CN102888484A - 一种用废铁废钢生产高强度铸铁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用废铁废钢生产高强度铸铁的方法，包括以下内容：按组成原料的重量配比称取原料废铁68-72%和废钢28-32%，另外称取总量1.4-1.6%的锰铁，采用两排冲天炉，使金属炉料废铁和废钢始终处于高位熔化，底焦送风强度选择在100m³/m².min左右，控制出炉温度≥1450℃，选择灰分少、气孔率小、固定碳高达85%的焦炭，使铁水始终处于高温，铁水充分增碳，最后铁水孕育处理，出铁水时，从出铁槽加入备用的硅铁。本发明铸件强度高，组织细密、石墨小；铸件的铸造性能和加工性能好，而且生产成本低，无有害的遗传性。

Description

一种用废铁废钢生产高强度铸铁的方法

技术领域

本发明涉及一种铸造方法，具体涉及一种用废铁废钢生产高强度铸铁的的方法。

背景技术

用新生铁等包括废铁废钢生产高强度铸铁，炉料配比：废钢30%、回炉废旧铸铁35%、新生铁35%（据《铸造工程师手册》。），此配比强度低，不易控制，铁水白口倾向大，易产生收缩缺陷，易发生铸铁遗传性缺陷，生产成本高。

申请人系机床铸件专业生产厂家。机床铸件要求表面光洁，轮廓清晰，具有一定强度、硬度等性能。在生产实践中铸造机床铸件常遇到所用炉料中的新生铁往往具有遗传性，它改变铸件各种性能，增加铸造缺陷。

1、申请人曾使用过化学成分（C.Si.Mn.P.S）均符合要求的新生铁，从炉前三角试块控制及对生产出的铸件进行化学分析，均在要求范围，但铸件的强度、尤其是硬度等力学性能却难以达到预期。撤换此种新生铁，铸件的强度、硬度立即得以恢复。

2、申请人曾遇到和使用另一类新生铁，其化学成分与上例一样符合使用要求，生产过程中铁水质量很易控制，铸件强度、硬度也很理想。但后来发现机床床身油池处有缩松缺陷，造成油池渗油。停止使用此类新生铁，油池渗漏自行消失。

3、申请人生产的某些机床导轨，须经高频淬火，由于某些新生铁的遗传作用，使导轨莫明奇妙地淬火后硬度达不到要求。

所谓的生铁的遗传性即：在生产实践中，往往可看到由一种金属炉料改换成另一种金属炉料，铁水的主要化学成分不变，但铸铁的组织（石墨化程度、白口倾向以及石墨化形态等，）却发生变化，炉料与铸件组织之间的这种关系，通常叫做铸铁的遗传性。一般这种遗传性与生铁中的气体、非金属夹杂物以及不经常分析的微量元素的存在有关。

申请人原生产的灰铸铁机床铸件的金属炉料由新生铁、回炉铁（包括废旧铸铁）及铁合金组成。生铁的遗传作用主要由新生铁引起的。回炉铁是经过一次或多次熔炼，其遗传作用得到不同程度的削弱和遏制，其有害作用难以显现。申请人思索，配料时是否不用新生铁，只用回炉铁（包括废旧铸件）和废钢等，这样就可避开新生铁的遗传性的不良作用，来克服以上的问题，从而使铸件性能稳定，质量得到提高。

大量使用回炉铁需从市场采购，这类回炉铁来自各个不同时期的各种报废机械零部件，由于这些回炉铁来源广，渠道多，即使其中某一报废铸件具有某方面的遗传作用，但其在配料中所占比例有限，这种遗传性达不到有害作用的临界值，其铸造缺陷不会显现出来。废钢来源于废钢材，钢材生产时都经过熔炼、精炼过程，对铸铁生产来说应该是纯净的。因此大量使用回炉铁及废钢，铸铁的遗传性是不存在的。

发明内容

为了缓解现有技术的不足和缺陷，本发明的目的在于提供一种用废铁废钢生产高强度铸铁的方法。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

