ES2845350T3 - Método de tratamiento de hierro con grafito esferoidal - Google Patents

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Abstract

Un método de procesamiento para evitar la esferoidización degradada y la caída de la temperatura de vertido del hierro fundido de grafito esferoidal líquido durante el procedimiento de vertido, que comprende: el llenado de hierro fundido de grafito esferoidal líquido (5, a5, b5) para verterlo en un dispositivo de horno eléctrico de colada; la adición de una capa de escoria alcalina fundida (6, a6, b6), que es rica en iones de metales alcalinotérreos, iones de metales de tierras raras o una mezcla de ellos, sobre el hierro fundido de grafito esferoidal líquido (5, a5, b5), donde la temperatura de la escoria alcalina (6, a6, b6) se controla para que sea de 1500°C ± 1700°C; la conexión del hierro fundido de grafito esferoidal líquido (5, a5, b5) como cátodo a un polo negativo de una fuente de alimentación de CC (8, a8, b8), la provisión de un electrodo de grafito (4, a4, b4) en la escoria alcalina (6, a6, b6) con un extremo inferior del mismo siempre insertado en la escoria para una operación de arco sumergido; la conexión del electrodo de grafito como ánodo a un polo positivo de la fuente de alimentación de CC (8, a8, b8) y la utilización de la escoria alcalina (6, a6, b6) como electrolito líquido; y la conducción de corriente continua en el dispositivo de horno eléctrico de colada a través de la fuente de alimentación de CC (8, a8, b8), donde la intensidad de la corriente continua se determina de la siguiente manera de acuerdo con la capacidad del dispositivo de horno eléctrico de colada: una corriente equivalente a 20∼ 50 Faraday por cada tonelada de hierro fundido de grafito esferoidal líquido (5, a5, b5) por hora.

Description

DESCRIPCIÓN
Método de tratamiento de hierro con grafito esferoidal
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo técnico de la fundición de hierro de grafito esferoidal y, en particular, a un método de procesamiento para evitar la esferoidización degradada y la caída de la temperatura de vertido del hierro de grafito esferoidal líquido durante el procedimiento de vertido.
Antecedentes de la invención
La fundición de grafito esferoidal es una aleación de fundición que se desarrolla a partir de la década de 1940. Dado que el grafito es esferoidal, sus propiedades mecánicas son mucho mejores que las del hierro fundido gris, superiores a las del hierro fundido maleable y cercanas a las del acero. Además, tiene algunas propiedades excelentes que no son propias del acero, por ejemplo, moldeabilidad fina, maquinabilidad, usabilidad, resistencia a la corrosión y amplia adaptabilidad al tratamiento térmico. Por lo tanto, desde la década de 1950 hasta ahora, la fundición de grafito esferoidal se ha convertido en la aleación de fundición de más rápido desarrollo: la producción de fundición de grafito esferoidal en todo el mundo era de solo 50.000 toneladas en 1949, mientras que era de 535.000 toneladas en 1960, 5 millones de toneladas en 1970, 7,6 millones de toneladas en 1980, 9,15 millones de toneladas en 1990, 13,1 millones de toneladas en 2000, y llega a 23 millones de toneladas en 2007. Los campos de aplicación de la fundición de grafito esferoidal son muy amplios, y contabilizados en peso total, actualmente la tubería fundida y los accesorios de tubería constituyen aproximadamente el 40%; las piezas fundidas para automóviles constituyen aproximadamente el 35%, mientras que otras ramas (barcos, locomotoras, motores diésel, maquinaria agrícola, válvulas de presión media, maquinaria metalúrgica, máquinas herramienta, piezas hidráulicas, maquinaria de elevación y transporte, maquinaria general y aparatos de almacenamiento y transporte de combustible nuclear) constituyen aproximadamente el 25%. Con sus excelentes propiedades, la fundición de grafito esferoidal se ha desarrollado rápidamente en todo el mundo. Países de todo el mundo están utilizando ampliamente el hierro fundido de grafito esferoidal en sustitución del acero forjado, acero fundido, hierro fundido maleable y hierro fundido gris común, en la fabricación de diversos elementos estructurales, a fin de ahorrar acero y horas de trabajo de mecanizado, prolongar la vida útil, reducir el costo de uso y mantenimiento y, por lo tanto, han conseguido enormes beneficios económicos y sociales. En la actualidad, la producción anual de fundición de grafito esferoidal en todo el mundo supone una proporción cada vez mayor de la producción total de fundición de metales ferrosos y se ha convertido en un índice importante para evaluar el nivel de desarrollo de la industria de la fundición de un país.
Sin embargo, en comparación con otros materiales metálicos, el hierro fundido de grafito esferoidal adolece de un gran "mal": las propiedades fluctúan en gran medida durante el proceso de solidificación y conformado del metal, por lo que la confiabilidad del material disminuye y, en particular, para las empresas que producen productos tales como tuberías y piezas de automóviles a gran escala, se puede producir una reclamación de gran tamaño incluso si se producen productos de desecho no detectados de una millonésima durante todo el procedimiento de producción; así, el desarrollo, promoción y aplicación de la fundición de grafito esferoidal se ha visto restringida. Esto se ha debido a que:
Durante el procedimiento de producción de la fundición de grafito esferoidal, las propiedades mecánicas de la fundición de grafito esferoidal están determinadas principalmente por la forma del grafito formada durante la solidificación del hierro líquido, en lugar de la composición química, por ejemplo de carbono y silicio. De esta manera, el hierro fundido de grafito esferoidal también se denomina material metálico "mágico" que tiene propiedades de producción inestables. Dado que la esferoidización del hierro fundido de grafito esferoidal se lleva a cabo cuchara a cuchara después de la fundición del hierro base líquido, el hierro líquido de diferentes cucharas puede tener diferentes propiedades y, lo que es más importante, la misma cuchara de hierro fundido de grafito esferoidal líquido después de una esferoidización exitosa también experimentará una esferoidización degradada debido a la "resulfurización" sin pausa y a la "fuga" de vapor de magnesio, por lo que las propiedades mecánicas de las piezas fundidas vertidas más tarde obviamente se vuelven malas y se producen piezas fundidas de desecho. Esto aumenta enormemente la dificultad del control de calidad durante el proceso de producción en fábrica, el hierro fundido de grafito esferoidal también se considera como un "material de baja confiabilidad", inestable, y por lo tanto su desarrollo posterior se ha visto restringido. Dado que el hierro fundido de grafito esferoidal líquido experimentará continuamente una "esferoidización degradada", el tiempo de vertido efectivo es muy corto y, por lo general, ya no se permite el vertido en la fábrica unos diez minutos más tarde, una vez se ha completado la fenoidización de la cuchara de hierro fundido de grafito esferoidal líquido.
La experiencia muestra que, cuando la fundición de grafito esferoidal líquido se calienta y aísla en el horno de inducción, la agitación electromagnética y el aumento de temperatura del hierro líquido agravarán la "resulfurización" y la "fuga" de vapor de magnesio, y la velocidad de la "esferoidización degradada" del hierro líquido en el horno evidentemente se incrementará. Por lo tanto, las líneas de producción de piezas de fundición de hierro fundido de grafito esferoidal en China apenas utilizan el horno electrónico de vertido; como resultado, el fenómeno de caída de temperatura del hierro líquido es grave durante el procedimiento de vertido, la tasa de rechazo relacionada con la temperatura de vertido es alta, el espesor de pared diseñado de la pieza fundida obligadamente debe aumentarse de modo artificial y se desperdician materiales y energía. Actualmente en los países desarrollados, el horno eléctrico de colada previsto para las líneas de modelado y fundición de piezas de fundición de hierro fundido de grafito esferoidal de automóviles es un horno eléctrico de colada a presión con protección de gas inerte (argón, nitrógeno). Aunque dicho horno eléctrico de colada resuelve el problema de la temperatura de vertido inestable, hace que la temperatura de vertido sea estable y controlable, y prolonga el tiempo en el que se produce la esferoidización degradada del hierro fundido de grafito esferoidal líquido, no se elimina la esferoidización degradada y la cantidad de magnesio residual en la fundición de grafito esferoidal líquido que se introduce en el horno eléctrico debe aumentarse para compensar continuamente el consumo de nodulizador del hierro fundido de grafito esferoidal líquido, lo que no solo aumenta el consumo de nodulizador, sino que también hace que el revestimiento del horno se espese continuamente debido a la reacción persistente entre el exceso de magnesio metálico en el hierro líquido y el revestimiento del horno, y acorta el ciclo de mantenimiento y servicio del revestimiento del horno eléctrico. Así, en la actualidad, dicho horno eléctrico de colada se adopta principalmente en las líneas de producción de fundición en las que se utilizan alternativamente hierro fundido de grafito esferoidal y hierro fundido gris, y no resulta adecuado para empresas que simplemente producen piezas de hierro de fundición de grafito esferoidal. Además, el horno eléctrico de colada a presión de aire requiere el sellado y ajuste automático de la presión de gas del horno, por lo que la estructura del dispositivo es compleja, el servicio y el mantenimiento resultan difíciles y el costo del material es alto debido al consumo de argón o nitrógeno durante todo el año.
