高爐鐵水短流程工藝在鑄造生產中的應用

裴柯興

（曲沃縣民政福利企業有限公司，山西 曲沃 043400）

高爐鐵水短流程工藝是鑄造行業實現節能減排，降低生產成本的一項重要舉措，近年來在我國的鑄造行業得到了長足發展。但是，由于對短流程工藝中鑄件組織及性能問題的夸大理解，加上理論探討上的不夠全面，致使一些企業領導和技術工作者對短流程鑄件質量產生了一定的偏見，影響了短流程工藝的推廣應用。還有一些企業在生產實踐中由于前期經驗不足，細節工作沒有做好，致使產品成本升高，最后又退回到原生產工藝。結合工作實踐，對上述問題進行了探討，以期推動高爐鐵水短流程工藝在鑄造行業中的健康發展。

1 短流程工藝對鑄件組織及性能的影響

短流程工藝對鑄件組織及性能的影響理論，主要有以下幾種：有害元素論；有利的組織遺傳性“缺失”論；[1]石墨組織粗大論；硬度較高論[2]。這些理論探討是短流程工藝發展中的一個重要階段。筆者認為有害元素論缺乏定量分析數據的有力支持。在鑄造生產實際中，生鐵的礦源不同，微量元素千差萬別，加上生產工藝的差異對鑄件組織的影響，這些因素已經遠高于短流程因素對鑄件組織的影響了，因此我認為只提要注意微量元素及生產工藝對鑄件組織和性能的影響，而不提短流程工藝會加大有害元素對鑄件組織和性能的影響為妥。

有利的組織遺傳性“缺失”論和石墨組織粗大論也是一種理論推斷。短流程鐵水有較大的過冷傾向，如果采取適當的孕育措施，這更有利于組織及石墨的細化而不會形成粗大的石墨組織。同樣是水平連鑄球鐵型材，沖天爐方式生產出的球鐵型材其石墨大小為6～7級，而本公司采用短流程方式生產出的球鐵型材的石墨大小均在8級以上。也就是說，具體的孕育措施等工藝因素對鑄件組織和性能的影響比短流程工藝的影響要更大些。

相關試驗表明：短流程有增大原鐵水過冷傾向的趨勢，與提高鐵水過熱溫度和延長保溫時間的作用類似，且它們的影響程度為同一量級。對于灰鐵，兩種流程孕育后鐵水狀態無明顯差別，優化熔體處理工藝能夠控制短流程對鐵水狀態的不利影響，使其與常規流程鐵水狀態相近。[3]筆者在組織金屬型壓鑄鐵鍋鑄件（壁厚1.5mm左右）時曾經采用了短流程工藝，結果表明，只要將碳當量調整合適，生產工藝穩定，完全可以生產出硬度（小于H B 180）和強度都合格的薄壁灰鐵鑄件。對于球墨鑄鐵件來講，由于采取了球化及孕育措施，短流程工藝對組織和機械性能的影響小了許多，可以忽略不計。

2 高爐鐵水成分與產品材質要求的適應性

高爐鐵水短流程工藝在選擇鑄造產品時，應盡可能的與高爐鐵水的成分相適應。例如，有些小高爐鐵水硫、磷含量較高，顯然不適合選擇球墨鑄鐵件、高牌號灰鐵等產品作短流程配套鑄造產品，而應選擇材質要求不高的灰鐵產品，這樣反而可以發揮它的低成本優勢。硅號較高的高爐鐵水作灰鐵件更適應。如果是專門生產球墨鑄鐵用生鐵的高爐鐵水顯然是生產球鐵件更合適些。當然用球墨鑄鐵用生鐵的高爐鐵水生產高牌號灰鐵也是可以的，只是增硅方面增加了少量成本。

3 鑄造生產能力及配套電爐的選擇

從長遠的規劃上，可以考慮配套鑄造廠的生產能力及電爐與高爐生產能力相匹配。但短流程生產的前期要做到這一點顯然是不可能的。高爐爐前在設置鐵水分流設施時，一定要做好根據鑄造生產實際需要量的放鐵工作，即10t鐵水可以分放，2t鐵水一樣可以分放。只有這樣，短流程的鑄造產業才可能逐步得到成長。

電爐的選型只需考慮與鑄造生產能力相適應，而不要考慮與高爐的生產能力去匹配。高爐的生產能力一般都是遠遠大于鑄造生產能力，電爐很難和它配套。過大的電爐只會增加保溫電能的消耗，增大生產成本，過長時間的鐵水保溫對產品組織也只有害無益。

