CN113308591A - 一种利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，该方法独特，使用方便在熔炼的铁水进行球化处理及孕育处理前，对成分不合格的熔炼铁水进行静置降温，并向降温后的熔炼铁水内投放预处理剂对熔炼的铁水进行预处理，从而降低了熔炼的铁中铬、锰、硅等过量元素的浓度，防止熔炼后的铁水因含有过量铬、锰、硅元素而影响熔炼的铁水后续球化处理效果；并且在后续孕育过程中，采取多次孕育措施为再辉点之后预留足够的石墨量填充缩松，最终使废旧轴承钢的溶体在凝固时缩松概率减小，从而提高了使用废旧轴承钢所制成铸件的强度，降低了球墨铸铁的生产成本，提高了废旧轴承钢的利用率。
Description
技术领域
本发明属于球墨铸铁件铸造技术领域，具体涉及一种利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法。
背景技术
球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其机械性能良好，防腐性能优异、延展性能好，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。一般球磨铸铁管的生产是以生铁为原料，随着铸造行业人工成本的提高，铸造生铁价格成倍增长，致使生铁生产球墨铸铁成本增高。
目前，国内外球墨铸铁生产为了降低成本，发挥集约化制造的作用，普遍会采用含复杂合金元素成分的废钢生产球墨铸铁，但采用含复杂合金元素成分的废钢生产球墨铸铁时，由于废钢中铬、锰等合金元素的浓度超标会对石墨的球化产生巨大的负面影响，尤其采用废旧轴承钢生产球墨铸铁时，废旧轴承钢的熔体凝固收缩时，会带来大量缩孔缩松危害，影响铸件的强度，从而致使废旧轴承钢的利用率较低，致使每年有大批的废旧轴承钢闲置，没有得到很好的利用，导致资源浪费。
发明内容
针对现有利用废旧轴承钢生产球墨铸铁件存在的缺陷和问题，本发明提供一种利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，不仅有效的解决了废旧轴承钢中铬、锰合金元素超标的问题，而且还解决了废旧轴承钢的熔体在凝固时大量缩孔缩松的问题，提高了使用废旧轴承钢所制成铸件的强度，提高了废旧轴承钢的利用率，降低了球墨铸铁的生产成本。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，包括以下步骤：
步骤一，准备铁水冶炼主原料，铁水冶炼主原料包括含有废轴承钢的复杂成分废钢、生铁、回炉料、增碳剂；
步骤二，将步骤一中铁水冶炼主原料以质量百分比计，选取废钢：20％-30％、生铁20％-40％、回炉料20％-40％、增碳剂3％-5％进行配料；
步骤三，将配比好的铁水冶炼主原料加入中频感应电炉中，控制中频感应电炉内部温度在1510℃-1550℃范围内，对中频感应电炉内铁水冶炼主原料持续加热5-10分钟，将铁水冶炼主原料熔炼成铁水；
步骤四，待铁水冶炼主原料熔炼完成后，使用取样勺从中频感应电炉中取出铁水样，然后使用金属元素分析仪对铁水样内各合金元素含量进行检测，然后对中频感应电炉内铁水静置降温；
步骤五，待熔炼的铁水温度降低到1240℃-1280℃后加入预处理剂，等待预处理剂与熔炼的铁水反应后，进行对熔炼的铁水进行扒渣；
步骤六，对扒渣后的铁水进行加热升温，然后向中频感应电炉内添加锰铁和硅铁后出炉，将铁水倒入球化包，并向球化包内添加球化剂对铁水进行球化处理；
步骤七，在进行球化处理的同时向球化包内添加碳化硅对铁水进行包内初次孕育，且碳化硅质量百分比为0.1％；
步骤八，待铁水反应后将球化包内铁水倒入铁水包内，并向铁水包内添加75硅铁孕育剂对铁水进行包内二次孕育；
步骤九，待铁水包内铁水球化反应结束后，将硅钡复合孕育剂加入铁水包内对铁水进行补充孕育；
步骤十，待铁水与硅钡复合孕育剂反应结束后，将铁水浇注至铸件型腔内进行铸件，此时铁水温度在1400℃-1430℃范围内，且在向铸件型腔内进行浇注铁水时，向铁水内添加硅锶镧复合孕育剂对铁水进行随流孕育。