El documento n° FR1266469A describe un método para la adición a baños de metales ferrosos de diversos metales, especialmente metales alcalinos y alcalinotérreos. El ánodo está constituido por los electrodos de fusión o por un electrodo de grafito que se introduce en el horno para que flote sobre la escoria sin estar en contacto directo con el baño metálico.
El documento n° GB1462731A describe un acero que se desulfura electrolíticamente mediante el paso de una corriente continua entre un cátodo en contacto con el metal y un ánodo en contacto con un electrolito sólido en partículas sobre la superficie del metal. El electrolito está constituido por uno o más óxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos y contiene uno o más haluros de dichos metales. El ánodo puede entrar en contacto con el metal a través de un conductor pulveralente no reactivo, estando las regiones de contacto del ánodo y del cátodo separadas por un tabique refractario.
El documento n° JPS58185712A describe un método de desfosforación de hierro y acero. Una placa de cátodo de hierro puro o similar se monta en el fondo de la cuchara, y una placa de ánodo de grafito artificial o similar se suspende en el fundente. Cuando el metal fundido se electroliza mediante la impresión de un voltaje de CC entre dos placas, las sales de Ca, Ba y Mg en el fundente se reducen a Ca metálico, Ba metálico y Mg metálico, que se acumulan en el límite del metal y el fundente.
Compendio de la invención
El objeto de la presente invención es proporcionar un método de procesamiento para evitar la esferoidización degradada y la caída de la temperatura de vertido del hierro fundido de grafito esferoidal líquido durante el procedimiento de vertido según la reivindicación 1, que puede resolver los problemas anteriores, estabilizar la temperatura de vertido y evitar completamente la esferoidización degradada, para reducir la pérdida de rechazo en la producción de piezas de fundición de grafito esferoidal; simultáneamente, el horno eléctrico de colada puede reducir en gran medida la pérdida de magnesio residual en el hierro líquido, por lo que evidentemente se reduce la cantidad utilizada de nodulizador durante la esferoidización, la vida útil del material refractario del revestimiento del horno se prolonga y el gas inerte ya no se usa o consume; incluso el cuerpo del horno no necesita sellado cuando se usa un horno eléctrico de colada de tipo basculante o de varilla de tope, por lo que las operaciones del trabajador de reparación y desespumado de la escoria en el horno se simplifican, y las dificultades de operación y reparación del horno eléctrico de colada disminuyen. La aplicación de este método significará la mejora de la confiabilidad de la fundición de grafito esferoidal, asegurando la producción continua y estable a largo plazo del hierro fundido de grafito esferoidal y reduciendo el costo de producción del hierro fundido de grafito esferoidal, y particularmente, resulta adecuado para promocionarse entre las empresas que producen en continuo piezas de fundición de grafito esferoidal a gran escala, tales como líneas de producción de fundición de piezas de hierro fundido de grafito esferoidal para automóviles y tubos de hierro fundido centrífugo de grafito esferoidal, etc. El horno eléctrico de colada de gran capacidad que utiliza esta técnica puede aplicarse además a instalaciones de producción para el vertido de piezas de fundición de grafito esferoidal de paredes gruesas grandes, pesadas o supergrandes, tales como grandes estructuras de ingeniería, piezas de fundición de máquinas herramienta, piezas de fundición de bombas de agua grandes y tanques de almacenamiento de combustible nuclear.
La solución técnica de la presente invención es la siguiente: un método de procesamiento para evitar la esferoidización degradada y la caída de la temperatura de vertido del hierro fundido de grafito esferoidal líquido durante el procedimiento de vertido: el hierro fundido de grafito esferoidal líquido que se va a verter se llena en un dispositivo de horno eléctrico de colada provisto de un conjunto de sistema de electroescoria de CC; escoria alcalina fundida a alta temperatura, que es rica en iones de metales alcalinotérreos o iones de metales de tierras raras, se añade en forma de una capa sobre el hierro fundido de grafito esferoidal líquido en el horno; una parte superior del cuerpo del horno está provista de un electrodo de grafito insertado en una capa de escoria alcalina fundida; se proporciona un electrodo conectado a un sistema de suministro de energía de CC en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido bajo el nivel de la capa de escoria alcalina fundida; el hierro fundido de grafito esferoidal líquido resulta sellado por la escoria alcalina fundida a alta temperatura que flota en la parte superior del mismo, de modo que el hierro fundido de grafito esferoidal líquido en el horno resulta completamente aislado del oxígeno en la atmósfera, de manera que evita por completo la "resulfurización" del hierro líquido; a través del principio de "celda electrolítica de CC", el hierro fundido de grafito esferoidal líquido sirve como cátodo, el electrodo de grafito insertado en la capa de escoria alcalina fundida actúa de ánodo, y la escoria alcalina fundida sirve de electrolito líquido; se conduce una corriente continua después de que el horno se llene con el hierro fundido de grafito esferoidal líquido, la intensidad de la corriente continua se determina de la siguiente manera de acuerdo con la capacidad del horno eléctrico: una corriente equivalente de 20­ 50 Faraday por cada tonelada de hierro fundido de grafito esferoidal líquido por hora; aquí la corriente elevada de bajo voltaje se refiere a un voltaje bajo, de aproximadamente 20V~70V comúnmente utilizado en las industrias, y su corriente varía con la potencia total en un cierto rango, algo de energía eléctrica se convierte en energía química después de conducir la corriente directa para evitar que el [Mg] resulte oxidado en [Mg2+] por [O2-] o [S2-] residual en el hierro líquido (debe indicarse que los paréntesis ''()'' delante y detrás de cada ion o átomo en el presente texto significan que el ion o átomo está contenido en la escoria alcalina, mientras que los corchetes "[]" delante y detrás de cada ion o átomo en el presente texto significan que el ion o átomo está contenido en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido); la reacción electrolítica ocurrirá en la escoria alcalina a alta temperatura, de 1500°C ~ 1700°C; cationes tales como (Mg2+) y (Ca2+) en la escoria se mueven direccionalmente hacia el cátodo, mientras que aniones como (S2-) en la escoria se mueven hacia el ánodo; aniones residuales como [S2-] en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido también flotarán y entrarán en la escoria debido a la atracción del electrodo de carga opuesta; estos aniones (S2-) en la escoria fundida a alta temperatura, y los aniones (S2-) en una pequeña cantidad de escoria con alto contenido de azufre que se lleva a la escoria alcalina fundida a alta temperatura cuando se llena horno de vertido con el hierro líquido utilizando la cuchara de esferoidización, pueden perder electrones cerca del ánodo y convertirse en azufre líquido a alta temperatura en estado libre S2 , y quemarse directamente en gas SO2 tras entrar en contacto con el aire, de manera que son eliminados continuamente de la escoria alcalina fundida; cuando se conduce una corriente continua suficiente, el potencial de electrodo en la interfaz escoria-metal logrará un equilibrio electroquímico que cumple con los requisitos de la tecnología de esferoidización, entre el contenido de [Mg] en estado libre en el hierro líquido y el contenido de (Mg2+) en estado iónico en la escoria, que impide que los átomos de [Mg] en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido se conviertan en catión [Mg2+] debido a la pérdida de electrones y la entrada en la escoria, de manera que se mantiene el contenido de Mg residual en el hierro líquido, y el contenido de Mg en el hierro líquido se puede incrementar y restaurar al valor normal, aunque el contenido total de Mg residual en el hierro líquido en el horno eléctrico de colada disminuya por el llenado involuntario del horno con una cuchara de hierro líquido de bajo contenido de Mg residual y que ha sufrido esferoidización degradada .
Un dispositivo de horno eléctrico de colada para el método de procesamiento anterior que incluye un cuerpo de horno, un orificio de vertido de colada y una entrada de hierro de alimentación provistas en el cuerpo del horno, y medios en conjuntos para cuantificar el hierro líquido vertido, la estructura del cuerpo del horno puede ser de tipo de vertido inferior, de tipo basculante o de tipo presión de aire; el horno sellado utiliza aire comprimido rico en oxígeno, en lugar de nitrógeno o argón, caracterizado porque una parte superior del cuerpo del horno está provista de un electrodo de grafito, escoria alcalina fundida a alta temperatura rica en iones de metales alcalinotérreos activos tales como (Mg2+), se añade en forma de una capa con (Ca2+) sobre el hierro fundido de grafito esferoidal líquido en el horno; se proporciona un electrodo en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido; un extremo inferior del electrodo de grafito siempre se inserta en la escoria alcalina; se proporciona un sistema de suministro de energía de CC para que una parte superior del electrodo de grafito se conecte a un polo positivo de la fuente de alimentación para que sirva como ánodo, y un electrodo inferior de enfriamiento por agua o un electrodo lateral sin enfriamiento por agua provisto en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido se conecta a un polo negativo de la fuente de alimentación.
En la presente invención, un dispositivo de calentamiento por inducción, un dispositivo de calentamiento de boquilla de gas o combustible, un dispositivo de calentamiento de boquilla de llama de gas oxígeno, un dispositivo de calentamiento de plasma, o todos ellos, se pueden proporcionar adicionalmente al cuerpo del horno para calentar adicionalmente el hierro fundido de grafito esferoidal líquido. El material refractario de revestimiento del dispositivo del horno de vertido de electroescoria de CC deberá ser apisonado y construido con magnesia rica en MgO o material refractario alcalino de dolomita calcinada, y se enfatiza que el material refractario rico en SiO2 y ALO3 no se utilizará para el apisonado. Con respecto al dispositivo de horno eléctrico de colada anterior, la composición de la escoria alcalina que cubre la parte superior del hierro líquido en el dispositivo de vertido de electroescoria de CC es escoria multivariante rica en iones de metales alcalinotérreos tales como (Mg2+) y (Ca2+) o iones de metales de tierras raras, y el punto de fusión de la escoria se controla en un intervalo apropiado de 1250°C ~ 1500°C.
