CN102443684A - 铸造用炉渣改良剂组成物及其使用方法 - Google Patents

铸造用炉渣改良剂组成物及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种铸造用炉渣改良剂组成物及其使用方法，其组成物基本包括由氧化钙CaO、氧化钠Na2O、氧化铝Al2O3、二氧化硅SiO2与氧化铁Fe2O3所组成；以及上述改良剂组成物于铸造制程中的使用方法，藉此，组成物与炉渣成分中氧化铁、氧化镁与氧化锰等氧化物反应，使炉渣盐基度上升，造成炉渣内上述成分的键结力道减弱，以软化炉渣，避免架桥现象发生，并可提升感应式熔解炉炉衬的耐用度以及钢水的纯化率。

Description

铸造用炉渣改良剂组成物及其使用方法
技术领域
本发明提供一种使用于钢铁铸造过程中的组成物及使用方法，更详而言之，有关一种可改变炉渣特性，达到提升熔炼效率的一种铸造用炉渣改良剂组成物及其使用方法。
背景技术
传统电炉铸造厂熔炼时是以废铁1或生铁加上所需要目标成份的添加剂如(C、Si、Mn、P、S…..等元素)，于感应式熔解炉2内直接熔炼成钢(铁)液后，再浇铸到模穴得到所需要的铸件。
铸造过程如图1及图2所示，过程中因废铁1及所添加的合金内含杂质产生的炉渣不易在熔解中被带出，所以须经由一升温程序将熔解温度提高，使得钢(铁)水3中杂质受热飘浮在钢(铁)水3上面形成炉渣4，藉此将感应式熔解炉2内杂质进行清除。习用的铸造制程约有下列缺点：1、过程中部分炉渣4会浮于钢(铁)水3的表面，可用除渣剂等方式先行去除，其余则散布在钢(铁)水3中，需再经过升温动作，使炉渣4浮上来以便再次清除。过程当中，若炉渣4过多，其浮在钢(铁)水3面时，与温度较低的空气接触时，容易硬化结块，形成架桥现象，如图2所示，使后续加入的废铁1无法顺利沉入至感应式熔解炉2内，形成投料障碍，拖长总工作时间。且初步除渣完成后，钢(铁)水3须进行再次升温与再除渣的动作，亦为浪费能源。2、少数铸造业者会于熔炼程序中加入造渣剂，习知的造渣剂以采用萤石(氟化钙)或石灰石(碳酸钙)为主要的造渣剂，但使用效果不佳，因萤石于使用中会产生氟化物，对环保伤害甚巨；而石灰石的造渣效果不佳，且需达到一定温度才具有效益。3、若炉渣4残留于炉壁上，炉渣4的清除不完全将使感应式熔解炉2的感应效果变差，如此需要耗费更多能源才能达到铸造所需的温度要求，亦造成能源与成本的浪费。4、若除渣未确实，炉渣4残留于钢(铁)水3将使钢(铁)水3纯化率降低，炉渣4的残留使铁原子之间的键结能力减弱，造成钢铁材料的延展性及强度变差，连带降低后续铸件良品率。5、炉渣4与炉衬5的耐火材料产生反应会降低炉衬5寿命。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种铸造用炉渣改良剂组成物及其使用方法，该铸造用炉渣改良剂组成物可与铸造过程废钢铁产生的炉渣结合，使炉渣软化，改良习用造渣剂使用效果不佳的缺点。炉渣的主要成分为氧化镁、氧化铁与氧化锰，加入该组成物与炉渣反应后将使炉渣的盐基度上升，造成炉渣内上述成分的键结力道减弱，使炉渣成分内的架桥链断键，架桥链断键的后的炉渣结构会变的松弛，达到软化炉渣的目的。
本发明解决问题的技术手段，包含：
提供一种铸造用炉渣改良剂组成物，其特征在于：
由氧化钙CaO、氧化钠Na2O、氧化铝Al2O3以及二氧化硅SiO2所组成的一组成物，且该组成物亦可包括氧化铁Fe2O3。
以及，一种铸造用炉渣改良剂组成物使用方法，其特征为，使用氧化钙CaO、氧化钠Na2O、氧化铝Al2O3以及二氧化硅SiO2所组成的组成物进行钢铁铸造。
本发明所能达到的目的及功效，系利用改良剂内含铝成分降低炉渣内氧化铁与氧化锰含量，藉此使炉渣软化避免架桥现象的发生，且该铸造用炉渣改良剂组成物可纯化钢(铁)水，减少残留于钢(铁)水中的氧化物浮渣，防止铁原子间因附着炉渣使原子间距远离，使钢水或铁水在相同温度与材质下增加其流动性与纯度，进而有效提高后续铸件的良品率。
