CN103290299A - 一种钒钛球墨铸铁熔炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钒钛球墨铸铁熔炼方法，它包括称取炉料、熔炼、球化处理和孕育处理，在进行熔炼步骤时，向炉料内加入添加量为炉料重量0.5～1.5%的氧化铁皮；氧化铁皮于熔炼装料时添加于炉料的底部。所述的熔炼步骤中待炉料熔清后，向铁水中加入硅铁调节成分，并起到脱氧作用。本发明的有益效果是：在装料时即在炉料底部加入廉价的氧化铁皮，Ti元素优先氧化，使得钛含量降低，从而削弱钛的反球化作用，保证了钒钛球铁中石墨球化，加入氧化皮在熔炼中也具有很好的脱磷作用；氧化铁皮来源广泛且廉价，合理利用氧化铁皮，既可以降低生产成本，又起到环保节能作用。本发明工艺简单，操作方便，成本低廉，保证了钒钛球墨铸铁的综合性能。

Description

一种钒钛球墨铸铁熔炼方法

技术领域

本发明涉及熔炼钒钛球墨铸铁的熔炼技术领域，特别是一种钒钛球墨铸铁熔炼方法。

背景技术

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。用球墨铸铁铸造技术生产出的产品具有高强度、高韧性和低价格等优点，非常符合汽车生产的要求，在汽车生产中得到了广泛的应用，通过技术水平的不断提高，球墨铸铁将会应用于各大领域。球墨铸铁具有高强度的塑韧性，其在国内外发展非常快，产量已经超过铸钢和可锻铸铁，成为仅次于灰铸铁的铸造合金材料。

与普通球墨铸铁相比，钒钛球墨铸铁在相同组织的情况下具有更高的抗拉强度、屈服强度、屈强比和优异的耐磨性能等。为提高球墨铸铁的综合性能，特别是提高其耐磨性，选择加入铜、铬、钒、钛作为合金添加元素的多元素钒钛球墨铸铁活塞环，耐磨性是普通球墨铸铁的1.19～1.45倍，由于其优良的抗弯强度、抗折断性和较合金铸铁类活塞环更为优良的耐磨性，多元素钒钛球墨铸铁活塞环的使用寿命比合金铸铁使用寿命提高15%以上；用钒钛生铁研制生产的低铬钼钒钛球铁轧辊质量良好，性能超过国家标准，使用寿命长、轧材质量好。Ti可大大细化石墨及奥氏体晶体，提高材料强度。另外，V、Ti在基体上形成许多弥散分布的碳化物，具有较高的耐磨性，弥补了因失去马氏体效应而引起耐磨性、接触强度下降的缺点，又保持着很高的韧性。对等温淬火的钒钛球铁齿轮进行了性能试验，结果表明，这种齿轮的接触疲劳极限值、扰磨损能力、结构阻尼比和降低噪声等方面具有优良的性能，用这种钒钛球铁制造QJ系列减速器齿轮，其承载能力可提高50%。

然而钛对于球墨铸铁而言又是一种反球化元素，对于钒钛球墨铸铁稳定生产增加了困难。从球铁的一次结晶得知，球状石墨是在1280℃ 时，从液态中析出形成。在球状石墨的生长过程中，生成的石墨球有可能碰上固熔在铁液中的钛，即使是少量的钛，也会强烈干扰对石墨成球。通常球铁中含0.02%的微量钛，即会对促使球状石墨向片状发展。稀土元素又会对钛的干扰起中和作用，对钛量的中和极限值为0.15%。攀枝花生铁的含钛多数为0.14%～0.30%， 因此，不能获得对石墨成球的最佳效果， 并将影响石墨的成球作用。当球状石墨从液态中析出后的生长过程中，铁液四周会出现贫碳，在过冷状态的低碳铁液中又会析出奥氏体，而奥氏体一旦形成又逐渐扩散长大，形成一层奥氏体外壳，石墨球则被包围当中，阻碍其发展长大，这些石墨球在奥氏体外壳形成之前，已被钛干扰影响石墨球的圆整度， 因此，钒钛球铁相比普通球铁的石墨球圆整度要差。

