CN101555565B - 冲天炉-工频炉双联熔炼生产蠕墨铸铁工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冲天炉-工频炉双联熔炼生产蠕墨铸铁工艺方法，包括冲天炉熔炼原铁水，工频炉调整铁水成分、提温精炼和蠕化、孕育处理等步骤。本发明工艺采用新的冲天炉配料方法，优化了处理条件，使冲天炉熔炼原铁水不需要进行脱硫处理，可以稳定生产蠕墨铸铁。本发明工艺可以用于生产各种牌号的蠕墨铸铁，特别适宜于传统生产灰铸铁铸造车间转产生产蠕墨铸铁的改造，可以起到投入少、操作简单、保证产品质量稳定的优点。

Description

冲天炉-工频炉双联熔炼生产蠕墨铸铁工艺 
技术领域
本发明属于机械零部件铸造工艺领域，具体涉及一种生产蠕墨铸铁材料的铁水熔炼、蠕化处理工艺方法。 
背景技术
蠕墨铸铁是20世纪70年代发展起来的一种新型高强度铸铁。生产方法是在出铁时向铁水中加入适宜的蠕化剂，进行蠕化处理，然后加入孕育剂进行育处理而制得。蠕墨铸铁根据石墨形态中蠕虫状石墨所占的比例确定蠕化率。 
采用蠕墨铸铁生产结构复杂的柴油机气缸盖铸件时，对铁水质量要求较高。控制稳定、较高的蠕化率对提高气缸盖铸件成品率至关重要。在使用传统方法生产灰铸铁气缸盖的车间里，大都使用冲天炉-工频炉双联熔炼铁水，如果需要提高气缸盖性能，选用蠕墨铸铁材质生产气缸盖，则会遇到铁水硫含量偏高，需要脱硫处理、工频炉精炼提温、蠕化孕育处理等工序，耗费较多的人力、物力，会因为硫含量的波动影响蠕化率控制，降低产品的质量。 
发明内容
针对现有技术的不足，本发明解决提供一种将传统使用冲天炉-工 频炉双联熔炼生产灰铸铁工艺转产蠕墨铸铁的工艺方法，本发明方法利用原有设备，进行工艺优化调整，可以获得所需质量的蠕墨铸铁，生产成本低。 
本发明冲天炉-工频炉双联熔炼生产蠕墨铸铁工艺方法包括如下步骤： 
1.冲天炉熔炼原铁水 
冲天炉熔炼原料包括铁原料、焦炭和脱硫剂，铁原料重量配比为：生铁55％～70％、回炉料20％～35％、废钢0～10％，铁原料/焦炭重比为7∶1～8∶1，脱硫剂为焦炭重量的30％～45％；冲天炉工作中保持不空料、不停风，保持风(m3/min)/焦炭(kg)比为1.2∶1～1∶1，保持铁水温度大于1400℃，一般保持在1400～1510℃。 
冲天炉熔炼原料中，生铁和焦炭采用本领域常用的冶炼原料，一般选择生产灰铸铁时使用的原料或质量更好一些的原料即可。回炉料包括本工艺中或其它来源的蠕墨铸铁废料，废钢来源不限。脱硫剂选择钙基脱硫剂，如可以包括石灰石或生石灰等。 
2.工频炉精炼调整铁水成分 
冲天炉熔炼的原铁水在工频炉中在1480℃～1510℃，精炼10～15分钟。 
工频炉精炼按不同牌号蠕墨铸铁要求控制铁水成分。例如气缸盖铸件材质要求蠕墨铸铁牌号为RuT340，控制精炼铁水成分要求为(重量百分含量)：碳3.7％～3.9％，硫0.020％～0.027％，硅1.6％～1.9％，磷小于0.07％。 
3.蠕化、孕育处理及浇注期的控制 
使用提坝包冲入法蠕化处理，倒包二次孕育工艺生产最终蠕墨铸铁铁水。 
使用1#蠕化剂在提坝包底做引爆剂，2#蠕化剂由出铁槽冲入。1#蠕化剂、2#蠕化剂主要组成(重量)为： 
  蠕化剂   Mg(％)   RE(％)   Si(％)   Ca(％)   其余(％)
  1#蠕化剂   5～6   5～7   44～48   1.8～2.3   Fe
  2#蠕化剂   --   28～30   40～45   --   Fe
1#蠕化剂的加入量相对固定，加入量为铁水重量的0.15％～0.3％，2#蠕化剂根据工频炉铁水硫含量浮动加入，加入量占铁水重量昆例如下： 
  硫含量   0.015％～0.022％   0.023％～0.025％   0.026％～0.030％
  2#蠕化剂   0.15％～0.27％   0.25％～0.30％   0.30％～0.40％
为了保证铁水产生蠕化衰退，浇注期控制在8～14分钟。 
本发明冲天炉-工频炉双联熔炼生产蠕墨铸铁工艺方法充分利用原有灰铸铁生产设备，优化冲天炉原料配比以及双联熔炼条件，配合适宜的蠕化剂，可以生产出质量合格的蠕墨铸铁。省去了脱硫处理、工频炉精炼提温、蠕化孕育处理等工序，降低了设备投资和生成成本。优化配合不同类型和含量的蠕化，避免了因为硫含量的波动对蠕化率的影响，保证了产品质量的稳定。 
具体实施方式
下面结合某柴油机6缸1盖气缸盖铸造用RuT340蠕墨铸铁生产过程，具体说明本发明的具体过程和方法。 
随着科技的发展，现代柴油机单位功率大幅提高，这给气缸盖强度及热疲劳性能提出了更高的要求，因此选用更高性能的蠕墨铸铁材质代替灰铸铁材质是技术发展的趋势。RuT340蠕墨铸铁是铸造大功率柴油机气缸盖的适宜材质。 
一种具体操作过程如下： 
1)使用大排距外水冷冲天炉熔炼原铁水，冲天炉熔化率7吨/小时，使用低硫焦炭；使用山西Q10生铁。冲天炉配料为：生铁450kg/批，回炉铁200kg/批，废钢50kg/批，石灰石35kg/批，焦炭90kg/批。底焦高度1.7～1.9m。冲天炉风压13500Pa，风量90～100m3/min。开炉初期铁水稳定1420℃，30分钟后冲天炉铁水温度1456℃。铁水平均成分(重量)为：碳3.87％，硫0.024％，硅1.77％，磷0.044％。 
2)工频炉将铁水提温到1487℃，精炼12分钟后，检测铁水成分(重量)为：碳3.77％，硫0.023％，硅1.74％，磷0.45％。 
3)加入1#蠕化剂平铺到提坝包提坝内，加入量为4kg，2#蠕化剂加入出铁槽中，加入量为4.7kg。出铁温度为1495℃，出铁水时开始计时，吊车吊钩使用电子称，蠕化处理好的铁水倒入准备好的浇注包中，同时二次孕育处理，拔渣后吊入浇注工位开始浇注。从出铁水到开始浇注的时间为5分40秒，浇注结束时间为12分15秒。浇注结束时浇注梯形标准试块。 
4)检测梯形标准试块及铸件本体性能如下： 
  物料   蠕化率   珠光体   抗拉强度   硬度   延伸率
  形标准试块   85％   45％   385MPa   184HB   2.2％
  铸件本体   85％   40％   370MPa   179HB   2.4％
在上面的操作过程中，冲天炉废钢的比例为7.14％，把废钢的比例调整到0的另一种操作过程如下： 
1)使用山西Q10生铁。冲天炉配料为：生铁450kg/批，回炉铁250kg/批，石灰石35kg/批，焦炭90kg/批。底焦高度1.7～1.9m。冲天炉风压13500Pa，风量90～100m3/min。开炉初期铁水稳定1425℃，30分钟后冲天炉铁水温度1464℃。铁水平均成分(重量)为：碳3.92％，硫0.026％，硅1.87％，磷0.037％。 
2)工频炉将铁水提温到1482℃，精炼15分钟后，检测铁水成分(重量)为：碳3.84％，硫0.025％，硅1.85％，磷0.38％。 
3)加入1#蠕化剂平铺到提坝包提坝内，加入量为4kg，2#蠕化剂加入出铁槽中，加入量为5.5kg。出铁温度为1489℃，浇注期为11分34秒。浇注结束时浇注梯形标准试块。 
4)检测梯形标准试块及铸件本体性能如下： 
  物料   蠕化率   珠光体   抗拉强度   硬度   延伸率
  形标准试块   80％   50％   405MPa   192HB   2.0％
  铸件本体   85％   45％   380MPa   178HB   2.1％
解剖铸件未发现缩孔类缺陷。 
可以看出，铸件本体具有优良的性能，可以大批量生产相关铸件产品。 

