CN114457279B - 一种全废钢生产风电轮毂的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，包括以下步骤：废钢筛选和清洗，预合金化处理，测温，调温，加入渣料，真空处理，吹氧，搅拌，倒渣，合金化处理，铁水浇注，冷却抛光处理，检测，工件成型；有益效果：本发明开发了一种全废钢生产风电轮毂铸件的技术利用VOD进行脱锰、脱铬的全废钢制造球墨铸铁的工艺。可以将Mn、Cr含量较高的低等级铸造生铁精炼为高等级铸造生铁，大幅降低生产成本，节约资源。
Description
技术领域
本发明涉及铸铁技术领域，具体为一种全废钢生产风电轮毂的生产方法。
背景技术
铸铁作为一种性能可靠的材料，广泛应用于各种铸件产品。随着全球大宗商品价格波动剧烈和“碳达峰、碳中和”压力，各铸件企业为了寻求更高效环保、更经济的方法。其中增加废钢使用比例成为最直接高效的途径之一。提高废钢使用比例必将带来铁水中Mn、Cr含量超标的问题，最终影响使用效果。
目前风电轮毂大多数采用球墨铸铁作为原料，球墨铸铁相较于其他类型铸铁件，具有对铁水纯净度高，要求钢中S、O以及各类残余元素要求极高，风电轮毂亦是使用球墨铸铁作为材料，区别于其他球墨铸铁件，风电轮毂体积很大，对材料要求更高，苛刻的服役环境又对其提出了-40℃冲击要求，因此铸铁中Mn、Cr等元素必须降到一定程度才能满足要求。
但是，全废钢生产3.35MW轮毂遇到的主要问题为：废钢原料中，Mn、Cr、Ni、Mo等残余元素，其中Ni、Mo等残余元素可以通过废钢材料管控得到，因此如何去除废钢中超量的Mn、Cr成为产品性能指标(屈服性、抗拉强度、延伸率、断面收缩率以及抗冲击性能)是否合格的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，包括以下步骤：
废钢筛选和清洗，废钢中各元素符合下表要求：
预合金化处理，使用感应电炉熔化废钢并作预合金化处理，增碳时使用层层堆铺的方式进行，终点碳含量3.5～4.0％，硅含量≤0.60％，感应电炉出钢温度1350～1750℃；
测温，铁水转运至VOD测温，开启氩气，氩气压力0.4～0.6MPa；
调温，调整铁水温度，目标温度≤1320℃；
加入渣料，渣量2～3.5％，渣料配比：石灰：10～15％、萤石：3～5％、氧化铁皮：40～48％、石英砂：40～48％；
真空处理，扣盖，抽真空，目标真空度85～95KPa；
吹氧，吹氧枪位1200～1400mm，流量900～1000Nm3/h，吨铁吹氧量按以下公式计算：
VO2＝15.5ΔW[C]+13.3ΔW[Si]+3.4ΔW[Mn]；
搅拌，吹氧后搅拌5～20分钟，取样确认Mn、Cr含量；
倒渣，顶渣倒入渣盆内，顶渣须在此过程中尽量去除；
合金化处理，对铁水进行合金化，目标碳3.6～4.0％目标硅0.80～1.10％，出铁温度1350～1750℃，出铁过程对铁水进行球化、孕育，吨铁球化剂1～1.5kg，孕育剂2～6kg，孕育剂2～6kg；
铁水浇注，浇注时按瞬时孕育剂吨铁1.5kg加入进行孕育，浇注温度1355～1375℃；
冷却抛光处理，浇注后箱冷65～72h后开箱，铸件进行喷砂、打磨处理；
检测，进行尺寸、无损检测，样块检测机械性能和组织；
工件成型，将检测合格的原料块用于风电轮毂机加工、涂装。
一种风电轮毂，采用所述的风电轮毂的生产方法制成。
一种风机轮，包括所述的风机轮毂。
一种风机，包括所述的风机轮。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明开发了一种全废钢生产风电轮毂铸件的技术，对Mn、Cr含量较高的铁水进行精炼，使其符合高等级铸造生铁要求，大幅降低成本，最终得到机械性能稳定，球化率高的球墨铸铁件；利用VOD进行脱锰、脱铬的全废钢制造球墨铸铁的工艺。可以将Mn、Cr含量较高的低等级铸造生铁精炼为高等级铸造生铁，大幅降低生产成本，节约资源，且铸件的屈服性、抗拉强度、延伸率、断面收缩率以及抗冲击性能均达标。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。