所述步骤八中，75硅铁孕育剂的添加质量占铁水质量的0.3％，且75硅铁孕育剂的粒度为3mm-25mm。
所述步骤九中，硅钡复合孕育剂的添加质量占铁水质量的0.2％，且硅钡复合孕育剂的粒度为0.2mm-1mm。
所述步骤十中硅锶镧复合孕育剂的添加质量占铁水质量的0.1％，且硅锶镧复合孕育剂的粒度为0.2-0.5mm。
所述硅锶镧复合孕育剂中的成分包括硅、镧、锶、铝、钙和铁，所述硅、镧、锶、铝、钙和铁的中占比为百分之百，且其中硅、镧、锶和铝的占比分别为硅占55-75％、镧占0.5-4.0％、锶占0.5-4％、铝占0.3％、钙占0.1％。
所述步骤五中预处理剂的主要成分包括Fe2O3、FeO、SiO2和CaO，且Fe2O3、FeO、SiO2和CaO的占比分别为Fe2O3占80-96％、FeO占0.1-2％、SiO2占5-10％和CaO占0.5-1％。
所述球化包与铁水包在使用前进行预热。
所述步骤五中预处理剂所添加质量的具体计算公式为：
且上述公式中m熔体是炉内铁水质量，CCr是铬元素的浓度，
是Fe2O3的摩尔质量，MCr是铬元素的摩尔质量。
本发明的有益效果：本发明提供的一种利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，方法独特，在熔炼的铁水进行球化处理及孕育处理前，对成分不合格的熔炼铁水进行静置降温，并向降温后的熔炼铁水内投放预处理剂对熔炼的铁水进行预处理，预处理剂会与熔炼铁水发生还原反应，在反应过程中熔炼铁水中的铬、锰等过量元素经反应形成炉渣，且预处理剂中的SiO2起到一定的扒渣剂作用，便于后期扒渣；在进行扒渣后，降低了熔炼的铁中铬、锰等过量元素的浓度，防止熔炼后的铁水因含有过量铬、锰元素而影响熔炼的铁水后续凝固组织球化处理的效果。
本发明提供一种利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，不仅有效的解决了废旧轴承钢中铬、锰合金元素超标的问题，而且还解决了废旧轴承钢的熔体在凝固时大量缩孔缩松的问题，提高了使用废旧轴承钢所制成铸件的强度，提高了废旧轴承钢的利用率，降低了球墨铸铁的生产成本。
附图说明：
图1为本发明Ellingham示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1
目前，国内外球墨铸铁生产为了降低成本，发挥集约化制造的作用，普遍会采用含复杂合金元素成分的废钢生产球墨铸铁，但采用含复杂合金元素成分的废钢生产球墨铸铁时，由于废钢中铬、锰、硅等合金元素的浓度超标会对石墨的球化产生巨大的负面影响，尤其采用废旧轴承钢生产球墨铸铁时，废旧轴承钢的熔体凝固收缩时，会带来大量缩孔缩松危害，影响铸件的强度，从而致使废旧轴承钢的利用率较低，致使每年有大批的废旧轴承钢闲置，没有得到很好的利用，导致资源浪费。
针对上述问题，本实施例提供了一种利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，包括以下步骤：
步骤一，准备铁水冶炼主原料，铁水冶炼主原料包括含有废轴承钢的复杂成分废钢、生铁、回炉料、增碳剂。
步骤二，将步骤一中铁水冶炼主原料以质量百分比计，选取含有废轴承钢的复杂成分废钢：20％、生铁40％、回炉料37％和增碳剂3％进行配料。
步骤三，将配比好的铁水冶炼主原料加入中频感应电炉中，控制中频感应电炉内部温度在1510℃-1550℃范围内，对中频感应电炉内铁水冶炼主原料持续加热5-10分钟，将铁水冶炼主原料熔炼成铁水；
步骤四，待铁水冶炼主原料熔炼完成后，使用取样勺从中频感应电炉中取出铁水样，然后使用金属元素分析仪对铁水样内各合金元素含量进行检测，确定频感应电炉内铁水中各金属的含量，且检测目的是便于确认后期预处理剂的添加质量，然后将中频感应电炉内铁水静置降温；
步骤五，待熔炼的铁水温度降低到1240℃-1280℃后加入预处理剂，且预处理剂所添加质量的具体计算公式为：
