CN109777908B

CN109777908B - 中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法

Info

Publication number: CN109777908B
Application number: CN201910142410.2A
Authority: CN
Inventors: 刘振一; 冯淑花; 刘增良; 王保民; 胡卫中; 李建新; 王中民
Original assignee: Hebei Huabei Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Hebei Huabei Diesel Engine Co Ltd
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2020-11-10
Anticipated expiration: 2039-02-26
Also published as: CN109777908A

Abstract

本发明公开了中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，属于机械铸造领域，包括对铸铁的化学成分进行配料、对熔炼出的铸铁进行炉前化学成分分析和调整中频电炉内铁水化学成分，调整中频电炉内铁水化学成分是先通过公式对需补加或减少的化学成分进行计算，根据计算结果使用补加同类合金法、补加生铁或增碳剂法、补加废钢法、出铁重配法、延时烧损法的其中一种进行调整，经继续加热熔化，然后再次进行炉前化学成分分析直到铁水化学成分合格。本发明能够精确地调整炉前化学成分，有效地缩短铸铁的熔炼时间，控制铸铁熔炼过程，保持铸件质量稳定提升，降低铸件生产成本。

Description

中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法

技术领域

本发明涉及一种熔炼铸造合金化学成分调整方法，尤其是一种熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，属于机械铸造领域。

背景技术

目前机械铸造合金熔炼技术中，炉前化学成分超标时的调整方法多为铸造熔炼从业人员依靠岗位实践经验来摸索控制，在炉前化学成分调整过程中，不能精确计算需要向熔炼炉内补加的合金炉料重量，导致需要进行多次化学成分调整，增加了熔炼时间，提高了熔炼成本，降低了熔炼效率。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，能够精确地调整炉前化学成分，有效地缩短铸铁的熔炼时间，控制铸铁熔炼过程，保持铸件质量稳定提升，降低铸件生产成本。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，包括对铸铁的化学成分进行配料、对熔炼出的铸铁进行炉前化学成分分析和调整中频电炉内铁水化学成分，调整中频电炉内铁水化学成分是先通过下述公式对需补加或减少的化学成分进行计算，根据计算结果使用补加同类合金法、补加生铁或增碳剂法、补加废钢法、出铁重配法、延时烧损法的其中一种进行调整，经继续加热熔化，然后再次进行炉前化学成分分析直到铁水化学成分合格；

所述公式为：

G＝(Q-H)×(1+Y)/Zu

式中：G为炉料补加量，是化学成分调整过程中应向炉内补加的炉料重量，计算单位kg，

Q为合金元素要求含量，是该合金元素的工艺要求范围的中心值，单位为％，

H为元素实测含量，是炉前化学成分分析结果中该合金元素的实际含量，单位为％，

Y为元素烧损率，是该合金元素在熔炼过程中的烧损率，单位为％，

Zu为单位元素增量，是向炉内加入单位重量的炉料后该合金元素的含量增值，单位为％/kg；

元素烧损率按照下列条件进行取值：熔炼温度调整到1400～1500℃时Si元素烧损率为1～10％，Mn元素烧损率为1～15％，P元素烧损率为1～3％，S元素烧损率为0～10％；熔炼温度调整到1450～1550℃时C元素烧损率为1～7％，Cr元素烧损率为1～20％，Cu元素烧损率为0～10％，Mo元素烧损率为0～10％，Ni元素烧损率为0～5％；

单位元素增量按照下述下列条件进行取值：①当炉前化学成分分析结果是碳元素低于工艺要求下限0.10％及以上时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含C为80％的增碳剂，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.05％/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.15％/kg取值；②当炉前化学成分分析结果是碳元素低于工艺要求下限不到0.10％时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含C为4.3％的生铁，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.05％/60kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.05％/20kg取值；③当炉前化学成分分析结果是碳元素低于工艺要求下限同时Cr元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含C量为7.8％的高碳Cr铁，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.01％/2kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.015％/kg取值；④当炉前化学成分分析结果是碳元素高于工艺要求上限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含C量为0.4％的废钢，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照-0.1％/50kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照-0.1％/17kg取值；⑤当炉前化学成分分析结果是Cr元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含Cr量为55％的Cr铁，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.035％/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.10％/kg取值；⑥当炉前化学成分分析结果是Si元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含Si量为75％的硅铁，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.05％/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.15％/kg取值；⑦当炉前化学成分分析结果是Mn元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含Mn量为80％的锰铁，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.05％/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.15％/kg取值；⑧当炉前化学成分分析结果是P元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含P量为24％的磷铁，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.015％/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.045％/kg取值；⑨当炉前化学成分分析结果是Cu元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含Cu量为100％的电解铜，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.06％/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.2％/kg取值；⑩当炉前化学成分分析结果是Mo元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含Mo量为60％的钼铁，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.04％/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.12％/kg取值；

