當前,鑄造生鐵的價(jià)格居高不下,而且今后的價(jià)格走勢仍然看漲,這已成為影響我國鑄造行業(yè)發(fā)展的重要因素。另一方面,近年來(lái)我國很多鑄造廠(chǎng)都已配置加工設備,大多數鑄件都經(jīng)粗加工或全部加工后交貨,許多鑄造廠(chǎng)都要面對如何處理大量切屑的問(wèn)題。
正確地利用鑄鐵切屑,不僅可以實(shí)現物料的循環(huán)利用,節約資源,降低生產(chǎn)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(zhì)量。
用感應電爐熔煉灰鑄鐵時(shí),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(lái)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(zhì)量。這一觀(guān)點(diǎn),已由國內外許多鑄造廠(chǎng)的實(shí)際經(jīng)驗所證實(shí)。
關(guān)于鑄鐵切屑的利用,此處簡(jiǎn)略地介紹以下三點(diǎn)。
一、切屑的預處理
含切削液的鑄鐵切屑,可以先經(jīng)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(jīng)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(kāi),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(tài)不同而異。干態(tài)壓制團塊、干態(tài)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(yè)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(shí)切削液所帶進(jìn)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(huì )導致鐵液中的氣體含量增高,不僅影響鑄件質(zhì)量,而且熔煉過(guò)程中氣體還會(huì )向爐襯內擴散,并有可能導致感應線(xiàn)圈損壞。
同時(shí),使用未經(jīng)脫除水分和油脂的切屑裝爐,會(huì )產(chǎn)生大量含油的煙氣,污染作業(yè)環(huán)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(guò)程中切屑的表面易于氧化,從而導致熔煉過(guò)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(lái)的問(wèn)題,國外有些鑄造廠(chǎng)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(shí)對此也應有所考慮,但究竟比未經(jīng)處理的濕切屑好得多。
3、晾干
在場(chǎng)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(shí),切屑中不必加任何粘結劑。制成的團塊,如經(jīng)多次轉運,可能會(huì )有少量碎屑脫落,但不影響其使用效果。
鑄鐵切屑經(jīng)壓力機壓制后,其容重大致與廢鋼、鐵相當,熔化過(guò)程中的能耗也基本上相同。如果鑄造廠(chǎng)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(zhì)量。
用壓力機將未經(jīng)焙燒、也未采取其他脫濕措施的切屑壓成塊時(shí),可同時(shí)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(lái),經(jīng)適當的處理后重復使用。
二、沖天爐熔煉時(shí)切屑的利用
用沖天爐熔煉鑄鐵時(shí),爐料要經(jīng)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(jìn)入熔化帶前,要先經(jīng)過(guò)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(guò)程中脫除,并隨爐氣排出,對熔煉過(guò)程和鐵液質(zhì)量都沒(méi)有影響。因此,用于沖天爐時(shí),含有切削液的切屑可不經(jīng)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(shí)切屑的利用
感應電爐熔煉時(shí),壓制的切削團塊也非常適用??紤]爐料配比時(shí),可視其等同于回爐料和廢鋼。
由于爐內沒(méi)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(shí)際生產(chǎn)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(tài)的切屑時(shí),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(wú)論是熔溝式工頻感應電爐或無(wú)心工頻感應電爐,出鐵時(shí)爐內都保留有部分鐵液,再次裝入爐料時(shí),不能先加入含有切削液的松散切屑或團塊。
用經(jīng)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(shí)加入,其在爐料中所占的比也不必限制。
用經(jīng)焙燒的、松散的干切屑時(shí),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(guò)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(kāi)始給料時(shí),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(guò)電爐容量的80%后,也不宜繼續加入切屑,因為此時(shí)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(diǎn)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(fēng)送到爐前儲料斗-螺旋給料器-卸料管(通過(guò)爐蓋中部)-爐內 用濕團塊時(shí),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(wú)心中頻感應電爐中,既沒(méi)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?jīng)脫除切削液的松散切屑和團塊,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(shí),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(shí),如裝料時(shí)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(méi)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?tīng)t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(zhuān)用的給料裝置,用量也可以更多一些。