河南科晶化工产品有限公司

自20世纪60年代以来，世界铸铁工业的熔化过程发生了重大变化。使用感应炉作为熔化设备的公司数量逐渐增加。特别是自20世纪70年代以来，中频感应炉的电源得到了很大改善。熔炼铸铁的热效率可达70％，电炉设备和耐火材料也在不断发展，因此其应用日益广泛。

当用感应炉熔炼铸铁时，炉料中铸铁锭的数量逐渐减少，废料的份额也相应增加。钢中的合金元素对铸铁（特别是球墨铸铁）的性能产生负面影响，甚至是污染元素。

近20年来，各种钢材在减薄，轻量，增韧方面得到了发展，高强度，低合金钢的应用范围不断扩大。 1980年前后，常用的普通钢主要是碳钢，其中低合金钢占不到20％。 2005年，普通钢中低合金钢的比例达到50％甚至更高。从充分利用资源，各种设备的轻量化和工艺技术的进步的角度来看，这当然是一件好事，这种趋势将在未来继续，但这种合金元素在废料中的增加钢铁被赋予铸铁工业。它带来了许多难题，无法采取必要的对策。

另外，由于废钢需求量大幅增加，其来源涉及各行各业，混有一些污染元素，如铅，铝，锌等，也是不可避免的。

同时，随着工业的发展和技术的进步，各种铸件的质量要求也越来越高。目前，每个人都更加关注对高性能球墨铸铁件和厚截面铁素体球墨铸铁件的需求。等温淬火球墨铸铁件和压实石墨铸铁件也逐渐被应用。所有这些都需要提高铸铁材料的纯度。充电带来的干扰元素的影响已经成为每个人都无法面对的问题。高纯度生铁的生产和应用已成为铸造业的焦点。

还应注意到，迄今为止，世界上各种灰铸铁铸件的数量仍远大于球墨铸铁和致密石墨铸铁的总和。此外，对灰铸铁零件的内在质量，铸件的薄化以及产品质量的一致性的要求越来越严格。因此，对于灰铸铁的冶炼，高纯度生铁作为金属装料的考虑越来越受到关注。

除了瑞典生产的传统木炭生铁之外，第一家生产高纯度生铁的公司是加拿大的QIT-Fer et Titane，它位于魁北克省索雷尔，在东北约1000公里处生产富含钛的铁矿石。该公司用于生产含钛的高纯度生铁和铁合金。 QIT公司的意义实际上是魁北克铁和钛。

根据公司的位置，生产的高纯度生铁的名称称为“Sorelmetal”，这是用于QIT铸造的高纯度生铁。 Sorelmetal的生产已经存在了50多年。起初，它广泛用于美国和加拿大的汽车工业，后来销往世界各国。中国长期以来一直被铸造公司使用。后来，QIT在南非成立了人民币公司，并生产了Sorelmetal。

根据QIT的书《Suggestions for Ductile Iron Production》，Sorelmetal不是在高炉中冶炼，而是在电弧炉中与铁矿石和无烟煤混合。加热后各种金属氧化物的稳定性不同。它逐渐减少和融化。 （关于Sorelmetal的制造方法，作者和钱丽同志进行了简短的讨论。我们认为QIT的上述陈述是有问题的，至少是不准确的。从Sorelmetal的化学成分来看，它应该被氧化。）

通过氧化高炉铁（氧化法），可以生产高纯度生铁。以这种方式生产高纯度生铁的方法的要点是氧化通过用氧气或空气熔炼高炉获得的铁水。通过氧化处理，可以大量除去铁水中的磷，并且硫被部分脱硫。同时，还易于氧化的元素如硅，锰，钛，钒，铬等，因此其中各种杂质的含量非常大。低。用于净化过程的设备可以是转炉，也可以在反射炉或大型钢桶中吹制。

自20世纪70年代后期以来，日本的新日铁和神户制钢已经开始通过氧化生产高纯度生铁。据报道，俄罗斯和巴西也开始使用这一工艺生产高纯度生铁。

目前，还有三家家用高炉冶炼生铁生产高纯度生铁：宝通公司，位于河北省承德市，采用氧化法进行净化处理;还有制造商通过严格控制原料铁矿石的成分来生产高纯度生铁。

图1是表示在大型铁桶中通过吹气净化铁液的操作的示意图。

由QIT-Fer et Titane和南非人民币公司提供的“Sorelmetal”，化学成分见表1和表2。日本新日本钢铁公司生产的高纯度生铁的等级和化学成分规格如表3所示。