電爐的工作效率如果是熔煉生鐵廢鋼等大約需要1 h左右；如果是用高爐鐵水短流程的話，操作適當半個小時就可以出爐了，電爐容量選型時應當考慮到這一點。

一些鑄造生產線需要連續保證鐵水供應，這就需要設置兩個或兩個以上運行電爐，即一個保溫出鐵，一個或兩個升溫。在這種情況下，要特別注意電爐的保溫措施。從理論上來講，高爐鐵水進入電爐后升溫需要的電能很低，但實際運行中電能并沒有控制下來，就是因為保溫電能消耗遠遠大于升溫所用的電能消耗。因此電爐保溫爐蓋的設置非常重要。

現用電爐的配電盤上電壓表、電流表等都比較全，就是沒有電度表。加裝一塊電度表，對于分析能耗構成，落實用電責任，節約用電是非常必要的。在安裝電度表時，互感器的變比不要選的過高，否則，電耗構成反映的不是特別精確，影響分析和控制效果。

4 鐵水的運輸及分流

短流程生產工藝中的鐵水運輸，筆者認為鐵路運輸可以，柴油汽車運輸也是可以的。短距離運輸，鐵路更安全，成本也低。運輸路線較遠或較曲折，不方便鐵路運輸的，柴油汽車運輸也是可以的。柴油汽車運輸鐵水從安全的角度講，要注意以下幾點：

1）汽車馬槽必須鋪設耐火材料，并設置向后的防溢導流槽。

2）鐵水包與汽車之間要設置固定機構。

3）鐵水包要有包蓋，并有緊固裝置。

4）車速要限定在5 k m/h以內，并掛有危險物警示牌。

鐵路運輸鐵水，如果為多點運輸，建議采用鐵路撥叉器分送而不用轉盤機構，這樣更安全、更方便。

5 轉運鐵水包

許多工廠采用普通鐵水包來轉運鐵水，這不僅保溫效果差，也不夠安全。轉運鐵水包一般以帶有保溫蓋的雙層保溫包為宜。保溫包外層為優質保溫材料，以確保保溫包具有良好的保溫效果。保溫包保溫效果較好時，包外皮溫度一般不會超過60℃。保溫包內層以強度較高的粘土砂作為耐火材料，并刷涂鉛粉灰為宜。新修鐵水包一定要烘烤預熱，以減少黏附。需要長時間保溫時，要特別注意保溫包的密封，并在鐵水上覆蓋保溫材料。筆者曾采用此法，使2t高爐鐵水在保溫包中保溫3 h而不粘包。因此保溫工藝措施非常重要。

還有個別工廠采用中頻電爐來進行鐵水的中轉分配和保溫，這不僅增加設備投入，還增加了電能消耗和生產成本。只要保溫鐵水包保溫工藝措施適當，是完全可以節省這道工序的。

6 安全措施

在短流程工藝生產中，安全工作仍然非常重要。如露天的接鐵口不能有坑，特別要防止下雨形成水坑，形成安全隱患。以黏土砂作為耐火材料的鐵水包千萬不要用力敲打或撬動鐵水包上的粘鐵，以防發生漏包事故。吊包用行車必須為冶金行車，鋼絲繩必須是冶金用鋼芯鋼絲繩。鋼絲繩千萬不要斜吊或者落地松繩，以防出槽被絞。一旦鋼繩出槽被絞，一定要更換新鋼絲繩。否則極易發生斷繩等重大安全事故隱患。

高爐鐵水短流程工藝向鑄造產業延伸，對于小高爐企業的轉型發展是一個戰略機遇，一定要站到戰略的角度來對待這一問題。隨著鋼鐵行業的產能過剩，短流程鑄造生產必將成為中小型鐵廠經營的一個戰略發展方向。有些鐵廠建立了鑄造車間，招商進入就萬事大吉了，而對短流程生產實踐中出現的問題配合不夠，認為這是鑄造車間內部事務。象根據鑄造生產實際需要量的放鐵工作，沒有鐵廠的有力配合是絕對不可能解決的；短流程生產中出現的鐵水表面積渣問題，一方面操作上盡力減少，另一方面，將這部分鐵渣由鐵廠燒結回收，而不給鑄造重復計算更合理一些。重要的是，今天的短流程工藝必將為明天的戰略競爭打下良好的戰略基礎。

［1］楊華，孫國雄.原料生鐵與鑄件組織遺傳性研究［J］.鋼鐵研究學報，1999（6）：53-56.

［2］孫興見，李言祥，王曉穎.高爐-中頻爐雙聯短流程熔煉工藝對鐵液狀態的影響［J］.鑄造，2006，55（8）：783-786.

［3］田新社，薛留虎，高修啟.年產2萬t機床床身鑄件短流程樹脂砂工藝鑄造車間設計［J］.鑄造設備與工藝，2012（2）：7-11.