且上述公式中m熔体是炉内铁水质量，CCr是铬元素的浓度，
是Fe2O3的摩尔质量，MCr是铬元素的摩尔质量；例如当生产一吨铁水时，预处理剂所添加的质量为：
预处理剂的主要成分包括Fe2O3、FeO、SiO2和CaO，且Fe2O3、FeO、SiO2和CaO的占比分别为Fe2O3占80-96％、FeO占0.1-2％、SiO2占5-10％和CaO占0.5-1％，加入的预处理剂会与熔炼的铁水发生如下还原反应：
Fe2O3+Cr→Cr2O3+Fe (1)
Fe2O3+Si→SiO2+Fe (2)
Fe2O3+Mn→Mn03+2Fe (3)
由于Cr是正偏析元素，在最后凝固区域富集，是强烈促进碳化物元素，如果含量过高，在晶界或者胞间出现难以热处理的合金碳化物，因此需要将Cr控制在合理含量范围，如图1所示，位置低的氧化物比位置高的氧化物在热力学上更稳定，从而位置低的△G-T线对应的金属可以作为位置高的△G-T线对应的氧化物热还原过程的还原剂，通过向熔炼的铁水中添加添加剂，从而可以将熔炼的铁水中的Si、Cr、Mn都还原为Fe2O3,，而熔炼铁水中的Cr、Mn和Si在还原氧化铁的过程中变成各自的氧化渣，通过扒渣剂的聚集，而被除去，最终使熔炼铁水中的Cr、Mn和Si的含量都会在脱铬的过程中减少，
从而通过还原反应使熔炼铁水中的铬、锰、硅等过量元素经反应形成炉渣，且熔炼铁水与预处理剂反应前后熔炼铁水内铬、锰、硅等过量元素百分比含变化如表1所示：
表1
| 元素百分含量wt％ | C | Si | Mn | Cr | P | S | Cu | Mo |
| 处理前 | 3.63 | 1.72 | 0.28 | 0.31 | 0.02 | 0.014 | 0.043 | 0.011 |
| 处理后 | 3.61 | 1.63 | 0.08 | 0.04 | 0.018 | 0.013 | 0.042 | 0.010 |
待预处理剂与熔炼的铁水反应后，进行对熔炼的铁水进行扒渣，在进行扒渣后，降低了熔炼的铁中铬、锰等过量元素的浓度，防止熔炼后的铁水因含有过量铬、锰元素而影响熔炼的铁水后续凝固组织球化处理的效果。
步骤六，对扒渣后的铁水进行加热升温，然后向中频感应电炉内添加锰铁和硅铁后出炉，将铁水倒入球化包，并向球化包内添加球化剂对铁水进行球化处理，且球化包在使用前会进行预热，防止球化包与熔炼的铁水温度相差太大而导致在将铁水倒入球化包内时铁水发生溅射；
步骤七，在进行球化处理的同时向球化包内添加碳化硅对铁水进行包内初次孕育，且碳化硅质量百分比为0.1％；
步骤八，待铁水反应后将球化包内铁水倒入铁水包内，并向铁水包内添加75硅铁孕育剂对铁水进行包内二次孕育，75硅铁孕育剂的添加质量占铁水质量的0.3％，且75硅铁孕育剂的粒度为3mm-25mm；且铁水包在使用前也会进行预热，其预热目的与球化包预热目的相同。
步骤九，待铁水包内铁水球化反应结束后，将硅钡复合孕育剂加入铁水包内对铁水进行补充孕育，硅钡复合孕育剂的添加质量占铁水质量的0.2％，且硅钡复合孕育剂的粒度为0.2mm-1mm；
步骤十，待铁水与硅钡复合孕育剂反应结束后，将铁水浇注至铸件型腔内进行铸件，此时铁水温度在1400℃-1430℃范围内，且在向铸件型腔内进行浇注铁水时，向铁水内添加硅锶镧复合孕育剂对铁水进行随流孕育，且硅锶镧复合孕育剂的添加质量占铁水质量的0.1％，且硅锶镧复合孕育剂的粒度为0.2-0.5mm，硅锶镧复合孕育剂中的成分包括硅、镧、锶、铝、钙和铁，所述硅、镧、锶、铝、钙和铁的中占比为百分之百，且其中硅、镧、锶和铝的占比分别为硅占55-75％、镧占0.5-4.0％、锶占0.5-4％、铝占0.3％、钙占0.1％。
由于降低了熔炼的铁水中铬、锰等过量元素的浓度，从而熔炼铁水的铬、锰元素不会影响熔炼铁水后续凝固组织球化处理的效果，提高了使用废旧轴承钢所制成铸件的强度，降低了球墨铸铁的生产成本，提高了废旧轴承钢的利用率。
实施例2
本实施例提供了一种利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，包括以下步骤：