为了满足中国铸造业的发展需要，目前，中国铸造协会已建立了“铸造用高纯度生铁”的行业标准。

应特别提到的是，吹制高纯度生铁时产生的炉渣是含有各种金属氧化物的可再生资源，可从中提取铁矿石组分以提取稀有金属和贵金属。例如，QIT-Fer et Titane公司炼铁中使用的铁矿石含有相当高的钛，并充分利用这一资源。如果使用的铁矿石含有更多的钒和钛，则通过吹制高纯度生铁产生的炉渣是提取钒和钛的原料，并且再利用炉渣的收益实际上不低于生铁的价值。因此，炼铁厂生产高纯度生铁。如果资源得到充分利用，价格可能不高，在这方面会有优势。

应特别提到的是：目前，为了满足不同客户的需求，高纯度铸铁的品种也在不断发展，质量也在不断提高。根据神户制钢最近的研究报告，在此进行了简要介绍。如下。

1.采用简单氧化法生产的高纯度铸铁需要改进

通过铸铁工业中的氧化方法生产的高纯度生铁已经使用了50多年。由于磷，硫，钛，钒和各种易氧化元素的含量低，废钢中的各种合金可以显着减少。元素和干涉元素对铸铁件质量的负面影响对提高铸件质量起着重要作用。然而，在实际应用过程中，逐渐体验到它仍然具有以下一些不能令人满意的事情，并且需要不断改进和改进。

（1）由于强氧化作用，硅含量很低，生铁锭都是白口组织。在用于熔化的铁水中，碳质核太小，过冷度大，接种效果不好。铸件易产生过冷结构和收缩缺陷，不利于生产高质量的薄壁灰铸铁件;

（2）虽然这种高纯度生铁中各种干扰元素的含量很低，但其碳当量偏离共晶点过多，熔点高，在感应炉冶炼时能耗高。 ;

（3）高纯度生铁具有较高的氧和氮含量，经过氧化处理后，生铁中含有较多的非金属夹杂物。用作基本原料的铸件对孔隙率缺陷敏感，如果在生产过程中存在其他因素，则它们易于产生孔隙。

（4）当硫含量低时，难以通过使用感应炉作为原料接种灰铸铁部件。

其次，已经完成了改善高纯度生铁的工作

为了使高纯度生铁用户在提高产品质量，降低生产成本，节约能源和减少排放方面获得更大的利益，神户钢铁有限公司已经进行了广泛的研究工作，以提高 - 近年来的铸铁。在几个方面，它取得了良好的效果。

1.提高高纯度生铁的硅含量

在高炉铁溶液被氧化后，硅含量和脱氧增加，碳当量接近共晶组成，并采取氮去除措施。在此改进之后，实现了以下效果：

1）生铁锭的熔点降低，用作感应炉的炉料，降低冶炼过程的能耗;

2）降低了铸铁的过冷度。生产灰口铸铁件时，接种效果好，有利于薄壁件的生产;

3）用于提高伸长率的球墨铸铁得到改善，韧性得到改善;

4）减少了投球的可能性。

2.提供含硫量一定的高纯度生铁，用于生产灰口铸铁件。

当灰铸铁用感应炉熔炼时，铁水中的硫含量必须为0.06-0.08％，以确保接种处理的良好效果。通常的措施是将FeS加入炉中。然而，在电炉中熔化的过程中，硫通过该过程增加，并且硫的产率不稳定。

为了保证处理的稳定性，为了保证铸件质量的一致性，高纯度生铁中必须含有一定的硫含量。具体内容可根据客户要求具体商定。

3.供应的生铁锭的防锈处理

当铸造厂在电炉中熔炼时，必须严格控制炉料中的水分。由炼铁厂供应的生铁锭可能在储存和运输过程中由于水分而在表面上引起红锈，其中含有结晶水，这可能影响铸造产品的质量。这也是值得注意的问题，以抑制红锈的产生。

神户制钢厂在其生铁锭的生产过程中，将生成的生铁锭在高温下取出并放入专用设备中，在表面产生无结晶水的黑锈，防止其在储存过程中产生红锈。运输。

3.高纯度生铁应用前景展望

近年来，高纯度生铁在一些工业国家的铸造业中的应用呈现出良好的发展势头。根据日本公布的不完全统计数据：1997年，高纯度生铁占全国铸铁消耗量的不到20％;在2002年，它增加到31％。另外，根据神户制钢的报告，该公司最近出售的铸铁，高纯度生铁约占60％。

随着高纯度生铁质量的不断提高，品种数量的增加，价格的高昂，以及适应不同客户的各种要求的能力，应用前景十分看好。日本有些人认为，使用感应炉熔炼的铸铁企业中高纯度生铁的比例将继续增加。将来，只需少量高质量的废料就可以调节碳含量，并且可以回收电荷和高纯度。生铁用作主要电荷。通过这种方式，铸造公司可以提高产品质量并降低生产成本。