CN100584960C - 降低球墨铸铁铁液中含钛量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了降低球墨铸铁铁液中含钛量的方法。此方法之一是通过分析球墨铸铁铁液的化学成分，如果含钛量超标，则根据铁液含钛量的多少向铁液内加入相应量的氮化物，使氮与钛充分发生冶金反应，然后将铁液浇入精炼包中进行吹氩气精炼处理，最后将上浮的氮化钛排除，即使铁液的含钛量达到合格范围。方法之二是根据铁液含钛量的多少向熔炼炉内按比例加入优质废钢，通过稀释的方法来降低铁液的含钛量。本发明利用氮与钛之间强烈的亲和力，使铁液中的钛变成固体氮化钛而上浮到铁液的表面，从而将其排除。本发明所选用的氮化物中的其它元素在加入球墨铸铁铁液后，不会对球墨铸铁的性能造成不利影响，相反，还能进一步提高球墨铸铁的强度等力学性能指标。通过添加废钢稀释铁液的办法来降低铁液的含钛量，方法简单，操作方便，尤其适用于大批量的生产当中。

Description

降低球墨铸铁铁液中含钛量的方法

技术领域

本发明涉及一种降低铁液中含钛量的方法，尤其是一种降低球墨铸铁用铁液含钛量的方法。

背景技术

球墨铸铁是一种铁碳合金，由于球墨铸铁中的石墨呈球状，所以球墨铸铁的强度较高，与钢接近，同时又具有良好的铸造性能，因此球墨铸铁应用非常广泛。它的生产方法比较简单，即将符合要求的原材料用冲天炉或电炉熔化形成铁液，再经球化、孕育处理，待其冷却凝固以后便得到了球墨铸铁。虽然生产球墨铸铁的工艺比较简单，但生产时对原材料的要求却比较严格。影响球墨铸铁的球化率的因素很多，如合金元素的影响就是其中之一。其中有利于球化的元素称为球化元素，它们包括适量的镁、稀土、钙等。不利于球化的元素称为反球化元素，反球化元素包括硫、钛、硼、铝、铋、锑、锡、砷等，它们的含量在千分之几到万分之几时，就会破坏球化元素的球化作用。为保证球墨铸铁中的石墨结晶成球状，必须严格控制原材料的化学成分，使其中的反球化元素控制在合理低的范围内。在反球化元素中硫和钛的反球化作用最为明显。目前含硫量超标的问题已有成熟的技术可以解决，而解决含钛量超标的技术却未见报道。经过实验发现含钛量小于0.07％是球墨铸铁可以顺利球化一个比较合适的范围，如果含钛量大于0.07％，就会出现球化衰退，也就是石墨球变异，从而导致铸铁中的石墨不能球化。因此，生产球墨铸铁用的原材料都是专用的，比如专用生铁、焦炭等。

但是由于目前生铁市场供应紧张、价格上涨，造成很多铸造企业买不到质量符合要求的球墨铸铁专用生铁，但生产还要继续，在市场上随机采购的生铁无法保证质量；生铁中对球墨铸铁质量影响最为敏感的含硫量及含钛量的超标是最常见的不合格因素，而用这种含硫量或含钛量超标的原材料生产的球墨铸铁的球化效果非常差，往往使铸件因球化率或者球化等级达不到要求而报废。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够降低球墨铸铁铁液中含钛量的方法。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

降低球墨铸铁铁液中含钛量的方法，将经过感应电炉熔炼的或经冲天炉-感应电炉双联熔炼的球墨铸铁铁液，经炉前快速分析，确定化学成分是否合格，如果铁液中的含钛量超标，即达到大于等于0.07％到小于等于0.15％的范围时，则采取如下办法予以降低或脱除铁液中的钛。

方法之一

根据铁液含钛量的多少，向铁液中加入相应量的氮化物，这些氮化物包括氮化铬铁或氮化锰铁或氮化硅铁或氮化硅锰铁等。可以只加入上述氮化物的其中一种，也可以将两种或者将两种以上混合后同时加入。这样利用氮与钛之间强烈的亲和力，使铁液中的钛生成氮化钛。由于氮化钛的熔点为2950℃，高于球墨铸铁铁液的温度，同时氮化钛的密度较低为5.43g/cm³，在吹氩气精炼的条件下氮化钛可以上浮到铁液的表面，从而将其排除，达到降低铁液含钛量的目的。

上述方法的具体的操作方式是将氮化物放入感应电炉内，使氮与钛充分发生冶金反应，之后将铁液浇入精炼包内并进行吹氩气精炼处理，再将上浮到铁液表面的氮化钛用聚渣剂聚集排除。铁液的含钛量在≥0.07％～≤0.15％时，可以分成四个区段分别加入不同量的氮化物，在钛含量为≥0.07％～≤0.09％时至少加入氮化铬铁(含N8～10％)0.1％，在钛含量为＞0.09％～≤0.11％时至少加入氮化铬铁0.18％，在钛含量为＞0.11％～≤0.13％时至少加入氮化铬铁0.28％，在钛含量为＞0.13％～≤0.15％时至少加入氮化铬铁0.36％。加入其它氮化物时可以按加入氮化铬铁的比例进行换算，即铁液的含钛量分别在≥0.07％～≤0.09％、＞0.09％～≤0.11％、＞0.11％～≤0.13％、＞0.13％～≤0.15％范围时，则加入的氮化物中的含氮量分别至少为铁液的