实施例一
本发明提供一种技术方案：一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，包括以下步骤：
废钢筛选和清洗，废钢中各元素符合下表要求：
预合金化处理，使用感应电炉熔化废钢并作预合金化处理，增碳时使用层层堆铺的方式进行，终点碳含量3.8％，硅含量≤0.60％，感应电炉出钢温度1470℃；
测温，铁水转运至VOD测温，开启氩气，氩气压力0.57MPa；
调温，调整铁水温度，目标温度≤1320℃；
加入渣料，渣量3％，渣料配比：石灰：13％、萤石：4％、氧化铁皮：45％、石英砂：44％；
真空处理，扣盖，抽真空，目标真空度90KPa；
吹氧，吹氧枪位1300mm，流量908Nm3/h，吨铁吹氧量按以下公式计算：
VO2＝15.5ΔW[C]+13.3ΔW[Si]+3.4ΔW[Mn]；
搅拌，吹氧后搅拌12分钟，取样确认Mn、Cr含量；
倒渣，顶渣倒入渣盆内，顶渣须在此过程中尽量去除；
合金化处理，对铁水进行合金化，目标碳3.6％目标硅0.80％，出铁温度1350℃，出铁过程对铁水进行球化、孕育，吨铁球化剂1kg，孕育剂2kg，孕育剂2kg；
铁水浇注，浇注时按瞬时孕育剂吨铁1.5kg加入进行孕育，浇注温度1363℃；
冷却抛光处理，浇注后箱冷70h后开箱，铸件进行喷砂、打磨处理；
检测，进行尺寸、无损检测，样块检测机械性能和组织；
工件成型，将检测合格的原料块用于风电轮毂机加工、涂装。
实施例二
本发明提供一种技术方案：一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，包括以下步骤：
废钢筛选和清洗，废钢中各元素符合下表要求：
预合金化处理，使用感应电炉熔化废钢并作预合金化处理，增碳时使用层层堆铺的方式进行，终点碳含量3.5％，硅含量≤0.60％，感应电炉出钢温度1350℃；
测温，铁水转运至VOD测温，开启氩气，氩气压力0.4～0.6MPa；
调温，调整铁水温度，目标温度≤1320℃；
加入渣料，渣量2％，渣料配比：石灰：15％、萤石：3％、氧化铁皮：48％、石英砂：40％；
真空处理，扣盖，抽真空，目标真空度85KPa；
吹氧，吹氧枪位1200mm，流量900Nm3/h，吨铁吹氧量按以下公式计算：
VO2＝15.5ΔW[C]+13.3ΔW[Si]+3.4ΔW[Mn]；
搅拌，吹氧后搅拌5分钟，取样确认Mn、Cr含量；
倒渣，顶渣倒入渣盆内，顶渣须在此过程中尽量去除；
合金化处理，对铁水进行合金化，目标碳3.6％目标硅0.80％，出铁温度1350℃，出铁过程对铁水进行球化、孕育，吨铁球化剂1kg，孕育剂2kg，孕育剂2kg；
铁水浇注，浇注时按瞬时孕育剂吨铁1.5kg加入进行孕育，浇注温度1355～1375℃；
冷却抛光处理，浇注后箱冷65h后开箱，铸件进行喷砂、打磨处理；
检测，进行尺寸、无损检测，样块检测机械性能和组织；
工件成型，将检测合格的原料块用于风电轮毂机加工、涂装。
实施例三
本发明提供一种技术方案：一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，包括以下步骤：
废钢筛选和清洗，废钢中各元素符合下表要求：
预合金化处理，使用感应电炉熔化废钢并作预合金化处理，增碳时使用层层堆铺的方式进行，终点碳含量4.0％，硅含量≤0.60％，感应电炉出钢温度1450℃；
测温，铁水转运至VOD测温，开启氩气，氩气压力0.6MPa；
调温，调整铁水温度，目标温度≤1320℃；
加入渣料，渣量3.5％，渣料配比：石灰：15％、萤石：3％、氧化铁皮：48％、石英砂：40％；
真空处理，扣盖，抽真空，目标真空度95KPa；
吹氧，吹氧枪位1400mm，流量1000Nm3/h，吨铁吹氧量按以下公式计算：
