余 偉
(攀鋼鈦業(yè)公司, 四川 攀枝花 617063)
摘 要:對(duì)用冶煉高鈦渣的副產(chǎn)半鋼生產(chǎn)球墨鑄管的可行性進(jìn)行了研究。對(duì)副產(chǎn)半鋼的特性和球墨鑄管的市場(chǎng)、生產(chǎn)工藝進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:用冶煉高鈦渣的副產(chǎn)半鋼生產(chǎn)球墨鑄管在工藝上是可行的。
關(guān) 鍵 詞:副產(chǎn)半鋼;球墨鑄管;離心鑄管工藝;高鈦渣
由于離心球墨鑄管具有強(qiáng)度高、韌性好、耐壓抗震、安全可靠、耐腐蝕強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)(長(zhǎng)達(dá)50～70年)施工安裝方便等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于城市供排水和燃?xì)獾妮斔? 歐洲和日本還將球墨鑄管應(yīng)用到農(nóng)田灌溉用水的輸送。國(guó)內(nèi)外球墨鑄管其生產(chǎn)規(guī)模見表1 和表2 。法國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家, 用球墨鑄管作為供水管道占總供水管道的90 %以上, 中國(guó)臺(tái)灣達(dá)到99 %,中國(guó)大陸占50 %。
攀鋼在建的鈦渣工程預(yù)計(jì)2005年底投入生產(chǎn), 年產(chǎn)18萬(wàn)t 鈦渣和9萬(wàn)t 副產(chǎn)半鋼。將副產(chǎn)半鋼利用好是關(guān)系到鈦渣廠經(jīng)濟(jì)效益的重要問(wèn)題。
1 副產(chǎn)半鋼的特性
生產(chǎn)鈦渣采用的是電爐冶煉的工藝, 在高溫時(shí)用焦炭將鈦礦中的鐵還原出來(lái)并與鈦渣分離得到副產(chǎn)半鋼。
半鋼有如下的特點(diǎn):
(1) 碳含量低, 平均為2. 08 %, 需考慮鐵液增碳。
(2) 硫含量高, 硫平均為0. 261 %, 需要脫硫。
(3) 冶煉鈦渣的工藝決定了半鋼是間斷出爐。
半鋼的化學(xué)成分見表3 。
經(jīng)過(guò)增碳脫硫試驗(yàn)[1]可以將半鋼的S降低到0.0059 %以下,C可以增加到所需含量(如3.5 %)。
冶煉鈦渣時(shí)出爐的半鋼溫度是1650℃, 在鋼液包內(nèi)半鋼溫度1600℃;增碳、脫硫處理后鐵液溫度1500℃。此時(shí)半鋼的成分和溫度都達(dá)到了生產(chǎn)離心球墨鑄管所用鐵液要求。
2 球墨鑄管的生產(chǎn)工藝
2. 1 球墨鑄管的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介
離心球墨鑄鐵管是在20世紀(jì)60年代,由法國(guó)圣戈班集團(tuán)的穆松橋公司首先發(fā)明的,經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展已經(jīng)成熟。目前,離心球墨鑄鐵管成熟的生產(chǎn)方法有三種:水冷金屬型法、覆膜樹脂砂熱模法和內(nèi)噴涂料熱模法。由于覆膜樹脂砂熱模法對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,現(xiàn)在基本被內(nèi)噴涂料熱模法取代。ø1200mm以下離心球墨鑄管的生產(chǎn)大多是采用水冷金屬型法,過(guò)去曾采用覆膜樹脂砂熱模法的日本和中國(guó)臺(tái)灣, 現(xiàn)在也正向水冷金屬型過(guò)渡, 原因是這種方法具有高的生產(chǎn)率和良好的表面質(zhì)量。ø1200mm以上的多采用熱模法。
中國(guó)的新興鑄管公司在20世紀(jì)90年代末,已成功的采用內(nèi)噴涂料離心鑄造法生產(chǎn)出ø2200mm、長(zhǎng)度8000mm 的離心球墨鑄鐵管。目前,國(guó)內(nèi)離心球墨鑄管生產(chǎn)工藝是:沖天爐熔化鐵液(有的是高爐直接供應(yīng)鐵液),把鐵液儲(chǔ)存在保溫爐內(nèi)適應(yīng)生產(chǎn)節(jié)奏需要, 然后經(jīng)過(guò)電爐升溫調(diào)整成分, 出爐后球化處理,再經(jīng)離心機(jī)拉鑄成管,退火處理后, 經(jīng)過(guò)精整處理、檢查驗(yàn)收入庫(kù)。