方法之二

经化验确定铁液中的含钛量以后，根据铁液含钛量的多少向感应炉中按比例加入优质废钢，通过稀释的方法达到降低铁液含钛量的目的。待废钢全部熔化后再进行一次化学分析，确定铁液含钛量合格后，加入增碳剂等合金调整铁液的化学成分至符合要求，然后进入正常的球化孕育处理等球墨铸铁生产工序。

如果铁液中的含钛量在≥0.07％～≤0.15％时，同样也分成四个区段分别加入不同量的优质废钢，当铁液中的含钛量为≥0.07％～≤0.09％时优质废钢的加入量至少为原有铁液的30％，当铁液中的含钛量为＞0.09％～≤0.11％时优质废钢的加入量至少为原有铁液的60％，当铁液中的含钛量为＞0.11％～≤0.13％时优质废钢的加入量至少为原有铁液的90％、当铁液中的含钛量为＞0.13％～≤0.15％时优质废钢的加入量至少为原有铁液的120％。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的显著技术进步是：

通过向铁液中加入氮化物的方法降低铁液的含钛量，是冶金领域的一个创举。它利用氮与钛之间强烈的亲和力，使铁液中的钛生成熔点高于铁液、而密度小于铁液的固体氮化钛，而上浮到铁液的表面，从而将其排除，使球墨铸铁中的钛含量达到球化的要求。氮化物的加入量是经过科学计算，并经过实践修正后得到的数据，可以直接用于指导生产。另外，本发明所选用的氮化物中的其它元素在加入球墨铸铁铁液后，不会对球墨铸铁的性能造成不利影响，相反，还能进一步提高球墨铸铁的强度等力学性能指标。

通过添加废钢稀释铁液的办法来降低铁液的含钛量，方法简单，操作方便。本发明所提供的加入量是经过科学试验得到的，从而避免了盲目性。此种方法尤其适用于大批量的生产当中。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明：

实施例1

感应电炉熔化的球墨铸铁铁液，经炉前快速化学分析，确定其含钛量为0.12％，将相当于炉内铁液重量0.28％的氮化铬铁放入到感应电炉内，使氮与钛充分发生冶金反应，然后将铁液浇入精炼包中，并进行吹氩气精炼，同时在精炼包内加入聚渣剂，使反应所生成的氮化钛颗粒充分上浮并排除。然后再经一次化学分析，确定其含钛量为0.05％，此时进入正常的球化孕育处理等球墨铸铁生产工序。

实施例2

用冲天炉-感应电炉双联熔化的球墨铸铁铁液，经炉前快速化学分析确定其含钛量为0.08％，此时向感应电炉的铁液中加入相当于铁液重量30％的优质废钢，再进行熔炼，使原铁液得到稀释，此时铁液的含钛量达到＜0.07％的合格范围。待废钢全部熔化后再进行一次化学分析，确定铁液含钛量合格后，加入增碳剂等合金，调整铁液的化学成分至符合要求，然后进入正常的球化孕育处理等球墨铸铁生产工序。

实施例3

某铸造公司承接了石油钻机齿轮的批量生产任务。该齿轮属于厚大铸件，质量要求高。生产中有时出现球化衰退的情况，给企业造成较大经济损失。后经分析确定是由于铁液含钛量超标原因导致的。因此在以后的生产中，采取炉前化验铁液中含钛量，如某一炉的含钛量为0.14％，此时向感应电炉的铁液中加入相当于铁液重量120％的优质废钢，使原铁液得到稀释，经再次熔炼后铁液的含钛量为0.06％，此时向感应电炉的铁液中再加入增碳剂等合金来调整其它化学成分至合格，然后进入正常的球化孕育处理等球墨铸铁生产工序。通过此方法，很好地解决了铁液含钛量超标导致的球化衰退问题，使铸件组织符合要求。

实施例4

本实施例是实施例3的生产中采取的又一种解决方法。经化验某一炉的铁液的含钛量为0.15％，此时将相当于炉内铁液重量的0.40％的氮化铬铁和氮化锰铁的混合物料放入到感应电炉内，待其冶金过程充分进行以后，将铁液浇入精炼包中，并进行吹氩气精炼，使反应所生成的氮化钛颗粒充分上浮并用聚渣剂聚集排除。然后再经一次化学分析，确定其含钛量合格以后，进入正常的球化孕育处理等球墨铸铁生产工序。通过此方法，也很好地解决了铁液含钛量超标导致的球化衰退问题。

Claims (2)

1、降低球墨铸铁铁液中含钛量的方法，包括分析球墨铸铁铁液的化学成分，其特征在于：如果含钛量超标、达到大于等于0.07％到小于等于0.15％的范围，则根据铁液含钛量的多少向铁液内加入相应量的氮化物，氮化物包括氮化铬铁或氮化锰铁或氮化硅铁或氮化硅锰铁，使氮与钛充分发生冶金反应，然后将铁液浇入精炼包中进行吹氩气精炼处理，最后将上浮的氮化钛排除，铁液的含钛量即达到合格范围。

2、根据权利要求1所述的降低球墨铸铁铁液中含钛量的方法，其特征在于所述氮化物的加入量为：铁液的含钛量分别在≥0.07％～≤0.09％、＞0.09％～≤0.11％、＞0.11％～≤0.13％、＞0.13％～≤0.15％范围时，则加入的氮化物中的含氮量分别为铁液的