步骤一，准备铁水冶炼主原料，铁水冶炼主原料包括含有废轴承钢的复杂成分废钢、生铁、回炉料、增碳剂。
步骤二，将步骤一中铁水冶炼主原料以质量百分比计，选取含有废轴承钢的复杂成分废钢：25％、生铁40％、回炉料32％和增碳剂3％进行配料；
步骤三，将配比好的铁水冶炼主原料加入中频感应电炉中，控制中频感应电炉内部温度在1510℃-1550℃范围内，对中频感应电炉内铁水冶炼主原料持续加热5-10分钟，将铁水冶炼主原料熔炼成铁水；
步骤四，待铁水冶炼主原料熔炼完成后，使用取样勺从中频感应电炉中取出铁水样，然后使用金属元素分析仪对铁水样内各合金元素含量进行检测，确定频感应电炉内铁水中各金属的含量，且检测目的是便于确认后期预处理剂的添加质量，然后将中频感应电炉内铁水静置降温；
步骤五，待熔炼的铁水温度降低到1240℃-1280℃后加入预处理剂，且预处理剂所添加质量的具体计算公式为：
且上述公式中m熔体是炉内铁水质量，CCr是铬元素的浓度，
是Fe2O3的摩尔质量，MCr是铬元素的摩尔质量；
预处理剂的主要成分包括Fe2O3、FeO、SiO2和CaO，且Fe2O3、FeO、SiO2和CaO的占比分别为Fe2O3占80-96％、FeO占0.1-2％、SiO2占5-10％和CaO占0.5-1％，加入的预处理剂会与熔炼的铁水发生如下还原反应：
Fe2O3+Cr→Cr2O3+Fe (1)
Fe2O3+Si→SiO2+Fe (2)
Fe2O3+Mn→Mn03+2Fe (3)
由于Cr是正偏析元素，在最后凝固区域富集，是强烈促进碳化物元素，如果含量过高，在晶界或者胞间出现难以热处理的合金碳化物，因此需要将Cr控制在合理含量范围，如图1所示，位置低的氧化物比位置高的氧化物在热力学上更稳定，从而位置低的△G-T线对应的金属可以作为位置高的△G-T线对应的氧化物热还原过程的还原剂，通过向熔炼的铁水中添加添加剂，从而可以将熔炼的铁水中的Si、Cr、Mn都还原为Fe2O3,，而熔炼铁水中的Cr、Mn和Si在还原氧化铁的过程中变成各自的氧化渣，通过扒渣剂的聚集，而被除去，最终使熔炼铁水中的Cr、Mn和Si的含量都会在脱铬的过程中减少，
从而通过还原反应使熔炼铁水中的铬、锰、硅等过量元素经反应形成炉渣，且熔炼铁水与预处理剂反应前后熔炼铁水内铬、锰、硅等过量元素百分比含变化如表1所示：
表2
| 元素百分含量wt％ | C | Si | Mn | Cr | P | S | Cu | Mo |
| 处理前 | 3.70 | 1.78 | 0.25 | 0.42 | 0.019 | 0.011 | 0.051 | 0.013 |
| 处理后 | 3.67 | 1.67 | 0.13 | 0.12 | 0.017 | 0.011 | 0.047 | 0.011 |
待预处理剂与熔炼的铁水反应后，进行对熔炼的铁水进行扒渣，在进行扒渣后，降低了熔炼的铁中铬、锰等过量元素的浓度，防止熔炼后的铁水因含有过量铬、锰元素而影响熔炼的铁水后续凝固组织球化处理的效果。
步骤六，对扒渣后的铁水进行加热升温，然后向中频感应电炉内添加锰铁和硅铁后出炉，将铁水倒入球化包，并向球化包内添加球化剂对铁水进行球化处理，且球化包在使用前会进行预热，防止球化包与熔炼的铁水温度相差太大而导致在将铁水倒入球化包内时铁水发生溅射；
步骤七，在进行球化处理的同时向球化包内添加碳化硅对铁水进行包内初次孕育，且碳化硅质量百分比为0.1％；
步骤八，待铁水反应后将球化包内铁水倒入铁水包内，并向铁水包内添加75硅铁孕育剂对铁水进行包内二次孕育，75硅铁孕育剂的添加质量占铁水质量的0.3％，且75硅铁孕育剂的粒度为3mm-25mm；且铁水包在使用前也会进行预热，其预热目的与球化包预热目的相同。
步骤九，待铁水包内铁水球化反应结束后，将硅钡复合孕育剂加入铁水包内对铁水进行补充孕育，硅钡复合孕育剂的添加质量占铁水质量的0.2％，且硅钡复合孕育剂的粒度为0.2mm-1mm；