我国钒钛球铁，可由钒钛生铁直接配料熔制，处理过程和普通球铁完全一样。为了保证球化效果，加入少数Re抑制Ti反球化作用，必须保证残余稀土含量，但增加白口倾向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种使钛含量控制在合理范围内、削弱钛的反球化作用、保证钒钛球铁中石墨球化的钒钛球墨铸铁熔炼方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种钒钛球墨铸铁熔炼方法，它包括称取炉料、熔炼、球化处理和孕育处理，在进行熔炼步骤时，向炉料内加入添加量为炉料重量0.5～1.5%的氧化铁皮。

所述的氧化铁皮于熔炼装料时添加于炉料的底部。

所述的熔炼步骤中待炉料熔清后，向铁水中加入硅铁，使铁水中硅的含量在1.0～1.7%。

所述的球化处理后在铁液面上撒入占铁水重量0.5～1.0%的干燥的、粉状造渣剂，并用扒渣耙捞出浮渣。

所述的氧化铁皮为锻钢、轧钢、连铸生产中脱落的氧化铁皮。

所述的称取炉料步骤中加入的炉料组成包括：钒钛生铁、废钢、钒钛球墨铸铁回炉料、硅铁和锰铁等。

所述的造渣剂为Si-Al-Ba/Si-Ca-Ba，能够快速成渣，并有脱氧去硫作用。

本发明具有以下优点：本发明在装料时即在炉料底部加入廉价的氧化铁皮，根据元素与氧结合能力强弱，Ti与氧结合能力比Mn、V、C、Si与氧结合能力强，铁水中有氧存在时，Ti元素优先氧化，使得钛含量降低，从而削弱钛的反球化作用，保证了钒钛球铁中石墨球化，同时加入氧化皮在熔炼中也具有很好的脱磷作用。氧化铁皮来源广泛且廉价，对这些资源合理利用，既可以降低生产成本，又起到环保节能作用。熔炼的铁水在出炉前需要加入硅铁调节成分，并起脱氧作用。球化处理后在铁液面上撒入干燥粉状的Si-Al-Ba/Si-Ca-Ba造渣剂，能够快速成渣，并有脱氧去硫作用。本发明工艺简单，操作方便，成本低廉，可以根据加入氧化皮量控制钛元素氧化程度，使钛含量控制在合理范围，克服了钛的反球化不利一面，同时发挥了钒钛对材料的强化作用，保证了钒钛球墨铸铁的综合性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

一种钒钛球墨铸铁熔炼方法，它包括称取炉料、熔炼、球化处理和孕育处理，在进行熔炼步骤时，向炉料内加入添加量为炉料重量0.5～1.5%的氧化铁皮，所述的氧化铁皮于熔炼装料时添加于炉料的底部。氧化铁皮在熔化过程中使铁水中的钛优先氧化而对其它元素含量影响不明显，从而降低钛含量，削弱了钛的反石墨球化作用，保证了钒钛球铁中石墨球化，同时加入氧化皮在熔炼中也具有很好的脱磷作用。氧化铁皮又称“铁磷”，钢材锻造、轧制、连铸生产中，常会大量形成氧化铁皮，来源广泛且廉价，对这些资源合理利用，既可以降低生产成本，又起到环保节能作用。

