CN107385311B - 提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种球墨铸铁熔炼铁水的净化方法，控制参数和步骤主要包括：铁水过热区温度控制在1700℃以上，出铁温度控制在1480～1550℃，铁水包进行修包清渣，转运时铁水表面覆盖保温覆盖剂，浇注时档渣后直接浇注。本发明通过控制铁水过热区温度和出铁温度，使微量元素尤其是锰、铬、钛尽可能烧损掉，本发明的方法能将该些元素含量控制在锰＜0.1％，铬＜0.020％，钛＜0.020％，同时将铁水中的气体含量降至最低，以净化铁水从而降低铸件产生元素偏析、珠光体、碳化物的几率；此外采用修护铁水包、转用铁水覆盖保温覆盖剂等步骤有效防止铁水氧化，并最大限度的除去铁水中的浮渣，降低铸件夹渣的机会，进一步有效提高QT400‑18AL材质铸件低温下的韧性。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶金熔炼方法，尤其是涉及一种球墨铸铁熔炼铁水的净化方法。
背景技术
根据GB/T1348-2009，球墨铸铁QT400-18AL、QT350-22AL均是球墨铸铁件中的主要牌号，其中QT400-18AL材质大多作为风力发电机组轮毂、底座等的主要材质，随着市场需求的不断提高，要求QT400-18AL材质不仅符合国标中规定的力学强度，还要求符合QT350-22AL的低温冲击。这个要求超越了国家标准，因为正常的QT400-18AL是没有-40℃低温冲击功要求的，没有成熟的熔炼技术可做借鉴，因此在熔炼浇注工艺上实现的难度很大。马敬仲等在《高速列车转向架轴箱铸件的生产试验》(现代铸铁，2012年第5期第15-21页)一文中对QT400-18AL在高速列车转向架轴箱铸件的应用中同时具有低温冲击韧性的性能做了研究，在浇注过程中其采取控制铁液成分和温度的措施以获得满足生产设计要求的铸件，但该工艺适用于薄壁铸件并且需要对熔炼、球化、浇注等整套铸件工艺参数进行严格控制；而风力发电机组轮毂、底座等属于厚壁铸件，厚壁铸件的抗拉强度和低温韧性对应关系完全不同，而铁水成分决定了球铁组织进而决定铸件力学性能，因此如何控制铁水成分以提高QT400-18AL应用于厚壁铸件时的低温韧性以满足双牌号性能要求是目前亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种操作简单、净化效果好、能提供低温下韧性性能良好球铁铸件的球铁熔炼铁水净化工艺。
本发明的技术方案是提供一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，包括如下步骤：
S1.使用生铁及废钢利用冲天炉和电炉双联熔炼；
S2.铁水过热区温度控制在1700℃以上，冲天炉前炉出铁温度控制在1480～1550℃；
S3.铁水包进行修包清渣，电炉炉内铁水除渣；
S4.转运时铁水表面覆盖保温覆盖剂；
S5.浇注时档渣后直接浇注。
所述步骤S1中生铁为高纯生铁，废钢为符合GB211-2009规定的Q235碳素结构钢。
所述Q235碳素结构钢中锰、铬、钛微量元素的总含量小于1％(质量百分比)。
所述微量元素还包括钼、锡、铅。
所述步骤S1中冲天炉采用富氧送风，送风量为200～250m3/min，送氧量为100～180m3/h。
所述步骤S2中铁水过热区温度为1700～1800℃。
进一步地，所述步骤S2中铁水过热区温度为1700～1750℃。
所述球铁熔炼铁水净化后微量元素以质量百分比计锰＜0.1％，铬＜0.020％，钛＜0.020％。
球墨铸铁熔炼铁水时炉料按照质量百分比计为生铁87-90％，废钢10-13％。
本发明的优点和有益效果：微量元素含量是影响球铁性能的重要因素，如果微量元素烧损不完全，致使铁水中残留的微量元素总含量在0.070-0.3％之间，则微量元素以氧化物、分子团、原子的形式被铁水吸收，铁水凝固时在晶界发生偏析，并且锰、铬、钛易促进珠光体和碳化物的形成，从而影响球铁力学性能；本发明通过控制铁水过热区温度和冲天炉前炉出铁温度，使微量元素尤其是锰、铬、钛尽可能烧损掉，本发明能将这些元素的含量控制在锰＜0.1％，铬＜0.020％，钛＜0.020％，同时将铁水中的气体含量降至最低，以净化铁水从而降低铸件产生元素偏析、珠光体、碳化物的几率；此外采用修护铁水包、电炉炉内扒渣、转用铁水覆盖保温覆盖剂等步骤有效防止铁水氧化，并最大限度的除去铁水中的浮渣，降低铸件夹渣的机会，进一步有效提高铸件低温下的韧性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明提供一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，包括如下步骤：
S1.选用高纯生铁(选用本溪或罕王生铁)与板材废钢，按照质量百分比为生铁87％，废钢13％的比例混合，其中板材废钢为Mn、Cr、Ti元素总含量小于1％(质量百分比)的Q235碳素结构钢(符合GB211-2009规定)；
S2.在冲天炉与电炉双联熔炼的基础上，冲天炉采用富氧送风系统化铁，风量控制在220m3/min、送氧量控制在150m3/h，富氧送风可以使焦炭充分燃烧；控制铁水在过热区温度为1700～1750℃，致使铁料中的微量元素烧损去除；
S3.控制冲天炉前炉出铁温度为1480～1520℃，高温可以使铁水中的浮渣和气体与铁水很好的分离，进一步达到净化铁水的目的；
S4.铁水包使用前进行清渣处理，即将粘附在铁水包包壁上的氧化渣、除渣剂等清理干净，防止使用时向铁水中带入渣；电炉炉内铁水除渣处理，即出铁前将铁水液面上的浮渣用集渣剂进行扒渣；转运时铁水表面覆盖保温覆盖剂以防止铁水氧化；浇注时档渣后直接浇注，即用铁棒将铁水包嘴巴处的集渣层略微向后翻开一个三角然后进行浇注，利用集渣层以及保温覆盖剂的覆盖对铁水进行防氧化和保温处理，一方面省去了浇注时的扒渣处理，另一方面加快了浇注流程降低了铁水氧化失温的速率。
