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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,而且今後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。另一方麵,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後交貨,許多鑄造廠都要麵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,還有助於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、硫複合化合物就很少,鐵液對孕育處理的回應能力不夠,灰鑄鐵的組織中易於出現D型、E型石墨。  

切屑的表麵麵積大,而且表麵有氧化膜,在爐中配20~30%的切屑,可以使熔煉製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。  

關於鑄鐵切屑的利用,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,脫除水分和油脂後再用作爐料;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,其所得到的切屑是幹的,很便於直接回收利用。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製成團塊,作為爐料;也可以直接以鬆散的切屑裝爐。  

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。幹態壓製團塊、幹態鬆散切屑、含切削液的壓製團塊和含切削液的鬆散切屑,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,並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,汙染作業環境。如果隻用電爐配置的常規除塵係統排除這種煙氣,其中的油脂很容易堵塞除塵係統的濾布,因此。必須有相應的防範措施。  

焙燒的溫度一般為300℃~450℃。焙燒的目的是烘幹水分、燒去油脂,但是、在焙燒後的冷卻過程中切屑的表麵易於氧化,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  

由於焙燒處理耗用的能量很多,而且還有切屑表麵氧化所帶來的問題,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、晾幹  

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、壓製團塊  

將鬆散的切屑用壓力機壓製成團塊,是應用很廣泛的預處理方式。  

壓製團塊時,切屑中不必加任何粘結劑。製成的團塊,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製後,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。如果鑄造廠自行壓製,切屑可按鑄鐵的品種分別壓塊、分別儲存,就更有利於準確配料,也有助於提高熔化效率、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,最後團塊中的切削液殘留量約2~3%。擠出的切削液可收集起來,經適當的處理後重複使用。  

二、衝天爐熔煉時切屑的利用  

用衝天爐熔煉鑄鐵時,爐料要經受強勁氣流的作用,因而不能直接利用鬆散的切屑。如將切屑壓製成團塊,則可當作回爐料或廢鋼使用,其用量基本上可不受製約。  

切屑團塊加入衝天爐後,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,並隨爐氣排出,對熔煉過程和鐵液質量都沒有影響。因此,用於衝天爐時,含有切削液的切屑可不經焙燒或其他脫濕處理,直接壓成團塊後作為裝爐材料。

三、感應電爐熔煉時切屑的利用

感應電爐熔煉時,壓製的切削團塊也非常適用。考慮爐料配比時,可視其等同於回爐料和廢鋼。  

由於爐內沒有強勁氣流的作用,也可直接將鬆散的切屑裝入爐內,因此,實際生產中多采用這種方式,感應電爐熔煉采用壓製團塊者較少。  

對於感應電爐,幹的鬆散切屑、含有切削液的濕鬆散切屑、幹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鬆散切屑或團塊。  

用經焙燒的幹切屑壓製的團塊,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製。  

用經焙燒的、鬆散的幹切屑時,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,將幹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於電爐容量的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%後,也不宜繼續加入切屑,因為此時液麵的攪拌作用不夠,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:  

切屑儲存鬥-螺旋定量器-刮板式提升機-焙燒爐(600~800℉,還原性氣氛) -冷卻-風送到爐前儲料鬥-螺旋給料器-卸料管(通過爐蓋中部)-爐內 用濕團塊時,隻能將其加在其他幹燥爐料的上麵,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鬆散的濕切屑。  

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、出鐵後又不保留鐵液,因而,爐料中配用切屑的自由度較大。可用經脫除切削液的鬆散切屑和團塊,也可用含切削液的鬆散切屑和團塊,但應采取處理油煙的措施。  

采用團塊時,其用量可不限製,裝料的方式也可比照一般的回爐和廢鋼處理。  

采用鬆散切屑時,如裝料時將切屑置於爐底部,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,切屑不易浸沒於鐵液中。最好與回爐料、廢鋼混裝於爐膛中部,使切屑填充在回爐料、廢鋼之間的空隙中。  

一般情況下,鬆散切屑的用量,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,並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。