铸造焦物理和化学性质如何影响铸件生产

铸造焦质量影响铸件质量，而铸造焦品质由化学性质和物理机械性质两方面构成，下面我们逐一解释。

一、铸造焦化学性质由固定碳、挥发分、水分、灰分、硫分、磷分来体现。

1、固定碳和挥发分：固定碳是铸造焦的主要成分。将铸造焦再次隔绝空气加热到950℃以上，从中析出挥发物，剩余部分系固定碳和灰分。

2、铸造焦挥发分即挥发物含量是焦炭成熟度的重要标志，我国标准≤1.5%、美国≤1%，挥发分过高如2%～3%则表示焦炭不成熟(生焦)，挥发分如0.5%则过低表示焦炭过烧(过火焦)即熟透了。生焦耐磨性差，使高炉透气性不好，并能引起挂料、增加吹损，破坏冲天炉操作制度。熟焦易碎，容易落入熔渣中，造成排渣困难、风口烧坏等现象。

3、灰分：铸造焦燃烧后的残余物是灰分，它是焦炭中的有害杂质，其中主要是二氧化硅(SiO2)和三氧化二铝(Al2O3)，还有氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)等氧化物,其中二氧化硅占40%左右，灰分含量增高，固定碳减少。冲天炉熔炼过程中，为造渣所消耗的石灰石和热量将增加，冲天炉利用系数降低，焦铁比增加。因煤在炼焦过程中灰分全部转入铸造焦，故铸造焦灰分高低决定于煤的灰分，焦炭灰分越低越好，对冲天炉操作越有利。从目前实践看，灰分每降低1%、铁水温度可提高5℃～7℃，所以，铸造企业采购铸造焦时希望灰分越低越好。我国标准：特级铸造焦灰分≤8.00%、一级灰分8.01～10.00%、二级灰分10.01%～12.00%。

4、水分：铸造焦在102℃～105℃的烘箱内干燥到恒重后的损失量为水分。我国铸造焦水分标准≤5%。焦炭水分力求稳定，因冲天炉生产一般以湿焦计量，焦炭水分波动，对冲天炉操作不利，造成炉况波动。比较难以控制，尤其湿法熄焦，同时露天存放，难以控制，目前俄罗斯铸造水分标准≤7%、日本≤5%。5、硫分：铸造焦硫分占冲天炉配料中硫来源的80%以上，硫进入铁水造成铸件含硫高，为除去这部分硫，需增加熔剂脱硫，影响冲天炉正常生产。在炼焦过程中，煤中硫分的70%～90%转入焦炭，故焦炭硫分高低，决定于煤的硫分，一般铸造焦硫分≤0.6%。硫越低越好，美国铸造焦0.45%～0.50%，我国标准：特级硫分≤0.6%、一、二级硫分≤0.8%。铸造焦中硫进入铸件后可导致铸件本体韧性差、加工性能差。铸造焦硫分的构成：有机硫、硫化物、硫酸盐、其中有机硫最难清除。

6、磷分：铸造焦中的磷分在熔铁时大部分转入铁水中，铁水含磷使其冷脆性变大，用于浇注铸件时，磷难以除掉，因此铁水中磷分越低越好，而炼焦煤的磷分决定了焦炭硫分的高低。

二、铸造焦的物理机械性质由块度、筛分组成、转鼓强度、落下强度、气孔率体现。

1、块度：冲天炉对铸造焦的要求，应该是块度均匀、有利于炉内通风和充分燃烧，块度(做层焦)大小一般为冲天炉内径的1/8～1/10，块度每增加10毫米，铁水温度增加8℃；而铸造焦形状越接近球状即团块焦，铁水温度可提高14℃～16℃，所以，铸造企业首先要求铸造焦块度形状和均匀，其次才是块度越大越好，但要与冲天炉内径匹配。

2、筛分组成：为使冲天炉透气性好，铸造焦炭块度要均匀，我国铸造焦筛分块度标准：＞80毫米、60～80毫米、＞60毫米统焦和＜40毫米的碎焦四级，其中＜40毫米≤4%。

3、转鼓强度(M40，M10)：体现铸造焦的耐磨性和抗碎性，转鼓试验：就是模仿铸造炭在冲天炉熔炼过程中的撞击、挤压、研磨将一个十分复杂的受力情况，加以简化的试验方法。在转鼓中装入＞80毫米的焦炭50千克，以每分钟25转速度转动4分钟，然后取出焦炭在孔径分别为40毫米和10毫米的圆孔筛上过筛，以＞40毫米和＜10毫米的重量各占试样总重量的百分比为指标。前者以M40表示抗碎指标，后者以M10表示耐磨指标。实践证明：转鼓强度每增加10个单位、冲天炉铁水温度提高4℃，两者为线性关系。我国转鼓强度即M40标准：特级铸造焦M40≥85%、一级M40≥81%、二级M40≥77%。

4、落下强度(SI504)：取＞80毫米的铸造焦100千克，利用提升滑轮将铸造焦提高到1.85米，重复落下4次到底部钢板上后＞50毫米的铸造焦质量百分数。日本测试落下强度标准高度是2米。实践证明：落下强度越高、铁水温度越高，类同与转鼓强度即每增加10个单位、冲天炉铁水温度提高4℃，两者为线性关系。我国落下强度(SI504)标准：特级铸造焦SI504≥92%、一级SI504≥88%、二级SI504≥84%。

5、气孔率，铸造焦中气孔有开气孔和闭合气孔，我国采用测试显气孔率(PS)，即块焦炭中开气孔体积与焦炭的视体积之比，美国采用全气孔率即块焦炭中开气孔和闭气孔体积之和与焦炭的视体积之比。试验原理：制备25毫米～60毫米铸造焦1.5千克两份试样刷去表面粉尘后置入真空干燥箱150℃～160℃干燥2.5小时，用真空泵抽出焦炭空隙内的气体，在大气压力作用下使水填充到焦炭的孔隙内，测定焦炭孔隙内的水的质量和同一试样沉没于水中损失的质量，然后计算县气孔率。美国气孔率标准为≤45%，日本为≤40%，一般为25%～40%、我国则细分为特级铸造焦显气孔率(PS)≤40%、一、二级PS为≤45%，经过生产实践表明：气孔率和气孔平均直径的增加、CRI(焦炭反应性)增大、CSR(反应后强度)下降，气孔壁平均厚度增加、CRI降低、CSR增加，由于气孔率与焦炭热强度密切相关，气孔率降低将导致冲天炉铁水温度上升。气孔率与炼焦煤质量和炼焦工艺相关、单种煤RMAX(最大平均镜质体反射率)为0.95%～1.0%区间内，气孔率最低；而捣固炼焦比顶装炼焦使焦炭的气孔率和气孔平均直径明显降低、但气孔壁平均厚度增大。

鉴于铸造焦本身特性和铸造企业零散分布、单位使用量少即(焦铁比)1千克铸造焦可熔炼8千克生铁的特征，许多铸造焦企业采取物流点到点服务与依托地区内大铸造厂设立分销中心相结合的促销方式，同时，倾斜于铸造焦售后技术服务，一则可以协助铸造厂合理使用铸造焦，二则可以了解铸造厂对铸造焦品质和数量的具体要求。