VO2＝15.5ΔW[C]+13.3ΔW[Si]+3.4ΔW[Mn]；
搅拌，吹氧后搅拌20分钟，取样确认Mn、Cr含量；
倒渣，顶渣倒入渣盆内，顶渣须在此过程中尽量去除；
合金化处理，对铁水进行合金化，目标碳4.0％目标硅1.10％，出铁温度1450℃，出铁过程对铁水进行球化、孕育，吨铁球化剂1.5kg，孕育剂6kg，孕育剂6kg；
铁水浇注，浇注时按瞬时孕育剂吨铁1.5kg加入进行孕育，浇注温度1375℃；
冷却抛光处理，浇注后箱冷72h后开箱，铸件进行喷砂、打磨处理；
检测，进行尺寸、无损检测，样块检测机械性能和组织；
工件成型，将检测合格的原料块用于风电轮毂机加工、涂装。
实施例四
本发明提供一种技术方案：一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，包括以下步骤：
废钢筛选和清洗，废钢中各元素符合下表要求：
预合金化处理，使用感应电炉熔化废钢并作预合金化处理，增碳时使用层层堆铺的方式进行，终点碳含量3.8％，硅含量≤0.60％，感应电炉出钢温度1400℃；
测温，铁水转运至VOD测温，开启氩气，氩气压力0.4～0.6MPa；
调温，调整铁水温度，目标温度≤1320℃；
加入渣料，渣量3％，渣料配比：石灰：13％、萤石：4％、氧化铁皮：45％、石英砂：44％；
真空处理，扣盖，抽真空，目标真空度90KPa；
吹氧，吹氧枪位1300mm，流量950Nm3/h，吨铁吹氧量按以下公式计算：
VO2＝15.5ΔW[C]+13.3ΔW[Si]+3.4ΔW[Mn]；
搅拌，吹氧后搅拌13分钟，取样确认Mn、Cr含量；
倒渣，顶渣倒入渣盆内，顶渣须在此过程中尽量去除；
合金化处理，对铁水进行合金化，目标碳3.8％目标硅0.90％，出铁温度1400℃，出铁过程对铁水进行球化、孕育，吨铁球化剂1.3kg，孕育剂4kg，孕育剂4kg；
铁水浇注，浇注时按瞬时孕育剂吨铁1.5kg加入进行孕育，浇注温度1365℃；
冷却抛光处理，浇注后箱冷68h后开箱，铸件进行喷砂、打磨处理；
检测，进行尺寸、无损检测，样块检测机械性能和组织；
工件成型，将检测合格的原料块用于风电轮毂机加工、涂装。
实施例五
本发明提供一种技术方案：一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，包括以下步骤：
废钢筛选和清洗，废钢中各元素符合下表要求：
预合金化处理，使用感应电炉熔化废钢并作预合金化处理，增碳时使用层层堆铺的方式进行，终点碳含量3.8％，硅含量≤0.60％，感应电炉出钢温度1480℃；
测温，铁水转运至VOD测温，开启氩气，氩气压力0.4MPa；
调温，调整铁水温度，目标温度≤1320℃；
加入渣料，渣量3％，渣料配比：石灰：13％、萤石：4％、氧化铁皮：45％、石英砂：44％；
真空处理，扣盖，抽真空，目标真空度90KPa；
吹氧，吹氧枪位1300mm，流量950Nm3/h，吨铁吹氧量按以下公式计算：
VO2＝15.5ΔW[C]+13.3ΔW[Si]+3.4ΔW[Mn]；
搅拌，吹氧后搅拌13分钟，取样确认Mn、Cr含量；
倒渣，顶渣倒入渣盆内，顶渣须在此过程中尽量去除；
合金化处理，对铁水进行合金化，目标碳3.8％目标硅0.90％，出铁温度1400℃，出铁过程对铁水进行球化、孕育，吨铁球化剂1.3kg，孕育剂4kg，孕育剂4kg；
铁水浇注，浇注时按瞬时孕育剂吨铁1.5kg加入进行孕育，浇注温度1236℃；
冷却抛光处理，浇注后箱冷67h后开箱，铸件进行喷砂、打磨处理；
检测，进行尺寸、无损检测，样块检测机械性能和组织；
工件成型，将检测合格的原料块用于风电轮毂机加工、涂装。。
实施例六
本发明提供一种技术方案：一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，包括以下步骤：
废钢筛选和清洗，废钢中各元素符合下表要求：
