侯海龍，宋 斌，孫 光，李伯超

(黑龍江省冶金研究所，哈爾濱150040)

硫是鑄鐵中的長存元素，它會降低其鑄造性能和機(jī)械性能。用沖天爐熔化鐵錠得到的鐵水，由于重熔的增硫作用，使鐵水的含硫量增加。高牌號的鑄鐵要求硫含量＜0.010%。在球墨鑄鐵中硫過多易生成夾雜，產(chǎn)生夾渣，皮下氣孔等缺陷，應(yīng)控制硫含量≤0.030%。幾十年來國內(nèi)外生產(chǎn)工藝中，幾乎全部對鐵水進(jìn)行爐外脫硫處理。

1 脫硫劑的選擇

脫硫劑種類繁多，主要有蘇打、電石、石灰、鎂、鎂焦、苛性鈉、氨基等以及在此基礎(chǔ)之上組成的多種復(fù)合脫硫劑。

1.1 蘇打(Na2 CO3)脫硫

蘇打的脫硫能力是生石灰的3～4倍，脫硫效率較高，用量為5～10kg/t鐵水，脫硫效率為40%～50%。

1.2 生石灰(CaO)脫硫

生石灰脫硫效率為25%～30%。美國某廠用N2噴吹石灰粉，將鐵水含硫量脫至0.03%以下，石灰用量16.8kg/t，效率為50%;日本某廠用N2噴吹法，脫硫劑為90%CaO+5%CaF2+5%焦粉，用量為5kg/t鐵，效率達(dá)90%。

1.3 電石(CaC2)脫硫

利用電石脫硫，用量為10kg/t鐵，脫硫效率可達(dá)80%～85%，用氮?dú)鈹嚢?，效果更好。日本某廠用氮?dú)鈬姶敌∮?50的電石，鐵水含硫量可達(dá)0.003%的水平。

1.4 金屬鎂的脫硫

使用鎂量為0.45kg/鐵時，鐵水含硫量可由0.06%脫至0.02%。用含90%Mg的粒狀鎂，消耗量為0.7～1.0kg/t鐵，可 脫 硫 至0.003%～0.002%。但此法易產(chǎn)生噴濺，應(yīng)采取保護(hù)措施。

1.5 鎂焦脫硫

用鎂焦脫硫，可使鐵水含硫量由0.03%～0.05%降至0.008%～0.003%。

1.6 其它脫硫劑

在鐵水中倒入NaOH，最高脫硫效率可達(dá)91%～92%，但這種方法工藝復(fù)雜，成本高，采用較少。也有采用氨基氰化鈣(CaCN2)和石灰系復(fù)合脫硫劑等。湖南印刷機(jī)械廠采用硅鈣合金脫硫，使原鐵水含硫量由0.08%～0.10%脫至0.03%～0.06%。

2 爐外脫硫的工藝

2.1 爐前脫硫法

這種方法是在高爐出鐵過程中，把蘇打粉均勻地加入鐵水流中。此種方法的缺點是脫硫率低且污染環(huán)境。

我國有些中小型企業(yè)仍使用這種方法脫硫。這種脫硫方法的優(yōu)點是投資少，占地面積小，處理工藝簡單，能滿足普通鑄鐵的要求。

日本鋼管株式會社采用鐵水溝連續(xù)脫硫方法。即在高爐出鐵時設(shè)置一脫硫攪拌池，脫硫劑采用CaC2，脫硫效率為75%。

2.2 倒包法

倒包法是利用鐵水倒入鐵水包中的動能使脫硫劑與鐵水間達(dá)到良好的反應(yīng)接觸。在倒包法中常用的是蘇打法，此法最好效果可使含硫0.1%的高硫鐵水脫至0.008%。蘇打法脫硫的最優(yōu)點是經(jīng)濟(jì)效果好，適合于處理高硫鐵水，設(shè)備簡單，缺點是渣浸蝕性強(qiáng)，包襯損失快，煙塵量大。

日本某廠用倒包法，脫硫劑為90%CaO，5%螢石，5%焦粉，用量為5kg/t鐵，脫硫效率達(dá)到90%.