Claims (6)

1.一种冲天炉-工频炉双联熔炼生产蠕墨铸铁工艺方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)冲天炉熔炼原铁水
冲天炉熔炼原料包括铁原料、焦炭和脱硫剂，铁原料重量配比为：生铁55％～70％、回炉料20％～35％、废钢0～10％，铁原料/焦炭重比为7∶1～8∶1，脱硫剂为焦炭重量的30％～45％；冲天炉工作中保持不空料、不停风，保持风量m3/min/焦炭量kg比为1.2∶1～1∶1，保持铁水温度大于1400℃；
(2)工频炉精炼调整铁水成分
冲天炉熔炼的原铁水在工频炉中升温至1480℃～1510℃，精炼10～15分钟；
(3)蠕化、孕育处理
使用提坝包冲入法蠕化处理，倒包二次孕育工艺生产最终蠕墨铸铁铁水；
其中：步骤(3)蠕化处理使用两种蠕化剂，1#蠕化剂在提坝包底做引爆剂，2#蠕化剂由出铁槽冲入；
所述的1#蠕化剂、2#蠕化剂重量组成为：
Figure FSB00000363472000011
Figure FSB00000363472000021
1#蠕化剂的加入量为铁水重量的0.15％～0.3％；
2#蠕化剂根据工频炉铁水硫含量浮动加入：
  硫含量   0.015％～0.022％   0.023％～0.025％   0.026％～0.030％   2#蠕化剂   0.15％～0.27％   0.25％～0.30％   0.30％～0.40％
加入量为占铁水重量比例。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中保持铁水温度为大于1400℃且小于或等于1510℃。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述的回炉料为蠕墨铸铁废料。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述的脱硫剂为钙基脱硫剂。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)工频炉精炼过程控制精炼铁水成分以重量百分含量计为：碳3.7％～3.9％，硫0.020％～0.027％，硅1.6％～1.9％，磷小于0.07％。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)得到的蠕墨铸铁铁水浇注铸件时浇注期控制在8～14分钟。
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