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冶煉硅鐵用焦炭作還原劑,使較易增碳的自焙電極,采用焦炭磚砌筑出鐵口和流鐵槽,有時用石墨粉涂錠模,使用炭質樣勺取液體樣等等。鑄鐵是現(xiàn)代產業(yè)中一種重要的金屬材料,它比鋼便宜,輕易熔化冶煉,具有優(yōu)良的鑄造性能和比鋼好得多的搞震能力,特別是球墨鑄鐵,其機械性能達到或接近鋼的機械性能。總之,冶煉硅鐵從爐內反應直到出鐵,澆注過程中,與碳接觸的機會顯然很多。但是,硅鐵的含碳量卻低于0.1%,一般為0.05%~0.07%。
我們以知硅鐵是硅和鐵組成的合金。對硅石粒度也有要求,粒度過大,反應速度減慢,粒度過小或粉末多,會影響料面的透氣性。體積相同的兩塊硅鐵,其中含硅量越多,即含鐵量越少的就越輕;反之,含硅量越少,即含鐵量越多就越重。由此可知,硅鐵中含硅量越多,其比重越?。环粗?,含硅量越少,其比重越大。這樣,根據(jù)比重多少,就可知硅鐵中的含硅量。
什么樣的硅石適于冶煉硅鐵?
硅石中的氧化鈣﹙CaO﹚和氧化鎂﹙MgO﹚含量較高,冶煉時就會增加渣量,并侵蝕出鐵口,為此要求硅石中氧化鈣和氧化鎂含量之和小于1%。料面火焰呈藍色,并且為弱無力:爐料中過剩的焦炭,發(fā)生燃燒反應,這種火焰是藍色的,并且為弱無力。硅石加入爐內預熱時均有不同程度的爆裂,這是因二氧化硅晶格變化時體積膨脹造成的,不同產地的硅石,其爆裂程度不同。
受熱后爆裂程度較大的硅石,在冶煉時會惡化料面的透氣性,造成爐況變壞。當空氣中的水分滲入鐵錠內的裂縫后與聚集在晶粒間界的磷化物反應,生成有毒的PH3和AsH3氣體,使晶粒間界遭到徹底破壞,也是硅鐵粉化的另一因素。因此。要求硅石在高溫下,應具有一定熱穩(wěn)定性。大硅鐵礦熱爐溫度較高,硅石更易早期爆裂,因此要用質量好些硅石,選礦源時要把硅石先做爐內試驗,再確定是否能用。小爐子用的硅石,可因地制宜,適當酌情降低質量要求。
什么樣的焦炭適于冶煉硅鐵?
冶煉硅鐵焦炭是主要原料,它又是冶煉硅鐵的還原劑,所以要求焦炭內的固定碳的含量越高越好,要大于84%,同時要求焦炭灰分要低。在鑄鐵中加進一定量的硅鐵能阻止鐵中形成碳化物、促進石墨的析出和球化,因而在球墨鑄鐵生產中,硅鐵是一種重要的孕育劑和球化劑。因焦炭灰分含量高時,渣量增加,由于灰分內含60%左右的三氧化二鋁,造成爐渣粘不易排除。此外,灰分高的焦炭加入爐內易使料面燒結,影響透氣性。
焦炭中的碳大部分是以固定碳形式存在,但也有少部分的碳是以碳氫化合物形式存在。硅石中的含硫量,由于冶煉過程中硫﹙S﹚和硅﹙Si﹚形成硫化硅,如SiS、SiS2等化合物,這些化合物在高溫下易揮發(fā)跑掉,因此對硅石含硫量不作要求。這部分碳氫化合物在高溫下即揮發(fā)跑掉,所以要焦炭的揮發(fā)分含量不大于2%。除對焦炭有化學成分要求外,對其物理性能也有要求。焦炭高溫下電阻越大,電極插入爐料越深,有助于提高爐溫,從而擴大坩堝。
澆注75硅鐵之后,在凝固過程中,尤其在鐵水溫度高的情況下,鐵錠內部未凝固的液體突出表面層而冒出,這種現(xiàn)象叫冒瘤。硅鐵加入鑄鐵中可作球墨鑄鐵的孕育劑,且能阻止碳化物形成,促進石墨的析出和球化,改善鑄鐵性能。冒瘤鐵凝結在硅鐵的表面上,一般呈褐色,其含硅量多數(shù)較低,約為60~70%。硅鐵在澆注后冷凝時,由于液體合金表面和模壁、模底散熱較快,所以先由表面和模壁。
模底開始向內部凝固,合金凝固后,體積縮小,此時對錠內未凝固的液體產生壓力,當壓力達到一定大的程度,即液體合金反作用力大于外部壓力時,內部的液體合金便有表面凝固層薄弱的部位冒出,這樣便產生冒瘤鐵。
75硅鐵是由硅化鐵和自由硅所組成的合金。硅的熔點較高,冷凝時先凝固,硅化鐵的熔點較低,與空氣接觸被氧化,呈褐色。