电炉在灰铸铁和球墨铸铁铸造中的应用及注意事项

1. 电炉在灰铁铸造中的应用

灰铸铁是最常见的铸铁类型，广泛用于铸造发动机缸体、机床床身、管道和阀门等部件。电炉通常用于熔化灰铁，特别是中频感应炉和电弧炉。

(1) 灰铸铁的熔炼过程

使用电炉熔化灰铁时，温度控制至关重要。熔化过程包括以下步骤：

• 炉料装料：将铁矿石、废铁及合金元素（如硅、锰、铬、铜等）装入炉内。为了保持灰铁中的低碳含量，废钢或铁屑通常与合金金属混合。

• 加热熔化：电弧炉或中频感应炉加热材料使其熔化。熔化过程中温度控制非常重要。温度过高会导致碳含量过多，而温度过低则会导致铸件脆弱。

• 添加合金元素：在熔炼过程中，添加硅、锰、镍等合金元素，以提高耐磨性、耐腐蚀性等性能。

• 炉渣控制：熔化过程中产生的熔渣需要定期清除。炉渣含有杂质，会影响熔融金属的纯度和合金成分。

(2) 电炉熔炼灰铁的优点

• 精确的温度控制：电炉提供精确的温度控制，确保熔化过程保持在理想范围内，避免过热或冷却问题。

• 合金成分的控制：电炉可以精确控制灰铸铁的成分，确保其满足所需的机械性能。

• 提高熔化效率：中频感应炉加热迅速，减少热量损失，提高生产效率。

(3) 防范措施

• 温度控制：灰铸铁的熔化温度一般在1400℃至1450℃之间。温度过高可能会导致碳过剩，从而对铸件的质量和性能产生负面影响。准确控制炉子功率和时间是必要的。

• 炉料的选择与准备：炉料应清洁、无杂质。废钢和合金元素的选择应确保适当的化学成分，防止对熔化过程产生任何影响。

• 氧化和合金损失：在高温熔化过程中，熔融金属可能与氧气发生反应，形成氧化铁，导致材料损失和浪费。因此，控制炉内气氛至关重要。

• 清理炉渣：炉渣应及时清理，防止污染金属液，影响铸件质量。

2. 电炉在球墨铸铁铸造中的应用

球墨铸铁（也称为球墨铸铁）是一种石墨呈球形存在的铸铁，具有优异的强度、韧性和耐磨性。球墨铸铁广泛用于汽车发动机零件、车轮、机械零件等部件。

(1) 球墨铸铁的熔炼过程

电炉在球墨铸铁的熔化中起着关键作用，特别是中频感应炉和电弧炉。熔化过程包括以下步骤：

• 炉料的制备：与灰铁类似，球墨铸铁的熔炼需要使用废钢、合金元素和镁合金。镁是促进石墨从片状向球状转变的关键元素。

• 熔化和加热：将炉料放入电炉中，用电弧炉或中频感应炉将其加热至1500℃～1600℃左右。添加镁期间，温度控制尤其重要。

• 添加镁合金：在熔化过程中添加镁合金，促进石墨从片状转变为球状。必须严格控制镁的添加时机和用量。镁加入后，温度保持在规定范围内，以保证镁与铁水充分反应。

• 温度和成分调整：调整炉温和成分，确保镁合金完全溶解，碳含量保持在所需范围内。还可以添加其他合金元素，例如硅、锰和铝，以满足性能要求。

• 倒入模具中：然后将熔融的球墨铸铁倒入模具中进行铸造。

(2) 电炉熔炼球墨铸铁的优点

• 石墨形状的控制：电炉可以精确控制镁的熔化温度和添加时间，确保铁中的石墨形成球形，从而显着提高机械性能。

• 合金成分的精确控制：电炉可以精确控制球墨铸铁的化学成分，特别是碳、硅、镁等元素，确保产品质量稳定。

• 提高生产效率：与传统高炉相比，电炉熔炼速度更快、效率更高，减少能耗，降低生产成本。

(3) 防范措施

• 镁添加量的控制：添加镁的量、时机和方法很关键。镁过多或过少都会导致石墨形成不当，从而损害铸件的强度和韧性。镁的添加量必须精确控制和计算。

• 温度控制：球墨铸铁的熔化温度一般在 1500°C 至 1600°C 之间。如果温度过高或过低，都会影响合金分布和铸件质量。

• 炉内气氛控制：为防止氧化和脱碳，必须严格控制电炉内气氛，避免铁水氧化和含碳量过低。

• 炉料的选择及处理：保证炉料的质量，特别是废钢和合金元素，不能有杂质，以免影响球墨铸铁的质量。

• 及时清理炉渣：熔炼过程中应定期清理炉渣，防止影响熔液温度和质量。