预合金化处理，使用感应电炉熔化废钢并作预合金化处理，增碳时使用层层堆铺的方式进行，终点碳含量3.8％，硅含量≤0.60％，感应电炉出钢温度1520℃；
测温，铁水转运至VOD测温，开启氩气，氩气压力0.4～0.6MPa；
调温，调整铁水温度，目标温度≤1320℃；
加入渣料，渣量3％，渣料配比：石灰：13％、萤石：4％、氧化铁皮：45％、石英砂：44％；
真空处理，扣盖，抽真空，目标真空度90KPa；
吹氧，吹氧枪位1300mm，流量950Nm3/h，吨铁吹氧量按以下公式计算：
VO2＝15.5ΔW[C]+13.3ΔW[Si]+3.4ΔW[Mn]；
搅拌，吹氧后搅拌13分钟，取样确认Mn、Cr含量；
倒渣，顶渣倒入渣盆内，顶渣须在此过程中尽量去除；
合金化处理，对铁水进行合金化，目标碳3.6％目标硅0.80％，出铁温度1350℃，出铁过程对铁水进行球化、孕育，吨铁球化剂1kg，孕育剂2kg，孕育剂2kg；
铁水浇注，浇注时按瞬时孕育剂吨铁1.5kg加入进行孕育，浇注温度1364℃；
冷却抛光处理，浇注后箱冷69h后开箱，铸件进行喷砂、打磨处理；
检测，进行尺寸、无损检测，样块检测机械性能和组织；
工件成型，将检测合格的原料块用于风电轮毂机加工、涂装。
实施例七
本发明提供一种技术方案：一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，包括以下步骤：
废钢筛选和清洗，废钢中各元素符合下表要求：
预合金化处理，使用感应电炉熔化废钢并作预合金化处理，增碳时使用层层堆铺的方式进行，终点碳含量3.8％，硅含量≤0.60％，感应电炉出钢温度1610℃；
测温，铁水转运至VOD测温，开启氩气，氩气压力0.51MPa；
调温，调整铁水温度，目标温度≤1320℃；
加入渣料，渣量3％，渣料配比：石灰：13％、萤石：4％、氧化铁皮：45％、石英砂：44％；
真空处理，扣盖，抽真空，目标真空度90KPa；
吹氧，吹氧枪位1300mm，流量950Nm3/h，吨铁吹氧量按以下公式计算：
VO2＝15.5ΔW[C]+13.3ΔW[Si]+3.4ΔW[Mn]；
搅拌，吹氧后搅拌13分钟，取样确认Mn、Cr含量；
倒渣，顶渣倒入渣盆内，顶渣须在此过程中尽量去除；
合金化处理，对铁水进行合金化，目标碳4.0％目标硅1.10％，出铁温度1450℃，出铁过程对铁水进行球化、孕育，吨铁球化剂1.5kg，孕育剂6kg，孕育剂6kg；
铁水浇注，浇注时按瞬时孕育剂吨铁1.5kg加入进行孕育，浇注温度1372℃；
冷却抛光处理，浇注后箱冷71h后开箱，铸件进行喷砂、打磨处理；
检测，进行尺寸、无损检测，样块检测机械性能和组织；
工件成型，将检测合格的原料块用于风电轮毂机加工、涂装。
实施例八
本发明提供一种技术方案：一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，包括以下步骤：
废钢筛选和清洗，废钢中各元素符合下表要求：
预合金化处理，使用感应电炉熔化废钢并作预合金化处理，增碳时使用层层堆铺的方式进行，终点碳含量3.8％，硅含量≤0.60％，感应电炉出钢温度1700℃；
测温，铁水转运至VOD测温，开启氩气，氩气压力0.57MPa；
调温，调整铁水温度，目标温度≤1320℃；
加入渣料，渣量3％，渣料配比：石灰：13％、萤石：4％、氧化铁皮：45％、石英砂：44％；
真空处理，扣盖，抽真空，目标真空度90KPa；
吹氧，吹氧枪位1300mm，流量950Nm3/h，吨铁吹氧量按以下公式计算：
VO2＝15.5ΔW[C]+13.3ΔW[Si]+3.4ΔW[Mn]；
搅拌，吹氧后搅拌13分钟，取样确认Mn、Cr含量；
倒渣，顶渣倒入渣盆内，顶渣须在此过程中尽量去除；
合金化处理，对铁水进行合金化，目标碳3.6％目标硅0.80％，出铁温度1350℃，出铁过程对铁水进行球化、孕育，吨铁球化剂1kg，孕育剂2kg，孕育剂2kg；
铁水浇注，浇注时按瞬时孕育剂吨铁1.5kg加入进行孕育，浇注温度1369℃；
