中頻感應電爐熔煉鋁鐵合金的鑄造生產技術

郭林 ，方素娥

鋁鐵合金對鋼液具有強烈的脫氧凈化作用，是鋼鐵企業替代純鋁脫氧，降低成本，以及提高經濟效益的重要手段，但是鋁鐵合金生產的技術標準要求高，質量要求嚴格，熔煉制造難度較大，我公司經過多次的試制、總結，終于摸索出用中頻感應電爐生產鋁鐵合金的冶煉工藝和技術條件，生產的鋁鐵合金完全符合技術標準，獲得了用戶的好評。

我公司生產的鋁鐵合金主要牌號為FeAl40、FeAl45、FeAl50三種規格，其主要成分見附表。

一、熔煉前的準備工作

生產設備采用1t中頻感應電爐熔煉，爐襯材料采用中性爐襯材料。

1. 筑爐

（1）筑爐前，各種絕緣、絕熱材料和感應線圈膠泥爐襯材料要準備好，各種筑爐工具要放到施工現場待用。

（2）鋪爐時絕緣、絕熱材料應有一定強度，不易碎；不得損壞絕緣、絕熱材料，接口采用搭接，并且層與層之間接口應錯開，以保證其整體性；每鋪設一層均必須用脹圈壓緊，以免造成筑爐時打結不緊，縮短使用壽命；鋪設結束后，由電工做一次報警檢查。

（3）每次加料前要檢查爐內是否有異物，發現異物要清理干凈，防止造成爐襯燒結后在內部產生孔洞，從而影響爐襯整體結構。

（4）爐底打結完畢后，鋼模一定要與感應線圈保持同心，誤差應小于5mm。放正后用專用工具固定好，以免造成爐壁厚度不均，降低爐襯的使用壽命。

（5）加料前應將已打實的材料表面產松厚約20mm，防止分層連接不牢固，使爐襯產生橫向裂紋。

（6）筑爐時必須將爐襯一次性筑完，嚴禁停打，以免影響爐襯的使用壽命。

2. 烘爐與燒結

烘爐主要是烘干爐襯中的水分，使耐火材料和粘結劑融合形成整體，爐襯機械強度提高。燒結階段主要是將爐襯表面的耐火材料熔融燒結，在爐襯內表面形成致密的燒結層，阻止液態金屬竄入爐襯。筑爐結束后要立即進行烘爐，烘爐時鋼模內要加入起熔塊，第一爐要超載運行，滿爐燒結，使爐襯整體結構加強，爐口也得到燒結；烘爐時電爐要加蓋，使整個爐襯受熱均勻，也使整個爐體受熱均勻。燒結爐溫控制在（1600±l0）℃。烘爐曲線如圖1所示。

鋁鐵合金的化學成分（質量分數） （%）

3. 其他

（1）入爐原料及爐料準備 08鐵廢料、鋁錠；先將準備入爐的爐料稱重、放好并做好標記待用。

（2）操作工具準備 準備好攪拌、扒渣等冶煉用工具。

（3）檢查 應適時檢查爐體、爐膛是否完好，電器設備是否正常，水冷系統、管道應通暢，保證工作正常。

二、生產熔煉過程

采用重熔融合法生產，雖然鋁、鐵的密度和熔點差別較大，鋁金屬是輕金屬，熔點較低，但在熔化中比熱大，吸熱慢，熔化過程中的氧化、揮發損失大。由于兩種金屬密度差異較大，極易造成鋁鐵合金的偏析熔合不均勻，因此工藝操作上應設法克服和解決偏析狀況。為此，我們采取先加入廢鋼，再加入鋁粒的工藝，在中頻感應電爐冶煉生產中獲得較好的效果。

1. 鋁鐵合金生產工藝流程

生產簡要工藝流程見圖2。

2. 配料

按鋁鐵成品規格含量加2%配入鋁錠，廢鋼按100%回收率配入。根據爐料熔量計算出每爐所用的廢鋼和鋁錠重量，并根據計算的重量，將每爐所用的廢鋼和鋁錠等冶煉爐料稱出并放好待用。

3. 熔煉

（1）先加入一定量的廢鋼入爐，熔化過程中應經常捅料，爐料應裝得密實，不棚料，熔化迅速。防止熔煉過程中發生爐料搭橋，若發現爐料搭橋，必須在3min內將橋破壞，使爐料迅速熔入熔池，若3min內不能將橋破壞，必須停電或在保溫狀態將橋破壞，方可送電正常冶煉。

（2）根據熔化情況不斷加入廢鋼，待該爐次廢鋼全部加入并熔清后，減小電流，開始加入鋁錠，并加入氯化鈉0.5～1kg造渣覆蓋液面，以防止氧化。

（3）加鋁錠量一次不可過多，防止爐內液體金屬降溫太快，以每次加入3塊鋁錠為宜，每次加入鋁錠后，都要盡可能將鋁錠全部壓入爐內液面以下，確保鋁錠快速熔化，減少鋁的燒損，加快鋁液與鐵液的混合。隨著鋁錠的不斷熔化，逐漸裝入未裝完的鋁錠爐料。

（4）鋁錠全部加入并熔化后，用攪拌工具攪拌爐內金屬液，加速鋁液和鐵液的充分混合。攪拌時間2～3min。

（5）停電扒渣，將液面上的熔渣全部扒除干凈。

（6）出爐澆注，將爐內液面上的熔渣扒除干凈后，測溫、出鋁鐵液。出爐時，傾爐與轉盤要協調配合，使液態合金充分均勻布滿模具。

（7）起模。在合金具有一定韌性狀態時盡快起模。

（8）清模。起模后盡快將模具內的雜物清理干凈，確保澆注出的鋁鐵塊表面光潔。

4. 補爐

爐內鋁鐵液出完后，認真檢查爐襯情況，如果爐襯某些部位侵蝕嚴重，應認真做好補爐工作后方可開爐，補爐后必須待爐內水分全部蒸發后方可加料，補爐后的第一爐應控制好供電曲線，讓爐襯有一個燒結過程，確保補爐的效果，嚴禁補爐后立即向爐內加入大塊爐料。

5. 生產注意事項

（1）操作者必須穿戴各種勞保用品。

（2）操作者必須嚴格遵守安全技術操作規程。

（3）各種原材料應擺放整齊，爐臺上不準堆放雜物。

（4）攪拌用具和扒渣工具在使用前要預熱100℃以上，防止使用時鋁鐵液飛濺傷人。

（5）控制好熔化溫度，澆注溫度控制在1250～1350℃。

（6）由于產品韌性高，難于破碎，澆注錠模必須制成小規格40mm×40mm×30mm間隔的方蜂窩狀鑄鐵錠模澆注，如圖3所示。

（7）在熔煉過程中，如果有不明原因的沸騰現象，要注意仔細檢查爐體是否有異常現象，爐體是否有發紅的部位，發現問題及時采取措施，必要時立即停電處理。

（8）正常冶煉時，如果出現固體料熔化比平時正常冶煉時間較長時，要時刻注意檢查爐體是否可能有異常情況發生，要制訂應急預案，采用對策。

三、結語

采用中頻感應電爐重熔融合法生產鋁鐵合金方法簡便可行，完全達到了用戶提出的材質要求。用鋁鐵合金脫氧克服了純鋁在鋼液中反應劇烈以及部分鋁燃燒造成鋁收得率低的缺點，鋁利用率高，可降低冶煉成本，提高經濟效益。

圖3 鋁鐵粒澆注用模具