用废铁废钢生产高强度铸铁的的方法，包括以下内容：

（1）按组成原料的重量配比称取原料废铁68-72%和废钢28-32%，另外称取总量1.4-1.6%的锰铁，备用；

（2）采用两排大间距冲天炉，加入废铁和废钢、锰铁，使废铁和废钢始终处于冲天炉底焦高位熔化，焦炭选择灰分少、气孔率小、固定碳高达85%以上的焦炭，增碳率在20%～25%之间；底焦送风强度选择在100m³/m².min左右，控制出炉温度≥1450℃；

4、铁水孕育处理，出铁水时，从出铁槽加入备用的硅铁；

5、炉前控制浇注三角试块，控制三角试块宽度在3-5mm之间，三角试块断口为：组织细致，呈银灰色，三角试块尖端有白口，白口宽度在3-5mm之间。

6、铸铁中各化学元素含量为：C 为3.08-3.22%，Si为1.48-1.80%，Mn为0.76-0.96%，P为0.21-0.275%，S为0.12-0.14%，余量为铁及其它不可避免的杂质。

用废铁废钢生产高强度铸铁的方法，所述的组成原料的重量配比为废铁70%和废钢30%，另外锰铁用量为铁水总重量的1.5%，所述的锰铁中锰含量为65%，硅铁中硅含量为70%。

以废钢、回炉铁为主要炉料，会造成碳、硅量下降，铁水性能恶化。但本发明通过调整冲天炉炉况，提升碳含量，提高增碳率，本发明采取的技术措施主要有：

本发明配料时以废铁、废钢为炉料，炉料中含碳量降低，要使碳得到预期的含量，必须在冲天炉中进行增碳。

在铁水成分相同的情况下，原始炉料配比中含碳量越低，通过冲天炉增碳越多，其组织中珠光体组织越多、越细，A型石墨片越小，铸铁的机械性能越高。

加入废钢、废铁，使废铁和废钢始终处于高位熔化，是为了熔化的铁水通过炽热的底焦路程增大，便于铁水增碳。

申请曾未控制好送风强度，铁液白口倾向大，限制了废钢的进一步使用。后选择适当的送风强度，使废钢和回炉铁使用量增加。送风强度选择在100m³/m².min左右，也是为了利于铁水增碳，并使铁水温度不致过低。

选择适当的炉型，申请人选用两排大间距冲天炉，炉温高，增碳率大。

选择灰份少、气孔率小，固定碳高达85%以上的焦炭，也是为了铁水与焦炭接触过程，便于铁水增碳，并获得高温铁水。

本发明选用铸造型焦炭，其成分如下：

焦炭主要成分（干基化验）

项目名称	灰份	挥发份	硫份	块度
					指标（%）	11.64	1.58	0.48	φ130×120

此焦炭固定碳高达85%左右，出炉温度≥1450℃，硫含量<0.5%，大炉增碳率约在20%～25%。

炉前控制三角试块，就是检查和控制获得的铁水是否符合高强度标准。在冲天炉正常运行，孕育处理适当，这时三角试块断口为：组织细致，呈银灰色，三角试块尖端有白口，白口宽度在3-5mm之间。就可以判定其化学成分以及机械性能在要求的范围之内，冶金质量控制得力，具有良好的冶金质量。无论是力学性能、铸造性能还是切削加工性能，都得到良好的统一。如因故大炉运行不正常，三角试块断口出现晶粒粗大、无白口或白口宽度大幅增大，说明冲天炉生产出来的铁水不达预期，应及时调整大炉运行状况，使冲天炉恢复正常。