A través del principio electrometalúrgico de "celda electrolítica de CC", el hierro líquido después de la esferoidización sirve como cátodo (la energía se suministra utilizando el electrodo inferior o el electrodo lateral), el electrodo de grafito insertado en la capa de escoria alcalina fundida sirve de ánodo y la escoria alcalina fundida sirve de electrolito líquido. Un nivel de electrodo en la interfaz escoria-metal impide que los átomos de [Mg] en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido se conviertan en cationes debido a la pérdida de electrones y entren en la escoria; mientras tanto, una pequeña cantidad de átomos [O] y [S] en el hierro líquido puede adquirir electrones y entrar en la escoria en forma de aniones como (O2-) y (S2-), lo que resulta útil para evitar que disminuya el nivel de esferoidización del hierro líquido, evitando la esferoidización degradada.
Los aniones (S2-) residuales en la escoria y el hierro líquido puede perder electrones cerca del ánodo y convertirse en azufre líquido S2 a alta temperatura en estado libre, y después de flotar sobre la superficie de la escoria a alta temperatura, entrar en contacto con el oxígeno del aire y oxidarse y quemarse directamente en gas SO2 ; después, se descarga directamente del horno, lo que resulta beneficioso para reciclar la escoria alcalina a largo plazo.
2 (S2-) - 4 e = (S2)
S2 + 2 O2 = 2 SO2T
Cuando el potencial entre los diferentes electrodos alcanza un cierto valor lo suficientemente grande, los cationes metálicos de la escoria también se separarán en el cátodo. Por ejemplo, bajo la electrólisis de corriente continua, los cationes (Mg2+) y (Ca2+) en la escoria alcalina en la parte superior del hierro líquido y en compuestos químicos tales como MgO, MgCh, CaO de algunos revestimientos precipitados, también adquirirá electrones y se restaurará a [Mg] y [Ca], entrando en el hierro líquido después de entrar en contacto con el mismo, que sirve como cátodo:
(Mg2+) 2e = [Mg]
El hierro fundido de grafito esferoidal líquido aislado en el horno de electroescoria de CC reduce en gran medida la pérdida de w (Mg) bajo el efecto de la corriente continua de 500A ~ 5000A; cuando el valor de w (Mg) en el hierro líquido se acerca a un valor de equilibrio electroquímico de la interfaz escoria-metal, la velocidad de degradación del valor de w (Mg) tiende a cero, de modo que el contenido de magnesio residual en el hierro líquido tiende a mantenerse estable durante mucho tiempo, y se puede satisfacer el rango de w (Mg)> 0.025 ~ 0.050%, requerido en la tecnología de vertido para eliminar completamente la posibilidad de esferoidización degradada.
En caso de que la cuchara de esferoidización introduzca pequeñas cantidades de depósitos de MgS sueltos y granulares, los depósitos de MgS se pueden introducir directamente en el horno eléctrico de colada junto con el hierro líquido sin un procedimiento de desespumado; en ese momento, los depósitos de MgS granulares que flotan sobre la parte superior de la capa de escoria pueden experimentar directamente una reacción de sustitución con oxígeno del aire a alta temperatura:
2MgS O2 = 2MgO S2
S2+ 2 O2 = 2SO2|
El MgO generado entra en la escoria, por lo que se ahorra el trabajo de desespumado y se reciclan los residuos; de esta manera, se recicla el magnesio metálico para la desulfuración en el procedimiento de esferoidización en el horno eléctrico de colada:
2MgS 3 O2 = 2MgO 2 SO2T
El efecto beneficioso de la presente invención es el siguiente: la presente invención convierte el hierro fundido de grafito esferoidal de un material inestable y poco confiable en un material altamente estable y confiable, y modifica el control de calidad del procedimiento de producción dej hierro fundido de grafito esferoidal, de la inspección previa al vertido y la vigilancia dependiente de la experiencia del operario y su sentido de responsabilidad, a una regulación tecnológica estilizada con un dispositivo tecnológico antes y después del vertido, de manera que se resuelve finalmente el problema de la estabilidad de las propiedades del hierro fundido de grafito esferoidal. De hecho, éste es el avance técnico más importante, de significación revolucionaria, en aproximadamente 50 años, desde la aparición de la técnica de producción de hierro fundido de grafito esferoidal.
Los principales efectos del dispositivo de horno eléctrico de colada protector de electroescoria de CC se concluye que son los siguientes:
@ La estructura y el sistema de control del horno eléctrico de colada se simplifican enormemente; el horno no necesita un sello o un tratamiento de desespumado periódico; el revestimiento no se engrosa gradualmente y el funcionamiento del dispositivo se vuelve más simple; lo más importante es que el dispositivo tiene una función más potente de retardo de la esferoidización degradada, llegando incluso a evitarla por completo (teóricamente, el tiempo de mantenimiento de la esferoidización del hierro líquido en el horno de electroescoria de CC puede prolongarse hasta ser infinito), y reduce el consumo de nodulizate, y hace que una cantidad adicional del mismo tienda a ser estable, de modo que el nivel de control de calidad durante el procedimiento de producción del hierro fundido de grafito esferoidal mejora enormemente y la fiabilidad de las propiedades del material se incrementa en un grado sin precedentes.
@ La electroescoria alcalina de alta temperatura tiene un efecto de calentamiento obvio en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido, que evita que la temperatura de vertido disminuya continuamente con el paso del tiempo, lo que garantiza que la temperatura de vertido sea seleccionable, estable y poco fluctuante, de modo que mejora la calidad de los fundidos y obviamente se reduce las pérdidas de rechazo relacionadas con la temperatura de vertido del hierro líquido (durante la producción de fundición de hierro fundido de grafito esferoidal, este tipo de productos de desecho son variados y forman una alta proporción de la cantidad total de productos de desecho; entre los defectos se incluyen orificios superficiales, escoria negra, ampollas de escoria, orificios de arena, porosidad por contracción, dureza demasiado alta, etc., así como obvio cierre en frío, mal funcionamiento, orificio, descalificación en la prueba de abultamiento, que están todos relacionados con una baja temperatura del vertido).
@ Con el fin de verter piezas de fundición de grafito esferoidal de gran tonelaje (p. ej., tanques de almacenamiento de combustible nuclear, piezas de máquina herramienta pesada, piezas de fundición de estructuras pesadas, etc.), la cantidad de hierro líquido que se vierte de una vez puede ser decenas o cientos de toneladas, y si el equipo tecnológico de esferoidización convencional se utiliza para procesar tanto hierro fundido de grafito esferoidal líquido a la vez, se agregará un dispositivo de esferoidización y un horno de fusión de tonelaje especialmente grande y un dispositivo de bloque de corona pesado, lo que resulta difícil para las empresas comunes. Sin embargo, dicho horno eléctrico de colada se puede utilizar para acumular suficiente hierro fundido de grafito esferoidal líquido cualificado en cada cuchara, a fin de producir fundiciones de hierro fundido de grafito esferoidal pesado en el taller de fundición artesanal, al igual que hormigas que roen lentamente un hueso, y la capacidad de producción del taller puede ampliarse sin necesidad de adquirir dispositivos como una cuchara de esferoidización para hierro fundido de grafito esferoidal líquido de tonelaje especialmente grande y un bloque de corona pesado, o sin necesidad de mejorar la capacidad de carga de los edificios del taller, lo que es considerablemente relevante técnica y económicamente para muchas grandes y medianas empresas de fundición en China.
En comparación con el horno eléctrico de colada a presión con protección de gas inerte, el horno eléctrico de colada con protección de electroescoria de CC tiene las siguientes ventajas:
@ La estructura del dispositivo se simplifica enormemente; particularmente, el cuerpo del horno y la cubierta del horno eléctrico de tipo de vertido inferior y de tipo basculante no están sellados, porque ya no se requiere gas inerte para el aislamiento del oxígeno, y el hierro líquido está completamente aislado del oxígeno en la atmósfera por una gruesa capa de electroescoria líquida que flota sobre ella, "sellando" de forma más fiable; el complejo servomecanismo de control neumático se preserva, y la simplificación del dispositivo también mejora la confiabilidad y reduce la inversión, lo cual es conveniente para la fabricación, el mantenimiento, el apisonado del revestimiento y el control de la operación. Cuando se utiliza el horno eléctrico de colada a presión, el costoso gas inerte es reemplazado por aire comprimido común, lo que no solo mejora el efecto de desulfuración, sino que también reduce el costo de producción.