再者，该铸造用炉渣改良剂组成物可清除粘附于感应式熔解炉炉衬的炉渣，避免在熔炼过程中，炉渣会不断与炉衬壁的耐火材料发生反应，使耐火材料剥落造成炉衬寿命降低，藉此提高炉衬寿命。
附图说明
图1习用铸造流程示意图。
图2习用铸造制程中感应式熔解炉发生架桥现象示意图。
图3本发明的铸造用炉渣改良剂组成物使用于铸造流程示意图。
图4本发明的铸造用炉渣改良剂组成物软化炉渣示意图。
具体实施方式
请参阅图3，本发明提供一种铸造用炉渣改良剂组成物，其特征在于：
由氧化钙CaO、氧化钠Na2O、氧化铝Al2O3以及二氧化硅SiO2所组成的一组成物。
其中，组成物成分含量为氧化钙CaO含量为至少30重量％，并小于67重量％；氧化钠Na2O含量为至少25重量％，并小于62重量％；氧化铝Al2O3含量为至少8重量％，并小于45重量％；二氧化硅SiO2含量为大于0重量％，并不超过10重量％；于本实施态样中该组成物更包括有氧化铁Fe2O3，且氧化铁Fe2O3含量为不超过5重量％。
以及，一种铸造用炉渣改良剂组成物使用方法，其特征为使用氧化钙CaO、氧化钠Na2O、氧化铝Al2O3以及二氧化硅SiO2所组成的组成物进行铸造。
明了上述结构后，以下针对本发明的动作及原理作一详细说明：
如图4并配合图3所示，将铸造用的废铁100原料与该铸造用炉渣改良剂组成物先后添加至感应式熔解炉10中，其添加量为钢水20的0.03-0.08重量％，之后并须视感应式熔解炉10炉壁情况来斟酌调整用量。铸造过程中该铸造用炉渣改良剂组成物可与铸造过程产生的炉渣30结合，使炉渣30的盐基度上升，造成炉渣30内上述成分的键结力道减弱，使炉渣30成分内的架桥链断键，架桥链断键之后的炉渣30结构会变的松弛，达到软化炉渣30的目的，使后续加入的废铁100可顺利沉入至感应式熔解炉10内。利用改良剂内含铝成分降低炉渣30内氧化铁与氧化锰含量，并增加炉渣30的活性，其反应方程式如下：
3MnO+3FeO+4Al→3Mn+3Fe+2Al2O3
Al2O3+CaO→Al2O3.CaO
CaO+SiO2→CaSiO3
Fe2O3+Fe→3FeO
Fe2O3+3C→4Fe+3CO2
FeO+CO→Fe(铁水)+CO2
Mn+FeO→MnO+Fe(铁水)
炉渣30活性提高使炉渣30内上述成分的分子间键结力道减弱，藉此使炉渣30软化，防止不易溶解的氧化物粘附于感应式熔解炉10的炉壁，达到能源使用效率提升，进而缩短熔炼时间；再者，该铸造用炉渣改良剂组成物于熔炼过程中能纯化钢水20，减少残留于钢水20中的氧化物浮渣，进而有效提高铸件良品率；此外，为避免熔炼过程中炉渣30不断与炉衬40的耐火材料反应而降低炉衬40寿命，该铸造用炉渣改良剂组成物可清除吸附在炉衬40上的炉渣30，进而提高感应式熔解炉10的炉衬40寿命。
该铸造用炉渣改良剂组成物可纯化钢水20，减少残留于钢水20中的氧化物浮渣，防止铁原子间因附着炉渣30使原子间距远离，使铁原子间的键结不会受到炉渣30存在影响而减弱，如此钢水20在相同温度与材质下将会提高流动性与纯度，使后续成品具良好塑性与延展性。
本发明的作用与优点如下：
1、炉渣改良剂组成物可软化炉渣30，造成炉渣30内上述成分的键结力道减弱，使炉渣30成分内的架桥链断键，进而炉渣30结构会变的松弛，达到软化炉渣的目的，有效防止架桥现象产生。
2、软化炉渣30后防止不易熔解的氧化物粘附炉壁与炉衬40，避免炉衬40被炉渣30附着造成炉衬40上的耐火材料寿命降低。
3、该铸造用炉渣改良剂组成物可净化钢水20，吸附残留于钢水20中的氧化物浮渣，吸附内层铁原子间残留的炉渣30，防止铁原子间因附着炉渣30使原子间距拉离，使铁原子间键结能力不受炉渣30影响减弱，提供后续铸件具备良好塑性与强度、韧性好、易加工、抗冲击的特性。
虽本发明是以一个最佳实施例作说明，但精于此技艺者能在不脱离本发明精神与范畴下作各种不同形式的改变。以上所举实施例仅用以说明本发明而已，非用以限制本发明的范围。举凡不违本发明精神所从事的种种修改或变化，俱属本发明申请专利范围。