当炉前化学成分分析结果是Ni元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含Ni量为100％的纯镍，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.06％/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.20％/kg取值。

上述单位元素增量的取值情况是指某一种或某几种元素不在工艺要求范围内，此时其它化学成分是合格的，例如①当炉前化学成分分析结果是碳元素低于工艺要求下限0.10％及以上时，此时其它化学成分是合格的，均在工艺要求范围内。

本发明技术方案的进一步改进在于元素烧损率按照下列条件进行取值：熔炼温度调整到1400～1500℃时Si元素烧损率为5.5％，Mn元素烧损率为8％，P元素烧损率为2％，S元素烧损率为5％，熔炼温度调整到1450～1550℃时C元素烧损率为4％，Cr元素烧损率为10.5％，Cu元素烧损率为5％，Mo元素烧损率为5％，Ni元素烧损率为2.5％。

本发明技术方案的进一步改进在于：当炉前化学成分分析结果是C、Si含量均高于工艺要求上限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是补加含C量为0.4％的废钢，同时根据补加废钢后炉前各种化学成分分析结果补加该化学成分的合金。

本发明技术方案的进一步改进在于：当炉前化学成分分析结果是多种合金元素含量均高于工艺要求上限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是采用延时烧损的方法，所述延时烧损的方法是延长熔炼时间10～18min，延长熔炼的过程中随时取样进行炉前化学成分分析，并对含量低的合金元素进行补充。

本发明技术方案的进一步改进在于：当炉前化学成分分析结果是多种合金元素含量均高于工艺要求上限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是采用倒出整炉铁液总量10～20％的铁液，然后再补充配料的方法。

本发明技术方案的进一步改进在于：进行炉前化学成分分析时的取样温度为1330～1390℃。

本发明技术方案的进一步改进在于：调整中频电炉内铁水化学成分合格后出炉前使铁液静置3～10min，静置温度为1510～1540℃。

本发明技术方案的进一步改进在于：出炉时温度为1490～1520℃。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明提供的中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，能够精确地调整炉前化学成分，有效地缩短铸铁的熔炼时间，控制铸铁熔炼过程，保持铸件质量稳定提升，降低铸件生产成本。

本发明在熔炼过程中，炉前取样分析后，通过公式计算得出需补加或减少的化学成分，可以快速准确地确定需要调整的化学成分的量，无需通过经验进行反复尝试和调整，同时配合使用补加同类合金法、补加生铁或增碳剂法、补加废钢法、出铁重配法、延时烧损法的其中一种进行调整，可以保证熔炼过程的稳定，炉前取样化学成分分析准确。采用本发明的中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，能够做到只需一次调整，化学成分即可满足工艺要求，无需进行二次甚至三次调整，调整精确，节省工艺步骤，缩短熔炼时间，提高生产效率。

具体实施方式

下面是本发明的一些具体实施方式，用以作进一步详细说明。

中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，包括对铸铁的化学成分进行配料、对熔炼出的铸铁进行炉前化学成分分析和调整中频电炉内铁水化学成分，调整中频电炉内铁水化学成分是先通过下述公式对需补加或减少的化学成分进行计算，根据计算结果使用补加同类合金法、补加生铁或增碳剂法、补加废钢法、出铁重配法、延时烧损法的其中一种进行调整，经继续加热熔化，然后再次进行炉前化学成分分析，炉前化学成分分析时的取样温度为1330～1390℃，直到铁水化学成分合格，铁水化学成分合格后出炉前使铁液静置3～10min，静置温度为1510～1540℃，铁液出炉，出炉时温度为1490～1520℃；