步骤十，待铁水与硅钡复合孕育剂反应结束后，将铁水浇注至铸件型腔内进行铸件，此时铁水温度在1400℃-1430℃范围内，且在向铸件型腔内进行浇注铁水时，向铁水内添加硅锶镧复合孕育剂对铁水进行随流孕育，且硅锶镧复合孕育剂的添加质量占铁水质量的0.1％，且硅锶镧复合孕育剂的粒度为0.2-0.5mm，硅锶镧复合孕育剂中的成分包括硅、镧、锶、铝、钙和铁，所述硅、镧、锶、铝、钙和铁的中占比为百分之百，且其中硅、镧、锶和铝的占比分别为硅占55-75％、镧占0.5-4.0％、锶占0.5-4％、铝占0.3％、钙占0.1％。
由于降低了熔炼的铁水中铬、锰等过量元素的浓度，从而熔炼铁水的铬、锰元素不会影响熔炼铁水后续凝固组织球化处理的效果，提高了使用废旧轴承钢所制成铸件的强度，降低了球墨铸铁的生产成本，提高了废旧轴承钢的利用率。
实施例3
本实施例提供了一种利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，包括以下步骤：
步骤一，准备铁水冶炼主原料，铁水冶炼主原料包括含有废轴承钢的复杂成分废钢、生铁、回炉料、增碳剂。
步骤二，将步骤一中铁水冶炼主原料以质量百分比计，选取含有废轴承钢的复杂成分废钢：30％、生铁40％、回炉料27％和增碳剂3％进行配料；
步骤三，将配比好的铁水冶炼主原料加入中频感应电炉中，控制中频感应电炉内部温度在1510℃-1550℃范围内，对中频感应电炉内铁水冶炼主原料持续加热5-10分钟，将铁水冶炼主原料熔炼成铁水；
步骤四，待铁水冶炼主原料熔炼完成后，使用取样勺从中频感应电炉中取出铁水样，然后使用金属元素分析仪对铁水样内各合金元素含量进行检测，确定频感应电炉内铁水中各金属的含量，且检测目的是便于确认后期预处理剂的添加质量，然后将中频感应电炉内铁水静置降温；
步骤五，待熔炼的铁水温度降低到1240℃-1280℃后加入预处理剂，且预处理剂所添加质量的具体计算公式为：
且上述公式中m熔体是炉内铁水质量，CCr是铬元素的浓度，
是Fe2O3的摩尔质量，MCr是铬元素的摩尔质量；
预处理剂的主要成分包括Fe2O3、FeO、SiO2和CaO，且Fe2O3、FeO、SiO2和CaO的占比分别为Fe2O3占80-96％、FeO占0.1-2％、SiO2占5-10％和CaO占0.5-1％，加入的预处理剂会与熔炼的铁水发生如下还原反应：
Fe2O3+Cr→Cr2O3+Fe (1)
Fe2O3+Si→SiO2+Fe (2)
Fe2O3+Mn→Mn03+2Fe (3)
由于Cr是正偏析元素，在最后凝固区域富集，是强烈促进碳化物元素，如果含量过高，在晶界或者胞间出现难以热处理的合金碳化物，因此需要将Cr控制在合理含量范围，如图1所示，位置低的氧化物比位置高的氧化物在热力学上更稳定，从而位置低的△G-T线对应的金属可以作为位置高的△G-T线对应的氧化物热还原过程的还原剂，通过向熔炼的铁水中添加添加剂，从而可以将熔炼的铁水中的Si、Cr、Mn都还原为Fe2O3,，而熔炼铁水中的Cr、Mn和Si在还原氧化铁的过程中变成各自的氧化渣，通过扒渣剂的聚集，而被除去，最终使熔炼铁水中的Cr、Mn和Si的含量都会在脱铬的过程中减少，
从而通过还原反应使熔炼铁水中的铬、锰、硅等过量元素经反应形成炉渣，且熔炼铁水与预处理剂反应前后熔炼铁水内铬、锰、硅等过量元素百分比含变化如表3所示：
表3
| 元素百分含量wt％ | C | Si | Mn | Cr | P | S | Cu | Mo |
| 处理前 | 3.73 | 1.78 | 0.29 | 0.55 | 0.014 | 0.016 | 0.049 | 0.012 |
| 处理后 | 3.71 | 1.67 | 0.11 | 0.14 | 0.013 | 0.013 | 0.043 | 0.009 |
待预处理剂与熔炼的铁水反应后，进行对熔炼的铁水进行扒渣，在进行扒渣后，降低了熔炼的铁中铬、锰等过量元素的浓度，防止熔炼后的铁水因含有过量铬、锰元素而影响熔炼的铁水后续凝固组织球化处理的效果。
