驗。與另一種成熟的堿性中間包覆蓋劑相比,使用工業廢棄物配置的覆蓋劑在中間包鋼水保溫性能上無統計學差異,可進行實際工業應用。本實驗制品制備和生產成本要相對更加低廉,在性能相同的情況下比其他中間包覆蓋劑更有優勢。

過去,鑄件采用草木灰作覆蓋劑,澆注過程中由于擋渣不利,致使鑄件形成渣眼缺陷而報廢。鑄件的渣眼廢品占廢品總數的52%,為了降低成本,提高鑄件的成品率,我們采用了珍珠巖覆蓋劑。 鐵水表面采用草木灰覆蓋時,由于草木灰在鐵水表面分散,不能選用發電廠排放的廢料—粉煤灰,經過助熔、發泡、結構化和造粒等技術處理,研制成一種新的鑄鐵用覆蓋劑。它的各項工藝性能均能通過配方和加工進行調整。這是粉煤灰在鑄造業綜合利用的實踐。 針對鐵水覆蓋劑的性能要求和稻草灰、珍珠巖作為鐵水覆蓋劑存在的有關問題;在研究保溫、耐火材料熱物特性的基礎上,經工藝優化研制成AGB型鐵水聚渣、保溫覆蓋劑;通過生產現場驗證:AGB型覆蓋劑的聚渣、覆蓋和保溫性能優良,并有良好的經濟、社會與環境效益。