对采用本实施例净化方法的铁水进行检测，其中微量元素含量以质量百分比计分别为：锰0.08％，铬0.017％，钛0.015％。
实施例2
将实施例1步骤S2中的风量改为200m3/min，送氧量改为130m3/h，其余同实施例1。
对采用本实施例净化方法的铁水进行检测，其中微量元素含量以质量百分比计分别为：锰0.09％，铬0.018％，钛0.016％。
实施例3
将实施例1步骤S2中的风量改为250m3/min，送氧量改为180m3/h，其余同实施例1。
对采用本实施例净化方法的铁水进行检测，其中微量元素含量以质量百分比计分别为：锰0.06％，铬0.015％，钛0.015％。
实施例4
将实施例1步骤S2中的风量改为230m3/min，送氧量改为160m3/h，其余同实施例1。
对采用本实施例净化方法的铁水进行检测，其中微量元素含量以质量百分比计分别为：锰0.08％，铬0.016％，钛0.016％。
实施例5
将实施例1步骤S2中的风量改为210m3/min，送氧量改为140m3/h，其余同实施例1。
对采用本实施例净化方法的铁水进行检测，其中微量元素含量以质量百分比计分别为：锰0.08％，铬0.017％，钛0.016％。
实施例6
将实施例1步骤S2中铁水在过热区温度控制在1750～1800℃，其余同实施例1。
对采用本实施例净化方法的铁水进行检测，其中微量元素含量以质量百分比计分别为：锰0.07％，铬0.015％，钛0.015％。
实施例7
将实施例1步骤S3中冲天炉前炉出铁温度控制在1520～1550℃，其余同实施例1。
对采用本实施例净化方法的铁水进行检测，其中微量元素含量以质量百分比计分别为：锰0.08％，铬0.017％，钛0.015％。
对比例1
将实施例1步骤S2中铁水在过热区温度控制在1500～1560℃，其余同实施例1。
对采用本对比例净化方法的铁水进行检测，其中微量元素含量以质量百分比计分别为：锰0.10％，铬0.085％，钛0.030％。
对比例2
将实施例1中步骤S4改为：
S4.转运时铁水表面覆盖保温覆盖剂以防止铁水氧化；浇注前将铁水多次扒渣以防止氧化渣带入铸件。
其余步骤同实施例1。
对采用本对比例净化方法的铁水进行检测，其中微量元素含量以质量百分比计分别为：锰0.09％，铬0.068％，钛0.029％。
根据GB/T1348-2009的标准方法对采用本发明净化铁水方法的球墨铸铁QT400-18AL材质进行测试，使用常规浇注方法浇注铸件，铸件平均壁厚在60-200mm之间，测试结果如表1所示：
表1
从表1可知，采用本发明净化铁水的方法后QT400-18AL球墨铸铁件在-40℃时冲击功得到了有效提升，符合了QT350-22AL球墨铸铁材质的低温冲击性能，说明采用净化铁水方法后的QT400-18AL球墨铸铁拥有双牌号力学性能。
本发明实施例涉及到的材料、试剂和实验设备，如无特别说明，均为符合冶金铸造领域的市售产品。
以上所述，仅为本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的核心技术的前提下，还可以做出改进和润饰，这些改进和润饰也应属于本发明的专利保护范围。与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。
Claims (8)
1.一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.使用生铁及废钢利用冲天炉和电炉双联熔炼；
S2.铁水过热区温度控制在1700℃以上，冲天炉前炉出铁温度控制在1480～1550℃；
S3.铁水包进行修包清渣；
S4.转运时铁水表面覆盖保温覆盖剂；
S5.浇注时档渣后直接浇注，即用铁棒将铁水包嘴巴处的集渣层略微向后翻开一个三角然后进行浇注；采用本方法熔炼的球墨铸铁QT400-18AL浇注铸件，所述铸件平均壁厚在60-200mm之间。
2.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，其特征在于，所述步骤S1中生铁为高纯生铁，废钢为符合GB211-2009规定的Q235碳素结构钢。
3.根据权利要求2所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，其特征在于，所述Q235碳素结构钢中锰、铬、钛微量元素以质量百分比计总含量小于1％。
4.根据权利要求3所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，其特征在于，所述微量元素还包括钼、锡、铅。
5.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，其特征在于，所述冲天炉采用富氧送风，送风量为200～250m3/min，送氧量为100～180m3/h；所述电炉炉内铁水进行除渣处理。
6.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，其特征在于，所述步骤S2中铁水过热区温度为1700～1800℃。
7.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，其特征在于，所述步骤S2中铁水过热区温度为1700～1750℃。
8.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法，其特征在于，所述球墨铸铁熔炼铁水净化后微量元素以质量百分比计锰＜0.1％，铬＜0.020％，钛＜0.020％。
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