双联熔炼短流程生产中存在的问题

尽管高炉一感应中频炉双联熔炼短流程生产工艺比常规生产工艺具有明显的经济和环保优势，但迄今为止该工艺并没有得到广泛应用，仅停留在生产钢锭模、磨球、铸管等产量大、形状简单、力学性能要求较低的铸件上，在高质量铸件(如发动机缸体)的生产中尚没有应用的先例。主要原因，先是高炉和感应中频炉不配套，另外是短流程工艺生产的铸件组织和性能很难达到高质量铸件的要求。高炉和感应电炉的不配套表现在地理位置、产量、铁液供应时间等几方面。很多铸造厂不与高炉毗邻，铁液转运困难；即便是高炉与铸造厂毗邻．由于目前高炉向大型化发展，高炉的铁液产量远远超过铸造用铁液需求量；同时还存在高炉断续出铁和铸造连续生产的矛盾。这些问题一定程度上阻碍了短流程工艺的应用。对于距高炉较近且铁液转运简单可行的铸造厂，采用大吨位的工频炉作为混铁炉，将小部分高炉铁液储存起来(大部分铁液仍然生产生铁锭)，同时也可以达到保温、均匀

成分和保证铸件连续生产的目的。通常认为在高炉一中频炉双联短流程工艺中，铁液缺失的一次凝固、熔化过程会影响到其凝固组织，难以得到合格的石墨形态，从而影响了铸铁的使用性能。事实上，短流程工艺和常规流程工艺的区别仅仅是部分炉料状态不同，其他如成分、温度等工艺要求完全相同，然而凝固结果却是不同的。这种区别可以利用铁液状态的概念来解释。铁液，作为含有多种元素的合金熔体，其结构状态是极为复杂的。其中包括各种成分的原子集团、游离原子、空穴、夹杂物、气泡等，是一种“混浊”液体。因此，铁液中存在温度(或能量)起伏、成分(或浓度)起伏以及结构(或

相)起伏，三种起伏影响铁液的结晶凝固过程，从而对产品的质量产生重要的影响。研究表明，感应中频炉铁液的状态还与原材料的状态、熔炼方法及其热经历密切相关，即使在温度和化学成分相同的情况下，铁液也会因上述因素的影响而具有不同状态，这种差别体现在凝固过程的形核和生长环节上，进而影响到凝固组织及性能。由于液态结构的复杂性，目前尚无直观有效的铁液状态表征测试方法。在生产应用层面上，只能做到对化学成分和温度的有效测评和控制。然而，在高炉一中频炉双联短流程生产过程中，铁液状态的测评和控制极其必要，仅控制成分和温度无法获得高质量铸件。清华大学李言祥教授提出了一种全新的液态金属质量表征和测评方法。固定凝固条件下任何影响熔体状态的因素都会在冷却曲线特别是其凝固段上得到反映，因此一定形状凝固段的冷却曲线对应一定整体形状可作为熔体状态的表示，因此将固定凝固条件下的冷却曲线凝固段称为状态曲线。通过状态曲线

的模式识别结合数据库的方法实现熔体状态综合测评。测试水平决定控制水平，有了可靠的测试手段，就能够及时获得铁液状态的信息，并采取相应的调整办法，将感应中频炉铁液质量和铸件质量控制在较窄范围，以利于获得高质量铸件。