@ Dado que el azufre que entra en la electroescoria de alta temperatura puede oxidarse en producto SO2 gaseoso y luego escapar, mientras que el ion magnesio en la escoria se puede restaurar bajo acción electroquímica en la interfaz escoria-metal y después volver al hierro líquido, el sulfuro de magnesio y óxido de magnesio residuales generados en la reacción de esferoidización se pueden introducir directamente en el horno eléctrico de colada sin pasar por un proceso de desespumado, de modo que el elemento magnesio en la escoria pueda reciclarse en el mismo para "convertir lo dañino en beneficioso y los residuos, en valiosos". La cancelación del proceso de desespumado también puede mejorar las condiciones laborales de los trabajadores en la esferoidización, simplificar el procedimiento de operación, reducir el tiempo de tratamiento, aumentar la eficiencia de producción y ahorrar energía eléctrica para el aislamiento térmico, ya que se reduce la caída de temperatura del hierro líquido en la cuchara.
@ Dado que existe un potencial de electrodo en la interfaz escoria-metal en el horno eléctrico de colada protegido por electroescoria, el magnesio residual en el hierro líquido no disminuirá cuando el contenido de magnesio alcance un valor de equilibrio, por lo que el proceso de esferoidización obviamente puede reducir la cantidad de adición de magnesio metálico, de modo que la cantidad de magnesio residual del hierro líquido que luego se llena en el horno eléctrico de colada alcance un nivel normal w (Mg) <0,04% ~0,05% desde el nivel anterior w (Mg) □ 0,08% ~ 0,16%. Esto no solo reduce el costo del nodulizador, sino que también resuelve el problema del engrosamiento del revestimiento.
Este dispositivo técnico tiene una gran importancia de promoción y aplicación para mejorar la confiabilidad de la fundición de grafito esferoidal, asegurando la producción continua y estable a largo plazo de hierro fundido de grafito esferoidal, y particularmente, para fabricantes de piezas de automoción, tuberías de fundición centrífuga, etc. que producen en continuo piezas de fundición de grafito esferoidal a gran escala. Con la aplicación y promoción de esta técnica y la solución completa del problema de confiabilidad de la fundición de grafito esferoidal, se espera que el abanico de aplicaciones de la fundición de grafito esferoidal se amplíe aún más en todo el mundo; la producción total de hierro fundido de grafito esferoidal y su proporción en las fundiciones de metales ferrosos de todo el mundo se incrementarán aún más.
La presente invención proporciona un método de procesamiento para evitar la esferoidización degradada y la caída de la temperatura de vertido de hierro fundido de grafito esferoidal líquido durante el procedimiento de vertido y un dispositivo de vertido del mismo, para estabilizar la temperatura de vertido, evitar completamente la esferoidización degradada y reducir las pérdidas de rechazos durante el procedimiento de producción de piezas de fundición de grafito esferoidal. Simultáneamente, dado que el horno eléctrico de colada puede reducir en gran medida la pérdida de Mg residual en el hierro líquido, evidentemente se reduce la cantidad utilizada de nodulizador durante la esferoidización y se prolonga la vida útil del material refractario del revestimiento.
Un método de procesamiento para evitar la esferoidización degradada y la caída de la temperatura de vertido del hierro fundido de grafito esferoidal líquido durante el procedimiento de vertido, incluye:
el llenado del hierro fundido de grafito esferoidal líquido que debe verterse en un dispositivo de horno eléctrico de colada;
la adición de una capa de escoria alcalina fundida a alta temperatura, que es rica en iones de metales alcalinotérreos, iones de metales de tierras raras o una mezcla de ellos, sobre el hierro fundido de grafito esferoidal líquido; la temperatura de la escoria alcalina se controla para que sea de 15000°C ~1700°C;
la conexión del hierro fundido de grafito esferoidal líquido como cátodo a un polo negativo de una fuente de alimentación de CC, la provisión de un electrodo en la escoria alcalina y la conexión del electrodo como ánodo a un polo positivo de la fuente de alimentación de CC, y la utilización de la escoria alcalina como el electrolito líquido; y
la conducción de corriente continua en el dispositivo del horno eléctrico de colada a través de la fuente de alimentación de CC; la intensidad de la corriente continua se determina de la siguiente manera de acuerdo con la capacidad del dispositivo del horno eléctrico de colada: una corriente equivalente de 20~50 Faraday por cada tonelada de hierro fundido de grafito esferoidal líquido grafito por hora.
Preferiblemente, el método incluye, además: el electrodo provisto en la escoria alcalina es un electrodo de grafito con un extremo inferior del mismo siempre insertado en la escoria para una operación de arco sumergido; y la conexión de la escoria alcalina al polo positivo de la fuente de alimentación de CC, concretamente, la conexión de la escoria alcalina al polo positivo de la fuente de alimentación de CC a través del electrodo de grafito.
Preferiblemente, el punto de fusión de la escoria alcalina es de 1250°C ~550°C, y la alcalinidad es de 2,5 ~ 4,0.
Preferiblemente, el aparato de horno eléctrico de colada utilizado en el método de procesamiento incluye un cuerpo de horno; el cuerpo de horno es un cuerpo de horno de tipo de vertido inferior, un cuerpo de horno de tipo presión de aire o un cuerpo de horno de tipo basculante.
Preferiblemente, el electrodo proporcionado en la escoria alcalina es un electrodo de grafito.
Preferiblemente, el material refractario del revestimiento del cuerpo del horno es material refractario alcalino de magnesia que contiene MgO, material refractario alcalino de dolomita calcinada, material refractario alcalino de magnesia que contiene MgO y ladrillo de carbón de magnesia, o material refractario alcalino de ladrillo de carbón de magnesia y dolomita calcinada.
Preferiblemente, el hierro líquido se puede calentar y aislar en el cuerpo del horno simplemente por medio de electroescoria a alta temperatura, o se puede proporcionar adicionalmente al menos un dispositivo de calentamiento auxiliar en el cuerpo del horno para calentar la escoria y el hierro fundido de grafito esferoidal líquido; el dispositivo de calentamiento auxiliar puede ser un dispositivo de calentamiento por inducción que calienta el hierro fundido de grafito esferoidal líquido, o un dispositivo de calentamiento de boquilla de gas, un dispositivo de calentamiento de boquilla de combustible, un dispositivo de calentamiento de boquilla de llama de gas oxígeno, un dispositivo de calentamiento por plasma que calienta de manera auxiliar el hierro líquido y la escoria alcalina, y puede ser cualquiera de los dispositivos de calentamiento auxiliares anteriores, o cualquier combinación de dos o más de esos dispositivos de calentamiento auxiliares.
Con el método de procesamiento anterior y el dispositivo de vertido del mismo para evitar la esferoidización degradada y la caída de la temperatura de vertido del hierro fundido de grafito esferoidal líquido durante el procedimiento de vertido, debido a que la escoria alcalina fundida a alta temperatura es rica en iones de metales alcalinotérreos, iones de metales de tierras raras o una mezcla de ellos, se utiliza para añadir una capa al hierro fundido de grafito esferoidal líquido, y se conduce corriente por el hierro fundido y la escoria de grafito esferoidal líquido, los iones de metales alcalinotérreos o iones de metales de tierras raras en la escoria se mueven hacia el hierro fundido de grafito esferoidal líquido bajo el efecto de la corriente; de esta manera, incluso si los iones de metales alcalinotérreos o los iones de metales de tierras raras en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido a verter se vaporizan y reducen, todavía pueden complementarse con iones de metales alcalinotérreos o iones de metales de tierras raras en la escoria, a fin de asegurar el contenido de iones de metales alcalinotérreos o iones de metales de tierras raras en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido, disminuir la esferoidización degradada y mejorar las propiedades mecánicas de las piezas de fundición vertidas.
Simultáneamente, dado que los iones de metales alcalinotérreos o los iones de metales de tierras raras pueden moverse hacia el interior del hierro fundido de grafito esferoidal líquido bajo el efecto de la corriente, el hierro fundido de grafito esferoidal líquido se puede calentar y aislar; el contenido de iones de metales alcalinotérreos o iones de metales de tierras raras en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido se mantiene mediante suplementación de iones de metales alcalinotérreos o iones de metales de tierras raras procedentes de la escoria del hierro fundido de grafito esferoidal líquido, y se deprime la esferoidización degradada. Dado que se toman medidas de calentamiento y aislamiento, se puede reducir la tasa de rechazos relacionada con la temperatura de vertido.
De manera similar, dado que los iones de metales alcalinotérreos o los iones de metales de tierras raras en la escoria se añaden como complemento al hierro fundido de grafito esferoidal líquido, no es necesario aumentar el contenido de iones de metales alcalinotérreos o iones de metales de tierras raras en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido recién agregado al horno, lo que no solo reduce el consumo de iones de metales alcalinotérreos o iones de metales de tierras raras, sino que también evita la reacción entre los iones de metales alcalinotérreos o los iones de metales de tierras raras excesivos en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido y el revestimiento del horno eléctrico, para reducir la frecuencia de mantenimiento del revestimiento del horno eléctrico.
Breves descripciones de los dibujos
Con el fin de describir las realizaciones de la presente invención o las soluciones técnicas en la técnica anterior más claramente, a continuación se describen brevemente los dibujos adjuntos, que se utilizarán en las descripciones de las realizaciones, o de la técnica anterior. Aparentemente, los dibujos descritos son solo algunas realizaciones de la presente invención, y el experto en la materia podrá realizar otros dibujos basándose en estos dibujos sin realizar ningún esfuerzo creativo.
La figura 1 es un diagrama estructural de un horno eléctrico de colada del tipo de vertido inferior tal como se describe en la realización 2.