所述公式为：

G＝(Q-H)×(1+Y)/Zu

元素烧损率按照下列条件进行取值：熔炼温度调整到1400～1500℃时Si元素烧损率为1～10％，Mn元素烧损率为1～15％，P元素烧损率为1～3％，S元素烧损率为0～10％；熔炼温度调整到1450～1550℃时C元素烧损率为1～7％，Cr元素烧损率为1～20％，Cu元素烧损率为0～10％，Mo元素烧损率为0～10％，Ni元素烧损率为0～5％；优选地，熔炼温度调整到1400～1500℃时Si元素烧损率为5.5％，Mn元素烧损率为8％，P元素烧损率为2％，S元素烧损率为5％，熔炼温度调整到1450～1550℃时C元素烧损率为4％，Cr元素烧损率为10.5％，Cu元素烧损率为5％，Mo元素烧损率为5％，Ni元素烧损率为2.5％；

当炉前化学成分分析结果是多种合金元素含量均高于工艺要求上限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是采用延时烧损的方法，所述延时烧损的方法是延长熔炼时间10～18min，延长熔炼的过程中随时取样进行炉前化学成分分析，并对含量低的合金元素进行补充。

当炉前化学成分分析结果是多种合金元素含量均高于工艺要求上限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是采用倒出整炉铁液总量10～20％的铁液然后再补充配料的方法。

实施例1

本实施例的铸造产品为柴油发动机上的飞轮壳，飞轮壳的铸件材质为HT250，主要壁厚为8～10mm，铸件毛坯外形尺寸为Ф560x130mm，铸件重量为60kg。铸件力学性能要求为：抗拉强度不低于250Mpa，硬度要求180～230HB。工作面上不允许有气孔、缩松、冷隔、砂眼等铸造缺陷。

生产飞轮壳的熔炼设备选用1.5t中频电炉。生产飞轮壳的炉料为：选用武安Z14生铁，废钢选用轧钢厂的低碳钢下脚料，各种铁合金按照国际标准要求采购。

(1)配料

飞轮壳产品中化学成分要求为：C：3.1～3.3％；Si：1.3～1.5％；Mn：0.9～1.0％；P≤0.08％；S≤0.06％。飞轮壳配料为：Z14生铁800kg，废钢300kg，回炉料400kg，锰铁10kg，孕育剂3/500kg，出铁时采用包内冲入法进行孕育处理，孕育剂选用无锡BS-I。

(2)向炉内加料并加热熔化

加料顺序为：生铁——回炉料——废钢——锰铁——孕育剂(包内)

采用低温熔炼方法，随化随加，直到全部炉料均熔化完毕。

(3)炉前铁液取样

当炉料完全熔化并均匀化后，铁液温度到达1330℃时，准备进行取样。先将炉内铁液表面的渣子清除干净，再用取样勺从炉内舀取少量铁液，浇注化学成分试样，等试块冷却成型后从取样模中取出，立刻浸入常温水中进行激冷，等试样冷却后立刻送炉前化学成分分析室，进行光谱分析。

(4)炉前化学成分分析

先用砂轮机将试样分析工作面磨平，再将试样放置在直读光谱仪上进行化学成分分析，一般选取三个点的化学成分检测值，取其平均值作为最终检测结果。飞轮壳的炉前化学成分分析实测值为：C：3.16％；Si：1.33％；Mn：0.87％；P：0.05％；S：0.03％。

(5)判定化学成分分析结果符合性

检查上述化学成分分析结果，将铁液中各种元素含量与飞轮壳产品中化学成分要求进行对比，核对各项合金元素含量是否都处于工艺参数要求的范围内，来判定本次化学成分分析结果是否符合工艺要求。

经检查发现，飞轮壳炉前化学成分中Mn元素含量的实测值为0.87％，而飞轮壳产品中化学成分要求中Mn元素的含量范围为0.9～1.0％，Mn含量低于下限0.9％，不符合工艺要求，需要进行炉前化学成分调整。

(6)确定化学成分调整适宜方法

经检查，飞轮壳铁液的炉前化学成分中Mn元素含量低于下限，其他元素含量均合格，适宜采用补加同类合金法(补加锰铁)进行炉前化学成分调整。

(7)计算所需炉料补加量并称重

本实施例的熔炼设备为1.5吨中频炉，补加80％Mn的锰铁时，Mn的单位元素增量Zu为0.05％/kg。Mn元素的烧损率Y范围为1～15％，取其平均值为8％。

计算公式为：G＝(Q-H)×(1+Y)/Zu

即：炉料补加量＝(元素要求含量-元素实测含量)×(1+元素烧损率)/单位元素增量

应补加的锰铁重量G＝(0.95％-0.87％)×(1+8％)/0.05％/kg

＝1.73(kg)