本发明的优点：

本发明以废铁废钢为炉料生产的高强度铸铁铁水具有良好的铸造性能。

铸造性能主要指铁液的流动性和铁液的收缩性。

1）过热度高的铁液含氧量低，铁水纯净度高，流动性能好，有利于非金属夹杂物聚集、上浮而被除去，对于消除气孔、夹渣及浇注出外形完好、轮廓清晰的铸件有利。

2）铸造收缩性关系到铸件有无缩孔、缩松等缺陷，它是铁液铸造性能的又一重要内容。

灰铸铁、球铁等在凝固过程中由于石墨析出而体积膨胀，膨胀大小、出现早晚，均与铸铁的冶金质量和冷却速度不同而变化。

具体实施方式

实施例1：用废铁废钢生产高强度铸铁的方法，包括以下内容：

用废铁废钢生产高强度铸铁的的方法，包括以下内容：

（1）按组成原料的重量配比称取原料废铁68-72%和废钢28-32%，另外称取总量1.4-1.6%的锰铁，备用；

（2）采用两排冲天炉，加入废铁和废钢、锰铁，使废铁和废钢始终处于冲天炉底焦高位熔化，焦炭选择灰分少、气孔率小、固定碳高达85%的焦炭，增碳率在20%～25%之间；底焦送风强度选择在100m³/m².min左右，控制出炉温度≥1450℃；

（3）铁水孕育处理，出铁水时，从出铁槽加入备用的硅铁；

（4）炉前控制浇注三角试块，控制三角试块宽度在3-5mm之间，三角试块断口为：组织细致，呈银灰色，三角试块尖端有白口，白口宽度在3-5mm之间。

（5）铸铁中各化学元素含量为：C 为3.08-3.22%，Si为1.48-1.80%，Mn为0.76-0.96%，P为0.21-0.275%，S为0.12-0.14%，余量为铁及其它不可避免的杂质。

锰铁用量为铁水总重量的1.5%，所述的锰铁中锰含量为65%，硅铁中硅含量为70%。

本发明的用废铁废钢生产高强度铸铁性能检测数据：

本发明的金相检验为片状A型石墨为80-90%，其余的为B型石墨；无碳化物和磷共晶，本发明生产的高强度铸铁为HT250标准，抗拉强度达250 Rm（Mpa）就可，实际抗拉强度高达290Rm（Mpa），C 为3.08-3.22%，Si为1.48-1.80%，Mn为0.76-0.96%，P为0.21-0.275%，S为0.12-0.14%。

申请人今年拟生产铸件9000吨（材质为HT200、HT250），炉料不需新生铁，9000吨高强度铸铁的原材料全部是废旧钢铁。如采用普通铸铁生产，那么9000吨铸件需要3300余吨新生铁。这3300吨新生铁是冶金企业消耗大量焦炭、矿石、电力而取得的，即以大量能源及资源消耗和环境污染的重大代价换取的。列表如下：

生产9000吨高强度铸铁和普通铸铁所耗原材料比较

从上表看出今年生产9000吨铸件所需新生铁3300余吨。申请人采用以废铁废钢为炉料生产铸铁这一新材料，一年可为社会少耗焦3300余吨，少耗矿石5478吨，节电33万度，节约了大量能源 、矿源、人力、物力，减少环境污染，具有一定社会效益，对国民经济可持续发展具有一定的积极意义。

Claims (2)

1.一种用废铁废钢生产高强度铸铁的的方法，其特征在于包括以下内容：

（1）按组成原料的重量配比称取原料废铁68-72%和废钢28-32%，另外称取总量1.4-1.6%的锰铁，备用；

（2）采用两排大间距冲天炉，加入废铁和废钢、锰铁，使废铁和废钢始终处于冲天炉底焦高位熔化，焦炭选择灰分少、气孔率小、固定碳高达85%以上的焦炭，增碳率在20%～25%之间；底焦送风强度选择在100m³/m².min左右，控制出炉温度≥1450℃；

（3）铁水孕育处理，出铁水时，从出铁槽加入备用的硅铁；

（4）炉前控制浇注三角试块，控制三角试块宽度在3-5mm之间，三角试块断口为：组织细致，呈银灰色，三角试块尖端有白口，白口宽度在3-5mm之间；

（5）铸铁中各化学元素含量为：C 为3.08-3.22%，Si为1.48-1.80%，Mn为0.76-0.96%，P为0.21-0.275%，S为0.12-0.14%，余量为铁及其它不可避免的杂质。

2.根据权利要求书1所述的用废铁废钢生产高强度铸铁的方法，其特征在于：所述的组成原料的重量配比为废铁70%和废钢30%，另外锰铁用量为铁水总重量的1.5%，所述的锰铁中锰含量为65%，硅铁中硅含量为70%。