La figura 2 es un diagrama estructural de un horno eléctrico de colada del tipo de presión de aire tal como se describe en la realización 3.
La figura 3 es un diagrama estructural de un vertedor eléctrico de tipo basculante tal como se describe en la realización 4.
Descripciones detalladas de las realizaciones
Las soluciones técnicas de las realizaciones de la presente invención se describirán clara y completamente como sigue junto con los dibujos. Aparentemente, las realizaciones descritas son solo algunas realizaciones de la presente invención, en lugar de todas las realizaciones.
Realización 1
El método de vertido de hierro fundido de grafito esferoidal proporcionado en la realización de la presente invención llena el hierro fundido de grafito esferoidal líquido que se va a verter en un horno eléctrico de colada y pavimenta la escoria alcalina fundida a alta temperatura, que es rica en iones de metal alcalinotérreo, iones metálicos de tierras raras, o una mezcla de ellos, sobre el hierro fundido de grafito esferoidal líquido en el horno eléctrico de colada; simultáneamente, la parte superior del horno eléctrico de colada está provista de un electrodo de grafito insertado en la escoria, y se proporciona un electrodo conectado a la fuente de alimentación en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido. A continuación, el electrodo de grafito se conecta al polo positivo de la fuente de alimentación, el hierro fundido de grafito esferoidal líquido se conecta al polo negativo de la fuente de alimentación y se conecta una fuente de CC de corriente elevada de bajo voltaje. La intensidad de la corriente de la fuente de CC se determina de la siguiente manera de acuerdo con la capacidad del horno eléctrico: una corriente equivalente de 20-50 Faraday por cada tonelada de hierro fundido de grafito esferoidal líquido por hora, aquí la corriente elevada de bajo voltaje se refiere a un voltaje reducido de aproximadamente 20 V-70 V de uso común en las industrias, y esta corriente varía con la potencia total en un cierto rango.
La solución anterior conduce la corriente entre el hierro fundido de grafito esferoidal líquido y la escoria para formar una celda electrolítica de CC, en la que el hierro líquido de grafito esferoidal líquido se utiliza como cátodo; el electrodo de grafito insertado en la escoria se utiliza como ánodo y la escoria fundida se utiliza como electrolito líquido; después de activar la celda electrolítica de CC, cationes como (Mg2+) y (Ca2+) en la escoria se mueven direccionalmente hacia el cátodo, mientras que aniones como (S2-) en la escoria se mueven hacia el ánodo; aniones residuales como [S2-] en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido también flotará y entrará en la escoria debido a la atracción del electrodo con carga opuesta.
Como puede verse a partir del análisis anterior, aniones tales como [S2-] en la escoria y en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido se mueven hacia el ánodo ubicado en la escoria a alta temperatura; de esta manera, aniones tales como [S2-] normalmente entran en la escoria a alta temperatura, mientras que aniones tales como [S2-] pueden perder electrones cerca del ánodo y convertirse en azufre líquido a alta temperatura en estado libre y quemarse directamente en gas SO2 después de entrar en contacto con el aire, eliminando continuamente aniones como [S2-] en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido y en la escoria. La reacción química detallada es la siguiente:
2 (S2-) - 4 e = (S2)
S2+ 2 O2 = 2 SO2T
Simultáneamente, dado que cationes como (Mg2+) y (Ca2+) en la escoria se mueven direccionalmente hacia el cátodo, generalmente se mueven hacia el hierro fundido de grafito esferoidal líquido a alta temperatura, adquieren electrones cerca del cátodo para convertirse en magnesio y calcio en estado libre, y complementan los metales activos en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido; además, estos metales activos pueden actuar de nodulizador en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido; de esta manera, se suplementa nodulizador en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido y se evita la esferoidización degradada. La fórmula química detallada es la siguiente:
(Mg2+) 2e = [Mg]
El metal magnesio en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido puede suplementarse restaurando los iones magnesio en la escoria mientras se escapa por gasificación; el metal de magnesio gasificado en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido se quema y forma iones de magnesio cuando alcanza la interfaz entre el hierro fundido de grafito esferoidal líquido y la escoria, y regresa al hierro fundido de grafito esferoidal líquido bajo el efecto de la corriente siempre que no se separe de la escoria alcalina; de esta manera se equilibra el contenido de metal magnesio que actúa de nodulizador en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido.
Es decir, cuando se conduce suficiente corriente continua, un potencial de electrodo de la interfaz entre la escoria y el hierro fundido de grafito esferoidal líquido (interfaz escoria-metal) llegará a un equilibrio electroquímico que cumple con los requisitos de la tecnología de esferoidización, entre el contenido de Mg en estado libre en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido y el contenido en estado iónico (Mg2+) en la escoria, impidiendo que los átomos de Mg en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido se conviertan en catión Mg2+ debido a la pérdida de electrones y la entrada en la escoria, de manera que se mantiene el contenido de Mg residual en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido.
En el caso de que una cuchara de hierro fundido de grafito esferoidal líquido de bajo contenido en Mg residual y que se ha sometido a esferoidización degradada se vierta en el horno inadvertidamente, y provoque que se reduzca el contenido total de magnesio residual en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido en el horno eléctrico de colada, puede complementarse el elemento magnesio en la escoria por adición al hierro fundido de grafito esferoidal líquido a fin de incrementar el contenido de magnesio en el hierro de grafito esferoidal líquido y restaurarlo a su valor normal.
La escoria en la realización de la invención no solo complementa el magnesio requerido en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido, sino que también tiene una función de sellado. En mayor detalle, el hierro fundido de grafito esferoidal líquido en la presente realización resulta sellado por la escoria a alta temperatura que flota en la parte superior del mismo, aislando completamente el hierro fundido de grafito esferoidal líquido en el horno respecto del oxígeno en la atmósfera y evitando la esferoidización degradaba causada por una resulfurización debida a la oxidación del hierro fundido de grafito esferoidal líquido.
Dado que se toman medidas de calentamiento y aislamiento de la electroescoria a alta temperatura, se reduce la tasa de rechazos relacionada con la temperatura del vertido.
El método de la presente invención no necesita aumentar el contenido de nodulizador en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido recién agregado al horno, y no solo reduce el consumo de nodulizador, sino que también evita una reacción entre un exceso de nodulizador en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido y el revestimiento del horno eléctrico, de manera que se reduce la frecuencia del mantenimiento del revestimiento del horno eléctrico.
El punto de fusión de la escoria en la realización de la presente invención es de 1250°C ~15502C, de modo que la escoria se mantiene en estado líquido en el horno eléctrico de colada para que sirva como solución electrolítica. Se describe un horno eléctrico de colada de hierro fundido de grafito esferoidal, que incluye un cuerpo de horno, un orificio de purga de vertido y una entrada de hierro de alimentación en el cuerpo del horno, y medios en dispositivos para cuantificar el hierro fundido de grafito esferoidal líquido vertido; la estructura del cuerpo del horno puede ser del tipo de vertido inferior, del tipo de presión de aire o del tipo basculante.
La parte superior del cuerpo del horno en la realización de la presente invención está provista de un electrodo de grafito, escoria a alta temperatura rica en iones metálicos activos tales como Mg2+, Ca2+ que se pavimenta sobre el hierro fundido de grafito esferoidal líquido en el horno; el hierro fundido de grafito esferoidal líquido en el horno eléctrico de colada está conectado al electrodo inferior de enfriamiento por agua o al electrodo lateral del horno eléctrico para servir como cátodo; el extremo inferior del electrodo de grafito que actúa de ánodo siempre se inserta en la escoria (operación de arco sumergido); el horno eléctrico de colada del hierro fundido de grafito esferoidal está provisto además de una fuente de alimentación, en la que el ánodo del mismo está conectado al extremo superior del electrodo de grafito, y un cátodo del mismo que está conectado al electrodo provisto en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido.
Realización 2:
La presente realización utiliza a título de ejemplo el cuerpo del horno del tipo de vertido inferior para describir detalladamente la estructura del horno eléctrico de colada de hierro fundido de grafito esferoidal según la realización de la presente invención junto con los dibujos. Tal como se ilustra en la figura 1, el horno eléctrico de colada de hierro fundido de grafito esferoidal de acuerdo con la realización de la presente invención incluye un cuerpo de horno de colada 1 y una puerta de inyección 2; una abertura en el extremo superior del cuerpo del horno es una entrada de alimentación, y la compuerta de inyección 2 está provista de una varilla de tope 3. Se agrega hierro fundido de grafito esferoidal líquido 5 al horno a través de la entrada de alimentación en el extremo superior del cuerpo del horno 1, escoria de alta temperatura 6 rica en iones metálicos activos tales como Mg2+ y Ca2+ en forma de una capa sobre el hierro fundido de grafito esferoidal líquido 5, y se proporciona un electrodo 7 de inserción lateral capaz de estirarse hacia el interior del hierro fundido de grafito esferoidal líquido 5 en el lateral del cuerpo 1 del horno; simultáneamente, se proporciona un electrodo de grafito 4 en el cuerpo del horno 1, controlado por un dispositivo de elevación automática para mantener el extremo inferior del electrodo de grafito 4 siempre sumergido en la escoria 6. El horno eléctrico de colada de hierro fundido de grafito esferoidal en la realización de la presente invención cuenta además con un sistema de alimentación de CC 8 que tiene un polo positivo conectado al extremo superior del electrodo de grafito 4 para usarlo como ánodo, y un polo negativo conectado al electrodo de inserción lateral 7 para usar el hierro fundido de grafito esferoidal líquido como cátodo.