(8)向炉内补加所需的合金炉料

根据计算结果，在本次炉前化学成分调整中，称取1.73kg的锰铁(含80％Mn)补加到1.5吨中频炉内。

(9)继续加热熔化和均匀化

补加炉料后应继续加热铁液，确保补加的炉料充分熔化并均匀化以后，再进行二次取样，检测铁液化学成分。

(10)二次取样

取样操作方法与第一次取样相同。先将炉内铁液表面的渣子清除干净，再用取样勺从炉内舀取少量铁液，浇注化学成分试样，等试块冷却成型后从取样模中取出，立刻浸入常温水中进行激冷，等试样冷却后立刻送炉前化学成分分析室，进行光谱分析。

(11)二次化学成分分析

操作方法与第一次化学成分分析相同。先用砂轮机将试样分析工作面磨平，再将试样放置在直读光谱仪上进行化学成分分析，一般选取三个点的化学成分检测值，取其平均值作为最终检测结果。飞轮壳的二次化学成分分析实测值为：C：3.17％；Si：1.35％；Mn：0.94％；P：0.05％；S：0.03％。

(12)炉前化学成分调整合格后继续加热升温

检查化学成分分析结果，将铁液中各种元素含量与工艺要求进行对比，各项合金元素含量均处于工艺参数要求的范围内，本次化学成分分析结果符合工艺要求，可以进行后续操作。

(13)炉前铁液处理

化学成分合格且铁液熔化温度达到工艺要求后，铁液准备出炉前，应进行铁液炉前处理。常用的铁液处理方法包括铁液高温静置、铁液净化除渣、铁液脱氧脱硫等，生产实际中应按照工艺要求实施。飞轮壳高温静置技术要求为：在1510℃温度下静置3分钟。

(14)铁液出炉

飞轮壳出炉温度要求为1490℃。通常情况下，在出铁的同时，要进行铁液孕育处理(或球化-孕育处理)，生产实际中应按照工艺要求实施。飞轮壳孕育处理采用包内冲入法，孕育剂加入量为每500kg铁液中加入3kg。将熔化好的铁液从熔炼炉倒出，注入铁液包中准备浇注铸件。

实施例2

实施例2与实施例1生产工艺相同，不同之处在于：

(4)炉前化学成分分析

飞轮壳的炉前化学成分分析实测值为：C：3.09％；Si：1.40％；Mn：0.97％；P：0.06％；S：0.04％。

(5)判定化学成分分析结果符合性

经检查发现，飞轮壳炉前化学成分中C元素含量的实测值为3.09％，而该铸件铸造工艺规程规定的炉前化学成分中C元素的含量范围为3.1～3.3％，C含量低于下限3.1％，不符合工艺要求，需要进行炉前化学成分调整。

(6)确定化学成分调整适宜方法

经检查，飞轮壳铁液的炉前化学成分中C元素含量低于下限0.01％，其他元素含量均合格，碳元素低于工艺要求下限不到0.10％，适宜采用补加生铁法进行炉前化学成分调整。

(7)计算所需炉料补加量并称重

本实施例所用熔炼设备为1.5吨中频炉，补加有效成分为4.3％C的生铁时，C的单位元素增量Zu为0.05％/60kg。C元素的烧损率Y范围为1～7％，取其平均值为4％。

计算公式为：G＝(Q-H)×(1+Y)/Zu

应补加生铁重量G＝(3.2％-3.09％)×(1+4％)/(0.05％/60kg)

＝137.28(kg)

(8)向炉内补加所需的合金炉料

根据计算结果，在本次炉前化学成分调整中，称取137.28kg的生铁(含4.3％C)补加到1.5吨中频炉内。

(11)二次化学成分分析

飞轮壳的二次化学成分分析实测值为：C：3.18％；Si：1.37％；Mn：0.95％；P：0.06％；S：0.04％。

实施例3

实施例3与实施例1生产工艺相同，不同之处在于：

生产飞轮壳的熔炼设备选用0.5t中频电炉。飞轮壳配料为：Z14生铁267kg，废钢100kg，回炉料133kg，锰铁3.3kg。

(4)炉前化学成分分析

飞轮壳的炉前化学成分分析实测值为：C：3.08％；Si：1.40％；Mn：0.97％；P：0.06％；S：0.04％。

(5)判定化学成分分析结果符合性

经检查发现，飞轮壳炉前化学成分中C元素含量的实测值为3.08％，而该铸件铸造工艺规程规定的炉前化学成分中C元素的含量范围为3.1～3.3％，C含量低于下限3.1％，不符合工艺要求，需要进行炉前化学成分调整。