所述的熔炼步骤中待炉料熔清后，向铁水中加入硅铁，使铁水中硅的含量在1.0～1.7%，调节成分，并可消除残余氧的有害作用。

所述的球化处理后在铁液面上撒入占铁水重量0.5～1.0%的干燥的、粉状造渣剂，进行1～3次造渣操作，并用扒渣耙捞出浮渣。

所述的氧化铁皮为锻钢、轧钢、连铸生产中脱落的氧化铁皮。

所述的称取炉料步骤中称取的炉料组成包括：钒钛生铁、废钢、钒钛球墨铸铁回炉料、硅铁和锰铁等，且废钢和钒钛球墨铸铁回炉料的用量不同时为零。所述的造渣剂为Si-Al-Ba/Si-Ca-Ba，能够快速成渣，并有脱氧去硫作用，。

实施例1：

一种钒钛球墨铸铁熔炼方法，它包括称取炉料、熔炼、球化处理和孕育处理，采用50Kg中频感应电炉熔炼，所用炉料如下：钒钛生铁60%、废钢35%、其余为硅铁及锰铁等；在进行熔炼步骤时，向炉料内加入添加量为炉料重量1%的氧化铁皮，所述的氧化铁皮于熔炼装料时添加于炉料的底部；氧化皮在熔化过程中使铁水中的钛优先氧化而对其它元素含量影响不明显，从而降低钛含量，削弱了钛的反石墨球化作用，保证了钒钛球铁中石墨球化，同时加入氧化皮在熔炼中也具有很好的脱磷作用。待炉料熔清后，向铁水中加入一定量的硅铁，使铁水中硅的含量在1.0%，调节成分，并可消除残余氧的有害作用。

铁水温度在1450～1500℃出炉进行球化处理和孕育处理，以稀土镁为球化剂，球化剂用量为铁水重量的1.2～1.8%，将球化剂置于铁水包底，并用铁皮罩住，然后冲入铁水进行球化处理，时间为1～2分钟。

球化处理后在铁水表面撒上占铁水重量0.8～1.0%的干燥、粉状的Si-Al-Ba/Si-Ca-Ba造渣剂，能够快速成渣，并有脱氧去硫作用；造渣两次，用扒渣耙捞出浮渣以净化铁水。

以硅铁作为孕育剂，并进行多次孕育处理，可采取随流孕育和包内孕育进行孕育处理。浇铸后得到的钒钛球墨铸铁化学成分如下：C3.47%、Si2.8%、Mn0.25%、P0.061%、S0.036%、V0.118%、Ti0.03%、Re0.061%、Mg0.055%，球化级别达到2～3级，铸态组织为85%F+15%P，抗拉强度σ_b为480MPa，伸长率δ为14%。

实施例2：

一种钒钛球墨铸铁熔炼方法，它包括称取炉料、熔炼、球化处理和孕育处理，采用50Kg中频感应电炉熔炼，所用炉料如下：钒钛生铁60%、钒钛铸铁回炉料35%、其余为硅铁及锰铁等；在进行熔炼步骤时，向炉料内加入添加量为炉料重量0.5%的氧化铁皮，所述的氧化铁皮于熔炼装料时添加于炉料的底部；氧化皮在熔化过程中使铁水中的钛优先氧化而对其它元素含量影响不明显，从而降低钛含量，削弱了钛的反石墨球化作用，保证了钒钛球铁中石墨球化，同时加入氧化皮在熔炼中也具有很好的脱磷作用。待炉料熔清后，向铁水中加入一定量的硅铁，，使铁水中硅的含量在1.5%，调节成分，并可消除残余氧的有害作用。

铁水温度在1450～1500℃出炉进行球化处理和孕育处理，以稀土镁为球化剂，球化剂用量为铁水重量的1.2～1.8%，将球化剂置于铁水包底，并用铁皮罩住，然后冲入铁水进行球化处理，时间为1～2分钟。

球化处理后在铁水表面撒上占铁水重量0.5～0.7%的干燥、粉状的Si-Al-Ba/Si-Ca-Ba造渣剂，能够快速成渣，并有脱氧去硫作用；造渣一次，用扒渣耙捞出浮渣以净化铁水。