En la solución anterior, la corriente se conduce entre el hierro fundido de grafito esferoidal líquido y la escoria para formar una celda electrolítica de CC, en la que: el hierro fundido de grafito esferoidal líquido actúa de cátodo, el electrodo de grafito insertado en la escoria actúa de ánodo y la escoria fundida sirve de electrolito líquido; después de que se encienda la celda electrolítica de CC, cationes como (Mg2+) y (Ca2+) en la escoria se mueven direccionalmente hacia el cátodo, mientras que aniones como (S2-) en la escoria se mueven hacia el ánodo; aniones residuales como [S2-] en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido también flotarán y entrarán en la escoria debido a la atracción del electrodo de carga opuesta y se producirá de esta manera una descarga.
Como puede verse en el análisis anterior, todos los aniones tales como [S2-] en la escoria y el hierro fundido de grafito esferoidal líquido se mueven hacia el ánodo ubicado en la escoria a alta temperatura; de esta manera, aniones como [S2-] normalmente se mueven hacia la escoria a alta temperatura, mientras que estos aniones, tales como [S2-], pueden perder electrones cerca del ánodo y convertirse en azufre líquido a alta temperatura en estado libre y quemarse directamente en gas SO2 después de entrar en contacto con el aire, eliminando continuamente aniones como [S2-] del hierro fundido de grafito esferoidal líquido y la escoria. La reacción química detallada es la siguiente:
2 (S2-) - 4 e = (S2)
S2+ 2 O2 = 2 SO2T
Al mismo tiempo, dado que cationes como (Mg2+) y (Ca2+) en la escoria se mueven direccionalmente hacia el cátodo, generalmente entran en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido a alta temperatura, adquieren electrones cerca del cátodo para convertirse en magnesio y calcio en estado libre, y complementan los metales activos en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido; además, estos metales activos pueden servir como nodulizador en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido, por lo que se añade una cantidad complementaria de nodulizador al hierro fundido de grafito esferoidal líquido y se evita la esferoidización degradada. La fórmula química detallada es la siguiente:
(Mg2+) 2e = [Mg]
El metal magnesio en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido puede suplementarse restaurando los iones magnesio en la escoria que escapan por gasificación: el metal de magnesio gasificado en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido se quema formando iones de magnesio cuando alcanza la interfaz entre el hierro fundido de grafito esferoidal líquido y la escoria, y regresa al hierro fundido de grafito esferoidal líquido bajo el efecto de la corriente siempre que sea no separado de la escoria alcalina; así se equilibra el contenido de metal magnesio, que actúa de nodulizador en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido.
El hierro fundido de grafito esferoidal líquido aislado en el horno de electroescoria de CC reduce en gran medida la pérdida de w (Mg) bajo el efecto de la corriente continua de 500A ~ 5000A; cuando el valor de w (Mg) en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido se acerca al valor de equilibrio electroquímico en la interfaz entre el hierro fundido de grafito esferoidal líquido y la escoria, la velocidad de degradación del valor de w (Mg) en el grafito esferoidal líquido hierro fundido tiende a cero, por lo que el contenido de magnesio residual en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido tiende a ser estable, y puede satisfacerse el rango de w (Mg) > 0.030 ~ 0.050% requerido en la tecnología de vertido puede satisfacerse, de modo que se elimina la posibilidad de esferoidización degradada.
En caso de que la cuchara de esferoidización añada una pequeña cantidad de residuos de MgS sueltos y granulares, las residuos de MgS se pueden introducir directamente en el horno eléctrico de colada junto con el hierro fundido de grafito esferoidal líquido sin un procedimiento de preparación; en ese momento, los residuos de MgS granulares que flotan en la parte superior de la capa de escoria pueden pasar directamente por una reacción de sustitución con el oxígeno en el aire a alta temperatura:
2MgS O2 = 2MgO S2
S2+ 2 O2 = 2 SO2 1
El MgO generado entra en la escoria, por lo que se ahorra el trabajo de desespumado y se reciclan los residuos, de esta manera se recicla el magnesio metálico para la desulfuración en el procedimiento de esferoidización en este horno eléctrico de colada:
2MgS 3 O2 = 2MgO 2 SO2T
La realización de la presente invención puede proporcionar adicionalmente en el cuerpo del horno al menos un dispositivo de calentamiento auxiliar, que es un dispositivo de calentamiento por inducción, un dispositivo de calentamiento de boquilla de gas, un dispositivo de calentamiento de boquilla de combustible, un dispositivo de calentamiento de boquilla de llama de gas oxígeno, o un dispositivo de calentamiento por plasma que calienta la escoria y el hierro fundido de grafito esferoidal líquido.
En la realización de la presente invención, el material refractario del revestimiento del cuerpo del horno se apisona y construye preferiblemente con material refractario alcalino de magnesia rico en MgO, en material refractario alcalino de dolomita calcinada, en material refractario alcalino de dolomita calcinada, en magnesia que contiene MgO y material refractario alcalino de ladrillo de carbón de magnesia, o material refractario de dolomita calcinada y ladrillo de carbón de magnesia; y se destaca que no se utiliza material refractario rico en SÍO2 y AI2O3.
Para que el magnesio de la escoria sea atraído al fondo del hierro fundido de grafito esferoidal líquido en la medida de lo posible, el polo negativo de la fuente de alimentación en la realización de la presente invención se conecta al fondo del hierro fundido de grafito esferoidal líquido y el polo positivo del mismo se conecta a la parte superior de la escoria.
Con respecto al dispositivo de horno eléctrico de colada anterior, la composición de la escoria que cubre la parte superior del hierro fundido de grafito esferoidal líquido en el dispositivo de vertido de electroescoria de CC es escoria diversa rica en iones metálicos activos tales como (Mg2+) y (Ca2+), y el punto de fusión de la escoria se controla en un rango apropiado, de 1250°C ~15002C.
La realización de la presente invención utiliza el grafito para conectar la escoria al polo positivo de la fuente de alimentación y, en aplicaciones prácticas, la escoria se puede conectar al polo positivo de la fuente de alimentación de otras formas no limitadas al grafito.
Realización 3:
Esta realización utiliza a título de ejemplo el cuerpo del horno del tipo de presión de aire para describir detalladamente la estructura del horno eléctrico de colada de hierro fundido de grafito esferoidal de acuerdo con la realización de la presente invención junto con los dibujos, y el horno sellado usa aire comprimido rico en oxígeno en lugar de nitrógeno o argón. Tal como se ilustra en la Fig. 2, el horno eléctrico de colada de hierro fundido de grafito esferoidal de acuerdo con la realización de la presente invención incluye un cuerpo de horno a1 y una compuerta de inyección a2 provistos en el cuerpo de horno a1, y la compuerta de inyección a2 está provista de un tapón varilla a3. El hierro fundido de grafito esferoidal líquido a5 se agrega al horno a través de la entrada de alimentación en el lado derecho del cuerpo del horno a1; la escoria a alta temperatura a6 rica en iones metálicos activos como Mg2+ y Ca2+ se añade en una capa sobre la fundición de grafito esferoidal líquido a5, y se proporciona un electrodo inferior a\7 en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido a5; simultáneamente, se proporciona un electrodo de grafito a4 sobre una tapa a9 en la parte superior del cuerpo del horno a1 y se controla mediante un dispositivo de elevación automática para mantener el extremo inferior del electrodo de grafito a4 siempre sumergido en la escoria a6. El horno eléctrico de colada de hierro fundido de grafito esferoidal en la realización de la presente invención está provisto además de un sistema de alimentación de CC a8 que presenta un ánodo conectado al extremo superior del electrodo de grafito a4 y un cátodo conectado al electrodo inferior a\7.
Al mismo tiempo, la tapa a9 en esta realización está provista además de un sistema de descarga de aire comprimido a10, a través del cual se controla que el hierro fundido de grafito esferoidal líquido en el cuerpo del horno fluya hacia la compuerta de inyección a2, o se permite la adición del hierro fundido de grafito esferoidal líquido desde la entrada de alimentación.
La realización de la presente invención adopta el electrodo inferior a\7, aunque, en aplicaciones prácticas, también se puede usar un electrodo de inserción lateral, tal como el de la Realización 2; véase a7 en la Fig. 2 para más detalles.
La solución de la presente realización presenta un principio de funcionamiento completamente equivalente al de la Realización 2 y puede lograr el mismo efecto. De esta manera, la temperatura de vertido se estabiliza, se suprime la esferoidización degradada y se reduce el consumo de nodulizador.
En la realización de la presente invención, el hierro fundido de grafito esferoidal líquido puede calentarse y aislarse en el cuerpo del horno simplemente por medio de la electroescoria fundida a alta temperatura, o puede proporcionarse adicionalmente al menos un dispositivo de calentamiento auxiliar en el cuerpo del horno para calentar la escoria y el hierro fundido de grafito esferoidal líquido. El dispositivo de calentamiento auxiliar puede ser un dispositivo de calentamiento por inducción que calienta el hierro fundido de grafito esferoidal líquido, o un dispositivo de calentamiento de boquilla de gas, un dispositivo de calentamiento de boquilla de combustible, un dispositivo de calentamiento de boquilla de llama de gas oxígeno, un dispositivo de calentamiento por plasma que calienta de forma auxiliar el hierro líquido y la escoria alcalina, y puede ser cualquiera de los dispositivos de calentamiento auxiliares anteriores, o una combinación de dos o más de dichos dispositivos de calentamiento auxiliares.