2.3 機(jī)械攪拌法

機(jī)械攪拌法采用固體脫硫劑。常用的有生石灰、碳化鈣、氰氨化鈣和石灰加蘇打混合脫硫劑等。由于機(jī)械攪拌作用，使脫硫劑與鐵水間的接觸面積大大增加。

日本采用機(jī)械攪拌式連續(xù)脫硫，當(dāng)加入1%CaC2時，每小時連續(xù)處理25t鐵水，含硫量可從0.09%降至0.012%，同時較好的解決了鐵水的降溫問題。

2.4 噴吹法

噴吹法的工作原理是將粉狀脫硫劑和作為載體的氣體同時向鐵水中噴吹，攪動鐵水而脫硫，脫硫劑均采用固體脫硫劑。脫硫過程中，由于產(chǎn)生大量氣體，使鐵水?dāng)嚢杓觿。摿騽├寐矢摺?/p>

美國、日本、西德都廣泛采用鐵水罐內(nèi)噴吹脫硫劑法，可使脫硫至0.005%。新日鐵和日本加古川鋼鐵所還采用底吹和氣體提升法脫硫。格魯吉亞工學(xué)院研制成功了一種側(cè)吹粉劑進(jìn)入洗包內(nèi)脫硫法，效果也很好。

2.5 搖包法

搖包法處理是依靠鐵水的離心力產(chǎn)生渦流來加強(qiáng)脫硫。1965年日本人獲得了雙向搖包的專利，其特點是處理工藝簡單，脫硫率高，鐵水降溫少，脫硫率為80%以上。

2.6 氣體擾動法

氣體擾動法脫硫是鑄鐵熔煉工藝的一項高脫硫技術(shù)。1968年美國clearfield機(jī)器公司第一次成功使用了多孔塞連續(xù)脫硫技術(shù)。多孔塞法具有投資少、脫硫率高、溫度損失少等優(yōu)點，在英、美、日、德等國家應(yīng)用非常廣泛。歐美一些國家又把多孔塞法與球化、孕育工藝相結(jié)合，使該法進(jìn)入了新的發(fā)展階段。我國的常州柴油機(jī)廠和無錫柴油機(jī)廠等都應(yīng)用多孔塞法進(jìn)行脫硫，取得了良好的效果。

2.7 鎂粒脫硫法

蘇聯(lián)高爾基汽車制造廠研究出在感應(yīng)爐內(nèi)加鎂粒的脫硫裝置。鎂粒脫硫法的原理是在儲鎂粒的料斗中吹入壓縮空氣帶到鐘罩內(nèi)脫硫。鎂粒的加入量為0.8kg/t鐵水?？蓪㈣F水含硫量從0.15%～0.03%降至0.01%以下。

2.8 鎂焦脫硫法

鎂焦是將灼熱的焦炭在液態(tài)鎂中浸泡，使金屬鎂的含量達(dá)45%以上。鎂焦浸入鐵水時，焦炭中的鎂沸騰并溶解于鐵水中，然后鎂同硫化合成硫化鎂，浮到鐵水表面。使用鎂焦脫硫法脫硫效率可達(dá)80%。

2.9 其它脫硫處理工藝

日本曾用紙?zhí)坠芗尤胩砑觿賹⒓執(zhí)坠茉阡摪羯嫌檬謩邮綑C(jī)械運(yùn)動使裝有添加劑的端部置于鐵水中進(jìn)行脫硫。此外還有電磁攪拌法和電解法。

黑龍江省冶金研究所利用合金芯線技術(shù)在對球墨鑄鐵中進(jìn)行脫硫。脫硫劑為CaC2芯線，每米線CaC2粉重152g，鐵水脫硫處理溫度為1 410℃～1 430℃，喂線速度為22～23m/min。當(dāng)芯線加入量為75m/t鐵水時，硫含量從0.025%降至0.008%，脫硫效率為68%;當(dāng)芯線加入量為100m/t鐵水時，硫含量從0.034%降至0.007%，脫硫效率為79.4%。

3 結(jié)語

鑄鐵脫硫處理是熔煉工藝中的重要一環(huán)。各種方法在不斷完善、不斷創(chuàng)新又相互融合。在生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備投資、鐵水硫量要求等各自不同的要求下，選擇出最佳的脫硫設(shè)備和脫硫劑，使之兼有凈化鐵水，改善組織，強(qiáng)化基體的作用。不斷完善脫硫處理工藝不但能使鑄鐵質(zhì)量更近一步提高，還可以簡化工藝，降低成本，降低勞動強(qiáng)度，改善工作環(huán)境，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。