2. 2 球墨鑄管的生產(chǎn)工藝流程
水冷金屬模工藝流程(適合生產(chǎn)DN 80-1000中小管徑)見圖1 ,熱模法工藝流程(適合生產(chǎn)DN1000-2600大管徑)。熱模法工藝流程比較類似與水冷金屬型工藝流程, 只是在離心澆注相關(guān)部分有些差別。
2. 3 球墨鑄管的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)
2. 3. 1 熔煉
鐵液來(lái)自高爐或沖天爐。采用高爐—混鐵爐或工頻保溫電爐雙聯(lián), 后配無(wú)芯感應(yīng)電爐對(duì)鐵液進(jìn)行調(diào)質(zhì)和升溫?；蛘卟捎脹_天爐—(工頻保溫電爐)—工頻感應(yīng)爐雙聯(lián)或三聯(lián)。保證鐵液的化學(xué)成分,尤其是要注意對(duì)Mn 、P 、S等元素的嚴(yán)格控制。鐵液化學(xué)成分[2]見表4 。
2. 3. 2 球化處理
根據(jù)各自生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)及原鐵液含硫量,可選擇沖入法、喂絲法或轉(zhuǎn)包法進(jìn)行球化處理。
新興鑄管公司球化后鐵液指標(biāo)見表5。采用稀土鎂合金球化, 由于稀土氧化物與鐵液的密度相近, 渣難分離, 影響管材質(zhì)量, 因此, 在離心球墨鑄管生產(chǎn)中不宜采用稀土含量太高的球化劑處理。在國(guó)外用純鎂處理, 僅用微量稀土來(lái)中和干擾元素。國(guó)內(nèi)新興鑄管公司率先改用鎂合金喂絲法處理, 工藝出品率提高了1 %。
2. 3. 3 離心澆注
離心機(jī)生產(chǎn)組織的特點(diǎn)必須是穩(wěn)定、連續(xù)、嚴(yán)格,鐵液穩(wěn)定, 操作平穩(wěn), 生產(chǎn)率高, 質(zhì)量就有保障。目前國(guó)內(nèi)好的工廠生產(chǎn)的管材一次打壓合格率可達(dá)95 %,綜合合格率可達(dá)98%, 達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
2. 3. 4 退火爐處理
經(jīng)過(guò)加溫、保溫、快速冷卻、低溫保溫5個(gè)階段使管子形成以鐵素體為基礎(chǔ)的球墨鑄鐵組織。
2. 3. 5 鑄管的整理工序
鑄管的整理工序是重要的質(zhì)量保證。承口要修磨平整, 管材要根根打水壓, 水泥內(nèi)襯要光滑, 外噴刷瀝青時(shí)管材一定要預(yù)熱, 噴刷后要烘干, 以確保管材的外觀質(zhì)量。目前國(guó)內(nèi)不少公司生產(chǎn)的管材與法國(guó)、日本的管材相比, 最大差距是外觀質(zhì)量差, 使得管材的價(jià)格無(wú)法與其競(jìng)爭(zhēng)。
3 鈦渣副產(chǎn)半鋼的利用
由于副產(chǎn)半鋼碳低、硫高、硅錳低, 必須經(jīng)過(guò)系列處理才能達(dá)到球墨鑄鐵成分要求, 可以分兩步實(shí)現(xiàn)。第一步:先將出爐1650℃左右的半鋼在鐵液罐內(nèi)混噴增碳劑和脫硫劑, 實(shí)現(xiàn)增碳和脫硫, 將鐵液的碳和硫處理到所需要求, 此時(shí)的鐵液溫度大約降到1500℃,還具有較好的流動(dòng)性, 將處理后的鐵液盛入混鐵爐內(nèi)保溫;第二步:為了解決鈦渣電爐間斷出鐵與離心球墨鑄鐵管連續(xù)生產(chǎn)之間存在的矛盾, 鐵液處理采用雙聯(lián)熔煉法, 中頻爐2臺(tái), 其中1臺(tái)將碳和硫合格的鐵液裝入中頻爐升溫并進(jìn)行硅錳合金化處理, 另1個(gè)保溫為球化鐵液裝置供應(yīng)鐵液。鐵液球化處理采用喂絲球化。
4 結(jié)論
(1) 用冶煉鈦渣副產(chǎn)半鋼為原料生產(chǎn)離心球墨鑄管工藝技術(shù)可行。
(2) 出爐的半鋼要進(jìn)行脫硫增碳處理。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 廖榮華. 鈦渣副產(chǎn)半鋼脫硫增碳試驗(yàn)研究[J].鋼鐵釩鈦,2003 ,(3):11-16.
[2] 段振山. 離心鑄造球墨鑄鐵管鐵液的熔煉[J].中國(guó)鑄造裝備與技術(shù), 1998, (6):3-4.