冷却抛光处理，浇注后箱冷71h后开箱，铸件进行喷砂、打磨处理；
检测，进行尺寸、无损检测，样块检测机械性能和组织；
工件成型，将检测合格的原料块用于风电轮毂机加工、涂装。
对比例一
铁水转运至VOD测温，开启氩气，氩气压力0.3MPa，对铁水进行合金化，目标碳3.5％目标硅0.7％，出铁温度1300℃，出铁过程对铁水进行球化、孕育，吨铁球化剂0.9kg，孕育剂1kg，孕育剂1kg；Mn含量0.32％，Cr含量0.24％。
对比例二
对铁水进行合金化，目标碳4.2％目标硅1.15％，出铁温度1800℃，出铁过程对铁水进行球化、孕育，吨铁球化剂2kg，孕育剂7kg，孕育剂8kg；Mn含量0.31％，Cr含量0.22％。
感应电炉进料52t，增碳1900kg铁水信息如下，出钢吨位50t，信息如下：
VOD到站后加入冷料1000～1500kg，加入渣料石灰：200kg，石英砂600kg，氧化铁皮600kg后吹氧350m3；
破空后铁水信息：
对精炼铁水进行合金化，铁水信息如下：
出钢过程按要求加入球化剂、孕育剂，最终性能指标如下：
由上述实施例及对比例可以发现：
利用VOD进行脱锰、脱铬的全废钢制造球墨铸铁的工艺，可以将Mn、Cr含量较高的低等级铸造生铁精炼为高等级铸造生铁，即含Mn降至0.02-0.09％，含Cr降至0.03-0.08％，且大幅降低生产成本，节约资源；并且对Mn、Cr含量较高的铁水进行精炼，使其符合高等级铸造生铁要求，大幅降低成本，最终得到机械性能稳定，球化率高的球墨铸铁件。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
废钢筛选和清洗，废钢中各元素符合下表要求：
预合金化处理，使用感应电炉熔化废钢并作预合金化处理，终点碳含量3.5～4.0％，硅含量≤0.60％，感应电炉出钢温度1350～1750℃；
测温，铁水转运至VOD测温，开启氩气，氩气压力0.4～0.6MPa；
调温，调整铁水温度，目标温度≤1320℃；
加入渣料，渣量2～3.5％，渣料配比：石灰：10～15％、萤石：3～5％、氧化铁皮：40～48％、石英砂：40～48％；
真空处理，扣盖，抽真空，目标真空度85～95KPa；
吹氧，吹氧枪位1200～1400mm，流量900～1000Nm3/h；
搅拌，吹氧后搅拌5～20分钟；
倒渣，顶渣倒入渣盆内，顶渣须在此过程中尽量去除；
合金化处理，对铁水进行合金化，目标碳3.6～4.0％目标硅0.80～1.10％，出铁温度1350～1750℃，出铁过程对铁水进行球化、孕育，吨铁球化剂1～1.5kg，孕育剂2～6kg，孕育剂2～6kg；
铁水浇注，浇注时按瞬时孕育剂吨铁1.5kg加入进行孕育，浇注温度1355～1375℃；
冷却抛光处理，浇注后箱冷65～72h后开箱，铸件进行喷砂、打磨处理；
检测，进行尺寸、无损检测，样块检测机械性能和组织；
工件成型，将检测合格的原料块用于风电轮毂机加工、涂装；
吹氧步骤中，吨铁吹氧量按以下公式计算：VO2＝15.5ΔW[C]+13.3ΔW[Si]+3.4ΔW[Mn]。
2.根据权利要求1所述的一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，其特征在于，搅拌过程中，取样确认Mn、Cr含量。
3.根据权利要求1所述的一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，其特征在于，预合金化处理步骤中，增碳时使用层层堆铺的方式进行。
4.根据权利要求1所述的一种全废钢生产风电轮毂的生产方法，其特征在于，孕育剂采用铸铁用球墨化孕育剂。
5.一种风电轮毂，其特征在于，采用权利要求1-4任意一项所述的风电轮毂的生产方法制成。
6.一种风机轮，其特征在于，包括权利要求5所述的风机轮毂。
7.一种风机，其特征在于，包括权利要求6所述的风机轮。
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