步骤六，对扒渣后的铁水进行加热升温，然后向中频感应电炉内添加锰铁和硅铁后出炉，将铁水倒入球化包，并向球化包内添加球化剂对铁水进行球化处理，且球化包在使用前会进行预热，防止球化包与熔炼的铁水温度相差太大而导致在将铁水倒入球化包内时铁水发生溅射；
步骤七，在进行球化处理的同时向球化包内添加碳化硅对铁水进行包内初次孕育，且碳化硅质量百分比为0.1％；
步骤八，待铁水反应后将球化包内铁水倒入铁水包内，并向铁水包内添加75硅铁孕育剂对铁水进行包内二次孕育，75硅铁孕育剂的添加质量占铁水质量的0.3％，且75硅铁孕育剂的粒度为3mm-25mm；且铁水包在使用前也会进行预热，其预热目的与球化包预热目的相同。
步骤九，待铁水包内铁水球化反应结束后，将硅钡复合孕育剂加入铁水包内对铁水进行补充孕育，硅钡复合孕育剂的添加质量占铁水质量的0.2％，且硅钡复合孕育剂的粒度为0.2mm-1mm；
步骤十，待铁水与硅钡复合孕育剂反应结束后，将铁水浇注至铸件型腔内进行铸件，此时铁水温度在1400℃-1430℃范围内，且在向铸件型腔内进行浇注铁水时，向铁水内添加硅锶镧复合孕育剂对铁水进行随流孕育，且硅锶镧复合孕育剂的添加质量占铁水质量的0.1％，且硅锶镧复合孕育剂的粒度为0.2-0.5mm，硅锶镧复合孕育剂中的成分包括硅、镧、锶、铝、钙和铁，所述硅、镧、锶、铝、钙和铁的中占比为百分之百，且其中硅、镧、锶和铝的占比分别为硅占55-75％、镧占0.5-4.0％、锶占0.5-4％、铝占0.3％、钙占0.1％。
由于降低了熔炼的铁水中铬、锰等过量元素的浓度，从而熔炼铁水的铬、锰元素不会影响熔炼铁水后续凝固组织球化处理的效果，提高了使用废旧轴承钢所制成铸件的强度，降低了球墨铸铁的生产成本，提高了废旧轴承钢的利用率。
Claims (8)
1.一种利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，准备铁水冶炼主原料，铁水冶炼主原料包括含有废轴承钢的复杂成分废钢、生铁、回炉料、增碳剂；
步骤二，将步骤一中铁水冶炼主原料以质量百分比计，选取废钢：20％-30％、生铁20％-40％、回炉料20％-40％、增碳剂3％-5％进行配料；
步骤三，将配比好的铁水冶炼主原料加入中频感应电炉中，控制中频感应电炉内部温度在1510℃-1550℃范围内，对中频感应电炉内铁水冶炼主原料持续加热5-10分钟，将铁水冶炼主原料熔炼成铁水；
步骤四，待铁水冶炼主原料熔炼完成后，使用取样勺从中频感应电炉中取出铁水样，然后使用金属元素分析仪对铁水样内各合金元素含量进行检测，然后对中频感应电炉内铁水静置降温；
步骤五，待熔炼的铁水温度降低到1240℃-1280℃后加入预处理剂，等待预处理剂与熔炼的铁水反应后，进行对熔炼的铁水进行扒渣；
步骤六，对扒渣后的铁水进行加热升温，然后向中频感应电炉内添加锰铁和硅铁后出炉，将铁水倒入球化包，并向球化包内添加球化剂对铁水进行球化处理；
步骤七，在进行球化处理的同时向球化包内添加碳化硅对铁水进行包内初次孕育，且碳化硅质量百分比为0.1％；
步骤八，待铁水反应后将球化包内铁水倒入铁水包内，并向铁水包内添加75硅铁孕育剂对铁水进行包内二次孕育；
步骤九，待铁水包内铁水球化反应结束后，将硅钡复合孕育剂加入铁水包内对铁水进行补充孕育；
步骤十，待铁水与硅钡复合孕育剂反应结束后，将铁水浇注至铸件型腔内进行铸件，此时铁水温度在1400℃-1430℃范围内，且在向铸件型腔内进行浇注铁水时，向铁水内添加硅锶镧复合孕育剂对铁水进行随流孕育。
2.根据权利要求1所述的利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，其特征在于，所述步骤八中，75硅铁孕育剂的添加质量占铁水质量的0.3％，且75硅铁孕育剂的粒度为3mm-25mm。
3.根据权利要求1所述的利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，其特征在于，所述步骤九中，硅钡复合孕育剂的添加质量占铁水质量的0.2％，且硅钡复合孕育剂的粒度为0.2mm-1mm。