(6)确定化学成分调整适宜方法

经检查，飞轮壳铁液的炉前化学成分中C元素含量低于下限0.02％，其他元素含量均合格，碳元素低于工艺要求下限不到0.10％，适宜采用补加增碳剂法进行炉前化学成分调整。

(7)计算所需炉料补加量并称重

本实施例所用熔炼设备为0.5吨中频炉，补加有效成分为80％C的增碳剂时，C的单位元素增量Zu为0.15％/kg。C元素的烧损率Y范围为1～7％，取其平均值为4％。

计算公式为：G＝(Q-H)×(1+Y)/Zu

应补加生铁重量G＝(3.2％-3.08％)×(1+4％)/(0.15％/kg)

＝0.83(kg)

(8)向炉内补加所需的合金炉料

根据计算结果，在本次炉前化学成分调整中，称取0.83kg的增碳剂(含80％C)补加到0.5吨中频炉内。

(11)二次化学成分分析

飞轮壳的二次化学成分分析实测值为：C：3.17％；Si：1.36％；Mn：0.97％；P：0.06％；S：0.03％。

实施例4

实施例4与实施例1生产工艺相同，不同之处在于：

(4)炉前化学成分分析

飞轮壳的炉前化学成分分析实测值为：C：3.32％；Si：1.43％；Mn：0.96％；P：0.06％；S：0.03％。

(5)判定化学成分分析结果符合性

经检查发现，飞轮壳炉前化学成分中C元素含量的实测值为3.32％，而该铸件铸造工艺规程规定的炉前化学成分中C元素的含量范围为3.1～3.3％，C含量高于上限3.3％，不符合工艺要求，需要进行炉前化学成分调整。

(6)确定化学成分调整适宜方法

经检查，飞轮壳铁液的炉前化学成分中C元素含量高于上限，其他元素含量均合格，适宜采用补加废钢法进行炉前化学成分调整。

(7)计算所需炉料补加量并称重

本实施例所用熔炼设备为1.5吨中频炉、补加有效成分为0.4％C的废钢时，C的单位元素增量Zu为-0.1％/50kg。C元素的烧损率Y范围为1～7％，取其平均值为4％。

计算公式为：G＝(Q-H)×(1+Y)/Zu

应补加废钢重量G＝(3.2％-3.32％)×(1+4％)/(-0.1％/50kg)

＝62.4(kg)

(8)向炉内补加所需的合金炉料

根据计算结果，在本次炉前化学成分调整中，称取62.4kg的废钢(含0.4％C)补加到1.5吨中频炉内。

(11)二次化学成分分析

飞轮壳的二次化学成分分析实测值为：C：3.22％；Si：1.41％；Mn：0.95％；P：0.06％；S：0.03％。

实施例5

实施例5与实施例1生产工艺相同，不同之处在于：

(4)炉前化学成分分析

飞轮壳的炉前化学成分分析实测值为：C：3.37％；Si：1.56％；Mn：1.06％；P：0.05％；S：0.03％。

(5)判定化学成分分析结果符合性

经检查发现，飞轮壳炉前化学成分中多种元素含量超出工艺要求的上限：C元素含量的实测值为3.35％，C含量高于上限3.3％；Si元素含量的实测值为1.56％，Si含量高于上限1.5％；Mn元素含量的实测值为1.05％，Mn含量高于上限1.0％。不符合工艺要求，需要进行炉前化学成分调整。

(6)确定化学成分调整适宜方法

经检查，飞轮壳铁液的炉前化学成分中C、Si、Mn三种元素含量均超出工艺要求的上限，且超标程度比较大，适宜采用出铁重配法进行炉前化学成分调整。

(7)～(8)调整炉前化学成分

飞轮壳铁液的炉前化学成分中C、Si、Mn三种元素含量均超出工艺要求的上限0.06％以上，超标程度比较大，倒出铁液的重量选定为整炉铁液总量的10％，即1500x10％＝150(kg)。