以硅铁作为孕育剂，并进行多次孕育处理，可采取随流孕育和包内孕育进行孕育处理。浇铸后得到的钒钛球墨铸铁化学成分如下：C3.73、Si2.68%、Mn0.24%、P0.066%、S0.028%、V0.167%、Ti0.08%、Re0.068%、Mg0.076%，球化级别达到2～3级，铸态组织为80%F+20%P，抗拉强度σ_b为510MPa，伸长率δ为12%。

实施例3：

一种钒钛球墨铸铁熔炼方法，它包括称取炉料、熔炼、球化处理和孕育处理，采用50Kg中频感应电炉熔炼，所用炉料如下：钒钛生铁60%、钒钛铸铁回炉料20%、废钢15%、其余为硅铁及锰铁等；在进行熔炼步骤时，向炉料内加入添加量为炉料重量1.5%的氧化铁皮，所述的氧化铁皮于熔炼装料时添加于炉料的底部；氧化皮在熔化过程中使铁水中的钛优先氧化而对其它元素含量影响不明显，从而降低钛含量，削弱了钛的反石墨球化作用，保证了钒钛球铁中石墨球化，同时加入氧化皮在熔炼中也具有很好的脱磷作用。待炉料熔清后，向铁水中加入一定量的硅铁，使铁水中硅的含量在1.7%，调节成分，并可消除残余氧的有害作用。

铁水温度在1450～1500℃出炉进行球化处理和孕育处理，以稀土镁为球化剂，球化剂用量为铁水重量的1.2～1.8%，将球化剂置于铁水包底，并用铁皮罩住，然后冲入铁水进行球化处理，时间为1～2分钟。

球化处理后在铁水表面撒上占铁水重量0.6～0.9%的干燥、粉状的Si-Al-Ba/Si-Ca-Ba造渣剂，能够快速成渣，并有脱氧去硫作用；造渣三次，用扒渣耙捞出浮渣以净化铁水。

以硅铁作为孕育剂，并进行多次孕育处理，可采取随流孕育和包内孕育进行孕育处理。浇铸后得到的钒钛球墨铸铁化学成分如下：C3.69%、Si2.83%、Mn0.54%、P0.063%、S0.043%、V0.197%、Ti0.053%、Re0.05%、Mg0.066%，球化级别达到2～3级，铸态组织为60%F+40%P，抗拉强度σ_b为650MPa，伸长率δ为7.8%。 

Claims (7)

1.一种钒钛球墨铸铁熔炼方法，它包括称取炉料、熔炼、球化处理和孕育处理，其特征在于：在进行熔炼步骤时，向炉料内加入添加量为炉料重量0.5～1.5%的氧化铁皮。

2.根据权利要求1所述的一种钒钛球墨铸铁熔炼方法，其特征在于：所述的氧化铁皮于熔炼装料时添加于炉料的底部。

3.根据权利要求1所述的一种钒钛球墨铸铁熔炼方法，其特征在于：所述的熔炼步骤中待炉料熔清后，向铁水中加入的硅铁，使铁水中硅的含量在1.0～1.7%。

4.根据权利要求1所述的一种钒钛球墨铸铁熔炼方法，其特征在于：所述的球化处理后在铁液面上撒入占铁水重量0.5～1.0%的干燥的、粉状造渣剂，并用扒渣耙捞出浮渣。

5.根据权利要求1所述的一种钒钛球墨铸铁熔炼方法，其特征在于：所述的氧化铁皮为锻钢、轧钢、连铸生产中脱落的氧化铁皮。

6.根据权利要求1所述的一种钒钛球墨铸铁熔炼方法，其特征在于：所述的称取炉料步骤中加入的炉料组成包括：钒钛生铁、废钢、钒钛球墨铸铁回炉料、硅铁和锰铁。

7.根据权利要求4所述的一种钒钛球墨铸铁熔炼方法，其特征在于：所述的造渣剂为Si-Al-Ba/Si-Ca-Ba。