Claims (10)

1.一种铸造用炉渣改良剂组成物，用于铸造过程中改变炉渣特性与净化钢水用，其特征在于：
由氧化钙CaO、氧化钠Na2O、氧化铝Al2O3以及二氧化硅SiO2所组成的组成物。
2.依据权利要求1所述的铸造用炉渣改良剂组成物，其特征在于，该组成物更包括氧化铁Fe2O3。
3.依据权利要求2所述的铸造用炉渣改良剂组成物，其特征在于，组成物的氧化铁Fe2O3含量为不超过5重量％。
4.依据权利要求1所述的铸造用炉渣改良剂组成物，其特征在于，组成物的氧化钙CaO含量为至少30重量％，并小于67重量％。
5.依据权利要求1所述的铸造用炉渣改良剂组成物，其特征在于，组成物的氧化钠Na2O含量为至少25重量％，并小于62重量％。
6.依据权利要求1所述的铸造用炉渣改良剂组成物，其特征在于，组成物的氧化铝Al2O3含量为至少8重量％，并小于45重量％。
7.依据权利要求1所述的铸造用炉渣改良剂组成物，其特征在于，组成物的二氧化硅SiO2含量为大于0重量％，并不超过10重量％。
8.依据权利要求1所述的铸造用炉渣改良剂组成物，其特征在于，该组成物的使用量为钢水的0.03-0.08重量％。
9.一种铸造用炉渣改良剂组成物使用方法，其特征在于：铸造过程中使用氧化钙CaO、氧化钠Na2O、氧化铝Al2O3以及二氧化硅SiO2所组成的组成物进行铸造。
10.一种铸造用炉渣改良剂组成物，用于铸造过程中改变炉渣特性与净化钢水用，其特征在于：由氧化钙CaO、氧化钠Na2O、氧化铝Al2O3以及二氧化硅SiO2所组成的组成物，其中，组成物的氧化钙CaO含量为至少30重量％，并小于67重量％，氧化钠Na2O含量为至少25重量％，并小于62重量％，氧化铝Al2O3含量为至少8重量％，并小于45重量％，二氧化硅SiO2含量为大于0重量％，并不超过10重量％。
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