先从炉内倒出150kg铁液，注入铁液包内，进行合锭备用。然后按照飞轮壳熔化配料工艺进行配料，炉料配比为：Z14生铁80kg，废钢30kg，回炉料40kg，锰铁1kg。

(11)二次化学成分分析

飞轮壳的二次化学成分分析实测值为：C：3.28％；Si：1.46％；Mn：0.97％；P：0.05％；S：0.03％。

实施例6

实施例6与实施例1生产工艺相同，不同之处在于：

(4)炉前化学成分分析

飞轮壳的炉前化学成分分析实测值为：C：3.31％；Si：1.51％；Mn：1.02％；P：0.05％；S：0.03％。

(5)判定化学成分分析结果符合性

经检查发现，飞轮壳炉前化学成分中多种元素含量超出工艺要求的上限：C元素含量的实测值为3.31％，C含量高于上限3.3％；Si元素含量的实测值为1.51％，Si含量高于上限1.5％；Mn元素含量的实测值为1.02％，Mn含量高于上限1.0％。不符合工艺要求，需要进行炉前化学成分调整。

(6)确定化学成分调整适宜方法

经检查，飞轮壳铁液的炉前化学成分中C、Si、Mn三种元素含量均超出工艺要求的上限，且超标程度比较小，适宜采用延时烧损法进行炉前化学成分调整。

(7)～(8)调整炉前化学成分

飞轮壳铁液的炉前化学成分中C、Si、Mn三种元素含量超出工艺要求的上限0.01～0.02％，超标程度比较小，铁液高温熔炼时间选定为12～15min，铁液加热温度控制在1460～1490℃。

(11)二次化学成分分析

飞轮壳的二次化学成分分析实测值为：C：3.27％；Si：1.48％；Mn：0.96％；P：0.05％；S：0.03％。

实施例7～14

实施例7～8与实施例1的不同之处在于元素烧损率取值、取样温度、炉前铁液静置温度、炉前铁液静置时间、出炉温度，其它都相同，如下面表1中所示。

实施例9～10与实施例2的不同之处在于元素烧损率取值、取样温度、炉前铁液静置温度、炉前铁液静置时间、出炉温度，其它都相同，如下面表1中所示。

实施例11～12与实施例3的不同之处在于元素烧损率取值、取样温度、炉前铁液静置温度、炉前铁液静置时间、出炉温度，其它都相同，如下面表1中所示。

实施例13～14与实施例4的不同之处在于元素烧损率取值、取样温度、炉前铁液静置温度、炉前铁液静置时间、出炉温度，其它都相同，如下面表1中所示。

对比例1～2

对比例1与实施例1的不同之处在于化学成分调整，其它都相同，如下面表1中所示。

对比例2与实施例1的不同之处在于化学成分调整、取样温度，其它都相同，如下面表1中所示。

表1

试验例

对实施例1～14、对比例1～2中铸件产品进行化学成分分析，结果如表2所示。

表2

由表2分析可知，实施例1～14通过计算公式调整化学成分，同时通过选取适宜的调整方法、元素烧损率，控制取样温度、炉前铁液高温静置温度和静置时间、铁液出炉时温度，一次调整即可达到化学成分合格，而对比例1～2经过一次调整后化学成分仍未合格，还需进行二次调整甚至三次调整，与对比例相比，本发明通过计算公式调整炉前化学成分，达到了精确调整的目的，保证调整一次成功，有效地缩短铸铁的熔炼时间，控制了铸铁熔炼过程，降低了铸件生产成本。

Claims

1.中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，包括对铸铁的化学成分进行配料、对熔炼出的铸铁进行炉前化学成分分析和调整中频电炉内铁水化学成分，其特征在于：调整中频电炉内铁水化学成分是先通过下述公式对需补加或减少的化学成分进行计算，根据计算结果使用补加同类合金法、补加生铁或增碳剂法、补加废钢法的其中一种进行调整，经继续加热熔化，然后再次进行炉前化学成分分析直到铁水化学成分合格；