En la realización de la presente invención, el material refractario del revestimiento del cuerpo del horno se apisona y construye preferiblemente con material refractario alcalino de magnesia rico en MgO, en material refractario alcalino de dolomita calcinada, en material refractario alcalino de dolomita calcinada, en magnesia que contiene MgO y material refractario alcalino de ladrillo de carbón de magnesia, o material refractario alcalino de dolomitada calcinada y ladrillo de carbón de magnesia; y se destaca que no se utiliza material refractario rico en SiO2 y ALO3 .
Con respecto al dispositivo de horno eléctrico de colada anterior, la composición de la escoria que cubre la parte superior del hierro fundido de grafito esferoidal líquido en el dispositivo de vertido de electroescoria de CC es escoria diversa rica en iones metálicos activos, tales como (Mg2+) y (Ca2+), y el punto de fusión de la escoria se controla en un rango apropiado de 1250°C ~15002C.
La realización de la presente invención utiliza el grafito para conectar la escoria al polo positivo de la fuente de alimentación y, en aplicaciones prácticas, la escoria se puede conectar al polo positivo de la fuente de alimentación de otras formas no limitadas al grafito.
Realización 4:
La presente realización utiliza a título de ejemplo el cuerpo de horno de tipo basculante para describir detalladamente la estructura del horno eléctrico de colada de hierro fundido de grafito esferoidal según la realización de la presente invención junto con los dibujos. Tal como se ilustra en la Fig. 3, el horno eléctrico de colada de hierro fundido de grafito esferoidal según la realización de la presente invención incluye un cuerpo de horno b1 y una compuerta de inyección b2 provistos en el cuerpo de horno b1, y la compuerta de inyección b2 está provista de un tapón varilla b3. Se agrega hierro fundido de grafito esferoidal líquido b5 al horno a través de la entrada de alimentación en el lado izquierdo del cuerpo del horno b1, el hierro fundido de grafito esferoidal líquido b5 se añade en una capa sobre la escoria a alta temperatura b6 rica en iones metálicos activos como Mg2+ y Ca2+, y se proporciona un electrodo inferior b7 en el hierro de grafito esferoidal líquido b5; simultáneamente, se proporciona un electrodo de grafito b4 en una tapa b9 en la parte superior del cuerpo del horno b1 y se controla mediante un dispositivo de elevación automática para mantener el extremo inferior del electrodo de grafito b4 siempre sumergido en la escoria b6. El horno eléctrico de colada de hierro fundido de grafito esferoidal en la realización de la presente invención está provisto además de un sistema de alimentación de CC b8 que presenta un ánodo conectado al extremo superior del electrodo de grafito b4 y un cátodo conectado al electrodo inferior b7.
La realización de la presente invención adopta el electrodo inferior b7, aunque, en aplicaciones prácticas, también se puede usar un electrodo de inserción lateral igual al de la Realización 2.
La solución de la presente realización presenta un principio de funcionamiento completamente equivalente al de la Realización 2 y puede lograr el mismo efecto. De esta manera, se estabiliza la temperatura de vertido, se suprime la esferoidización degradada y se reduce el consumo de nodulizador.
En la realización de la presente invención, el hierro fundido de grafito esferoidal líquido puede calentarse y aislarse en el cuerpo del horno simplemente por medio de la electroescoria fundida a alta temperatura, o puede proporcionarse adicionalmente al menos un dispositivo de calentamiento auxiliar en el cuerpo del horno. para calentar la escoria y el hierro fundido de grafito esferoidal líquido. El dispositivo de calentamiento auxiliar puede ser un dispositivo de calentamiento por inducción que calienta el hierro fundido de grafito esferoidal líquido, o un dispositivo de calentamiento de boquilla de gas, un dispositivo de calentamiento de boquilla de combustible, un dispositivo de calentamiento de boquilla de llama de gas oxígeno, un dispositivo de calentamiento por plasma que calienta de forma auxiliar el hierro líquido y la escoria alcalina, y puede ser cualquiera de los dispositivos de calentamiento auxiliares anteriores, o una combinación de dos o más de dichos dispositivos de calentamiento auxiliares.
En la realización de la presente invención, el material refractario del revestimiento del cuerpo del horno se apisona y se construye preferiblemente con magnesia rica en MgO o material refractario alcalino de dolomita calcinada; y se destaca que no se utiliza material refractario rico en SiO2 y ALO3 .
Con respecto al dispositivo de horno eléctrico de colada anterior, la composición de la escoria que cubre la parte superior del hierro fundido de grafito esferoidal líquido en el dispositivo de vertido de electroescoria de CC es escoria diversa rica en iones metálicos activos tales como (Mg2+) y (Ca2+), y el punto de fusión de la escoria se controla en un rango apropiado, de 1250°C ~15002C.
La realización de la presente invención utiliza el grafito para conectar la escoria al polo positivo de la fuente de alimentación y, en aplicaciones prácticas, la escoria se puede conectar al polo positivo de la fuente de alimentación de otras formas no limitadas al grafito.
Entre los principales efectos del horno eléctrico de colada de hierro fundido de grafito esferoidal proporcionado en las cuatro realizaciones anteriores se incluyen:
@ La estructura y el sistema de control del horno eléctrico de colada se simplifican enormemente: el horno no necesita sellado o un tratamiento de desespumado periódico, el revestimiento no se engrosa gradualmente y el funcionamiento del dispositivo se vuelve más simple; más importante, el dispositivo presenta una funcionalidad más potente de retardo de la esferoidización degradada, llegando a evitarla por completo (teóricamente, el tiempo de mantenimiento de la esferoidización del hierro fundido de grafito esferoidal líquido en el horno de electroescoria de CC puede prolongarse hasta ser infinito), y reduce el consumo de nodulizador de manera que la cantidad añadida del mismo tiende a ser estable, de modo que el nivel de control de calidad del procedimiento de producción de material de hierro fundido de grafito esferoidal mejora enormemente y la confiabilidad de las propiedades del material aumenta en un grado sin precedentes.
@ La electroescoria alcalina fundida a alta temperatura también calienta el hierro fundido de grafito esferoidal líquido, evitando que la temperatura de vertido disminuya continuamente con el transcurso del tiempo, lo que garantiza que la temperatura de vertido sea elegible, estable y de poca fluctuación, a fin de mejorar la calidad de la fundición y obviamente reduce las pérdidas de rechazo relacionadas con la temperatura de vertido del hierro fundido de grafito esferoidal líquido (durante la producción de fundición de piezas de hierro fundido de grafito esferoidal, este tipo de productos residuales es muy variado y supone una alta proporción de la cantidad total de productos residuales; entre los defectos se incluyen orificios superficiales, escoria negra, ampollas de escoria, orificios de arena, porosidades por contracción, durezas excesivamente altas, etc., así como evidentemente el cerrado en frío, un mal llenado, poros, descalificación en la prueba de abultamiento, la totalidad de los cuales está relacionada con una temperatura de vertido excesivamente baja).
@ Para verter piezas de fundición de grafito esferoidal de gran tonelaje (p. ej., piezas estructurales pesadas, tanques de almacenamiento de combustible nuclear, etc.), la cantidad de vertido de hierro fundido de grafito esferoidal líquido realizada en una sola operación puede ser de decenas o cientos de toneladas, y si se utilizan equipos tecnológico de esferoidización convencionales para procesar esa gran cantidad de hierro fundido de grafito esferoidal líquido de una sola vez, se agregará un dispositivo de esferoidización de tonelaje especialmente grande y un dispositivo de bloque de corona pesado, lo que resulta difícil para las empresas comunes. Sin embargo, dicho horno eléctrico de colada se puede utilizar para acumular suficiente hierro fundido de grafito esferoidal líquido cualificado cuchara a cuchara, a fin de producir piezas pesadas de hierro fundido de grafito esferoidal en un taller de fundición artesanal, al igual que hormigas que roen lentamente un hueso, y la capacidad del producción del taller podrá ampliarse sin necesidad de adquirir dispositivos tales como una cuchara de esferoidización para la fundición de grafito esferoidal líquido de tonelaje especialmente grande y un bloque de corona pesado, o mejorar la capacidad de carga de los edificios del taller, lo que es considerablemente relevante técnica y económicamente para muchas grandes y medianas empresas de fundición.
En comparación con el horno eléctrico de colada a presión de protección de gas inerte, el horno eléctrico de colada de hierro fundido de grafito esferoidal proporcionado en las realizaciones anteriores tiene las siguientes ventajas:
@ La estructura del dispositivo se simplifica enormemente: el cuerpo y la tapa del horno no están sellados, por lo que no se requiere un complejo servomecanismo de control neumático; por el contrario, el hierro fundido de grafito esferoidal líquido está completamente aislado del oxígeno en la atmósfera por una capa espesa de electroescoria líquida que flota sobre el mismo, de modo que se "sella" de forma más fiable; la simplificación del dispositivo también mejora la confiabilidad y reduce la inversión, lo que resulta conveniente para la fabricación, el mantenimiento, el apisonado del revestimiento y el control del funcionamiento.