4.根据权利要求1所述的利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，其特征在于，所述步骤十中硅锶镧复合孕育剂的添加质量占铁水质量的0.1％，且硅锶镧复合孕育剂的粒度为0.2-0.5mm。
5.根据权利要求4所述的利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，其特征在于，所述硅锶镧复合孕育剂中的成分包括硅、镧、锶、铝、钙和铁，所述硅、镧、锶、铝、钙和铁的中占比为百分之百，且其中硅、镧、锶和铝的占比分别为硅占55-75％、镧占0.5-4.0％、锶占0.5-4％、铝占0.3％、钙占0.1％。
6.根据权利要求1所述的利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，其特征在于，所述步骤五中预处理剂的主要成分包括Fe2O3、FeO、SiO2和CaO，且Fe2O3、FeO、SiO2和CaO的占比分别为Fe2O3占80-96％、FeO占0.1-2％、SiO2占5-10％和CaO占0.5-1％。
7.根据权利要求1所述的利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，其特征在于，所述球化包与铁水包在使用前进行预热。
8.根据权利要求1所述的利用废轴承钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，其特征在于，所述步骤五中预处理剂所添加质量的具体计算公式为：
且上述公式中m熔体是炉内铁水质量，CCr是铬元素的浓度，
是Fe2O3的摩尔质量，MCr是铬元素的摩尔质量。
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| JPH01215920A (ja) * | 1988-02-22 | 1989-08-29 | Sumitomo Metal Ind Ltd | クロムを含む溶融鉄合金の脱リン・脱硫方法 |
| CN103290299A (zh) * | 2013-05-31 | 2013-09-11 | 西华大学 | 一种钒钛球墨铸铁熔炼方法 |
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| CN107354372A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-11-17 | 湖北金麟机械制造有限公司 | 废旧铁削及废钢再利用生产高强度低应力的灰铸铁制动毂 |
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2021
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|---|---|---|---|---|
| JPH01215920A (ja) * | 1988-02-22 | 1989-08-29 | Sumitomo Metal Ind Ltd | クロムを含む溶融鉄合金の脱リン・脱硫方法 |
| CN103290299A (zh) * | 2013-05-31 | 2013-09-11 | 西华大学 | 一种钒钛球墨铸铁熔炼方法 |
| CN105925748A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-09-07 | 合肥市田源精铸有限公司 | 一种高效集渣剂 |
| CN107354372A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-11-17 | 湖北金麟机械制造有限公司 | 废旧铁削及废钢再利用生产高强度低应力的灰铸铁制动毂 |
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