所述公式为：

G=（Q-H）×（1+Y）/Zu

式中：G为炉料补加量，是化学成分调整过程中应向炉内补加的炉料重量，计算单位为kg，

Q为合金元素要求含量，是该合金元素的工艺要求范围的中心值，单位为%，

H为元素实测含量，是炉前化学成分分析结果中该合金元素的实际含量，单位为%，

Y为元素烧损率，是该合金元素在熔炼过程中的烧损率，单位为%，

Zu为单位元素增量，是向炉内加入单位重量的炉料后该合金元素的含量增值，单位为%/kg；

元素烧损率按照下列条件进行取值：熔炼温度调整到1400～1500℃时Si元素烧损率为1～10%，Mn元素烧损率为1～15%，P元素烧损率为1～3%，S元素烧损率为0～10%；熔炼温度调整到1450～1550℃时C元素烧损率为1～7%，Cr元素烧损率为1～20%，Cu元素烧损率为0～10%，Mo元素烧损率为0～10%，Ni元素烧损率为0～5%；

单位元素增量按照下述下列条件进行取值：①当炉前化学成分分析结果是碳元素低于工艺要求下限0.10%及以上时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含C为80%的增碳剂，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.05%/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.15%/kg取值；②当炉前化学成分分析结果是碳元素低于工艺要求下限不到0.10%时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含C为4.3%的生铁，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.05%/60kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.05%/20kg取值；③当炉前化学成分分析结果是碳元素低于工艺要求下限同时Cr元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含C量为7.8%的高碳Cr铁，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.01%/2kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.015%/kg取值；④当炉前化学成分分析结果是碳元素高于工艺要求上限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含C量为0.4%的废钢，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照-0.1%/50kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照-0.1%/17kg取值；⑤当炉前化学成分分析结果是Cr元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含Cr量为55%的Cr铁，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.035%/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.10%/kg取值；⑥当炉前化学成分分析结果是Si元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含Si量为75%的硅铁，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.05%/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.15%/kg取值；⑦当炉前化学成分分析结果是Mn元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含Mn量为80%的锰铁，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.05%/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.15%/kg取值；⑧当炉前化学成分分析结果是P元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含P量为24%的磷铁，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.015%/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.045%/kg取值；⑨当炉前化学成分分析结果是Cu元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含Cu量为100%的电解铜，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.06%/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.2%/kg取值；⑩当炉前化学成分分析结果是Mo元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含Mo量为60%的钼铁，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.04%/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.12%/kg取值；⑪当炉前化学成分分析结果是Ni元素低于工艺要求下限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是向炉内补加含Ni量为100%的纯镍，此时1.5吨电炉的单位元素增量按照0.06%/kg取值，0.5吨电炉的单位元素增量按照0.20%/kg取值。

2.根据权利要求1所述的中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，其特征在于元素烧损率按照下列条件进行取值：熔炼温度调整到1400～1500℃时Si元素烧损率为5.5%，Mn元素烧损率为8%，P元素烧损率为2%，S元素烧损率为5%，熔炼温度调整到1450～1550℃时C元素烧损率为4%，Cr元素烧损率为10.5%，Cu元素烧损率为5%，Mo元素烧损率为5%，Ni元素烧损率为2.5%。

3.根据权利要求1所述的中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，其特征在于：当炉前化学成分分析结果是C、Si含量均高于工艺要求上限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是补加含C量为0.4%的废钢，同时根据补加废钢后炉前各种化学成分分析结果补加该化学成分的合金。

4.根据权利要求1所述的中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，其特征在于：当炉前化学成分分析结果是多种合金元素含量均高于工艺要求上限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是采用延时烧损的方法，所述延时烧损的方法是延长熔炼时间10～18min，延长熔炼的过程中随时取样进行炉前化学成分分析，并对含量低的合金元素进行补充。

5.根据权利要求1所述的中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，其特征在于：当炉前化学成分分析结果是多种合金元素含量均高于工艺要求上限时，调整中频电炉内铁水化学成分的方法是采用倒出整炉铁液总量10～20%的铁液然后再补充配料的方法。

6.根据权利要求1～5任一项所述的中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，其特征在于：进行炉前化学成分分析时的取样温度为1330~1390℃。

7.根据权利要求1所述的中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，其特征在于：调整中频电炉内铁水化学成分合格后出炉前使铁液静置3~10min，静置温度为1510~1540℃。

8.根据权利要求7所述的中频电炉熔炼铸铁炉前化学成分调整方法，其特征在于：出炉时温度为1490~1520℃。