@ Dado que el azufre que entra en la escoria a alta temperatura puede oxidarse en un producto gaseoso SO2 y luego escapar, mientras que el ion magnesio en la escoria se puede restaurar bajo una acción electroquímica en la interfaz escoria-metal y luego volver a la fundición de grafito esferoidal líquido, los residuos de sulfuro de magnesio y óxido de magnesio generados en la reacción de esferoidización pueden introducirse directamente en el horno eléctrico de colada sin pasar por un proceso de desespumado, de modo que el elemento magnesio en la escoria pueda reciclarse en el mismo para "convertir lo dañino en beneficioso y los residuos, en valiosos". La cancelación del proceso de desespumado también puede mejorar las condiciones laborales de los trabajadores de esferoidización, simplificar los procedimientos de operación, reducir el tiempo de tratamiento, incrementar la eficiencia de producción y ahorrar energía eléctrica para el aislamiento térmico, ya que se reduce la caída de temperatura del hierro fundido de grafito esferoidal líquido en la cuchara.
@ Dado que existe un potencial de electrodo en la interfaz escoria-metal en el horno eléctrico de colada protegido mediante electroescoria, el magnesio residual en el hierro fundido de grafito esferoidal líquido no se pierde al alcanzar el contenido de magnesio un valor de equilibrio, por lo que el procedimiento de esferoidización puede obviamente reducir la cantidad añadida de magnesio metálico, de modo que la cantidad de magnesio residual del hierro fundido de grafito esferoidal líquido que entra en el horno de vertido alcance un nivel normal w (Mg) □ 0,04% ~ 0,05%. Esto no solo reduce el costo del nodulizador, sino que también resuelve el problema del engrosamiento del revestimiento.
Este dispositivo técnico resulta muy relevante en la promoción y aplicación de mejora de la confiabilidad del hierro fundido de grafito esferoidal, asegurando la producción continua y estable a largo plazo de hierro fundido de grafito esferoidal, y particularmente, para empresas de piezas para automoción, tuberías de fundición centrífuga, etc. que producen en continuo piezas de fundición de grafito esferoidal a gran escala.
Las descripciones anteriores son solo realizaciones de la presente invención, y el alcance de protección de la presente invención no se encuentra limitado a las mismas. El alcance de protección de la presente invención está definido por las reivindicaciones.

Claims (2)

REIVINDICACIONES
1. Un método de procesamiento para evitar la esferoidización degradada y la caída de la temperatura de vertido del hierro fundido de grafito esferoidal líquido durante el procedimiento de vertido, que comprende:
el llenado de hierro fundido de grafito esferoidal líquido (5, a5, b5) para verterlo en un dispositivo de horno eléctrico de colada;
la adición de una capa de escoria alcalina fundida (6, a6, b6), que es rica en iones de metales alcalinotérreos, iones de metales de tierras raras o una mezcla de ellos, sobre el hierro fundido de grafito esferoidal líquido (5, a5, b5), donde la temperatura de la escoria alcalina (6, a6, b6) se controla para que sea de 1500°C ± 1700°C;
la conexión del hierro fundido de grafito esferoidal líquido (5, a5, b5) como cátodo a un polo negativo de una fuente de alimentación de CC (8, a8, b8),
la provisión de un electrodo de grafito (4, a4, b4) en la escoria alcalina (6, a6, b6) con un extremo inferior del mismo siempre insertado en la escoria para una operación de arco sumergido;
la conexión del electrodo de grafito como ánodo a un polo positivo de la fuente de alimentación de CC (8, a8, b8) y la utilización de la escoria alcalina (6, a6, b6) como electrolito líquido; y
la conducción de corriente continua en el dispositivo de horno eléctrico de colada a través de la fuente de alimentación de CC (8, a8, b8), donde la intensidad de la corriente continua se determina de la siguiente manera de acuerdo con la capacidad del dispositivo de horno eléctrico de colada: una corriente equivalente a 20~ 50 Faraday por cada tonelada de hierro fundido de grafito esferoidal líquido (5, a5, b5) por hora.
2. El método de procesamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, el punto de fusión de la escoria alcalina (6, a6, b6) es de 1250°C ± 1550°C, y la alcalinidad es de 2,5 ± 4,0.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011064415A1 (es) * 2009-11-25 2011-06-03 Fundacion Inasmet Procedimiento y dispositivo de inoculación
RU2480531C1 (ru) * 2011-10-03 2013-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) Термитная смесь
CN103521744B (zh) * 2013-10-14 2015-08-12 南昌大学 一种半固态浆料接注装置
CN104624986B (zh) * 2015-01-16 2016-09-14 遵义拓特铸锻有限公司 一种平底塞杆式底注钢水包球化处理的工艺方法
CN109014163A (zh) * 2018-08-21 2018-12-18 河北丰维机械制造有限公司 一种用于茶壶浇包的铁水浮渣过滤方法
JP6798575B2 (ja) 2019-04-24 2020-12-09 Ｊｆｅスチール株式会社 溶融金属の脱硫方法
WO2021094646A1 (en) * 2019-11-15 2021-05-20 Masercata Oy Direct current electric arc furnace
TWI731682B (zh) * 2020-05-14 2021-06-21 中國鋼鐵股份有限公司 盛裝鐵水的爐襯作業層結構
CN113926865B (zh) * 2020-06-29 2024-03-08 宝山钢铁股份有限公司 铸坯夹渣预报方法、机清控制方法、计算设备及存储介质
CN112658241B (zh) * 2020-12-10 2022-11-08 东北大学 一种通过施加界面电场防止稀土钢水口脱碳及反应行为的方法
US20240076756A1 (en) * 2021-02-10 2024-03-07 Jfe Steel Corporation Method for desulfurizing molten metal
GB202108524D0 (en) * 2021-06-15 2021-07-28 Eestech Inc Improved smelting system
CN115592105B (zh) * 2022-12-16 2023-03-10 河北兴盛机械有限公司 低温高韧球墨铸铁生产用浇铸设备
CN117206510B (zh) * 2023-09-12 2024-06-14 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 一种防止整体塞棒结瘤的方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1266469A (fr) * 1958-02-17 1961-07-17 Procédé d'addition à des bains de métaux ferreux de métaux divers, notamment alcalins et alcalino-terreux, au moyen d'une électrolyse
US3203883A (en) * 1961-07-01 1965-08-31 Rcsearch Inst For Iron Steel A Method of refining molten metals by electrolyzing molten slag under arc discharge
FR2265866B1 (es) * 1974-03-27 1976-12-17 Siderurgie Fse Inst Rech
JPS6022043B2 (ja) * 1978-03-14 1985-05-30 トヨタ自動車株式会社 溶融スラグによる黒鉛球状化処理法
AT363112B (de) * 1979-04-18 1981-07-10 Elin Union Ag Verfahren zur konservierung von magnesiumhaltigen gusseisenschmelzen ueber laengere zeitraeume
JPS5845308A (ja) * 1981-09-11 1983-03-16 Chobe Taguchi 溶銑へのＣａの添加法
JPS58185712A (ja) * 1982-04-20 1983-10-29 Japan Metals & Chem Co Ltd 鉄鋼の脱りん方法
JPS6013014A (ja) * 1983-06-30 1985-01-23 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 取鍋精錬装置
DE3409255A1 (de) * 1984-03-14 1985-12-12 Didier-Werke Ag, 6200 Wiesbaden Herdboden, besonders fuer gleichstrom-lichtbogenoefen
US4744875A (en) * 1985-05-21 1988-05-17 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Steel refining with an electrochemical cell
JPS6447805A (en) * 1987-08-19 1989-02-22 Nippon Kokan Kk Production of silicon-containing cast iron
CN1007358B (zh) * 1987-10-09 1990-03-28 北京科技大学 一种电渣精炼冲天炉铸造铁水工艺
JP2537574B2 (ja) * 1990-12-14 1996-09-25 川崎製鉄株式会社 炉底電極を備えた直流電気炉
JPH06320255A (ja) * 1993-05-12 1994-11-22 Fuji Electric Co Ltd 球状黒鉛鋳鉄品用の加圧式注湯炉
FR2705363B1 (fr) * 1993-05-13 1995-08-11 Clecim Sa Procédé de fusion de ferraille dans un four électrique et installation pour la mise en Óoeuvre du procédé.
JP3751020B2 (ja) * 1994-04-07 2006-03-01 新日鐵化学株式会社 黒鉛電極用ニードルコークス及びその製造方法
JPH11302719A (ja) * 1998-04-24 1999-11-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 製鋼スラグから不純物を除去する方法
JP3672832B2 (ja) 2001-03-07 2005-07-20 日本鋳鉄管株式会社 ダクタイル鋳鉄管及びその製造方法
CN201217070Y (zh) * 2008-03-10 2009-04-08 王宇新 避免球铁铁液在浇注过程中发生球化衰退和降低浇注温度的浇注电炉

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US20110005351A1 (en) 2011-01-13
BRPI0909799A2 (pt) 2018-04-03
US20140033866A1 (en) 2014-02-06
US20130125704A1 (en) 2013-05-23

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