CN101984086A

CN101984086A - 降低球墨铸铁铁液中含钛量的方法

Info

Publication number: CN101984086A
Application number: CN 201010547653
Authority: CN
Inventors: 张忠诚
Original assignee: Hebei University of Science and Technology
Current assignee: Hebei University of Science and Technology
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2011-03-09

Abstract

本发明公开了一种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，其关键技术在于：当含钛量为0.07％(重量)～0.15％(重量)时，向铁液中加入氧化铁粉，加入量为铁液中含钛量的2.2倍；使氧化铁与钛充分发生反应，将铁液倒入精炼包中进行吹氩气精炼处理，最后将上浮的二氧化钛清除。采用本方法可以有效降低铁液中的含钛量，且能保证铁液纯度。

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，尤其是一种利用化学反应来降低球墨铸铁用铁液中含钛量的方法。

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，希望他们在铁液中的含量越低越好。生产中已有成熟的脱硫技术，但脱钛技术报道很少。实践表明，当球墨铸铁的铁液中含钛量超过0.07%时，就会明显出现球化衰退现象，也就是石墨球变异，从而导致铸件报废。因此，如何降低球墨铸铁铁液中的含钛量，使之低于0.07%，便成为了铸造工作者的重要研究课题。

中国专利200810055409.8公开了一种降低球墨铸铁铁液中含钛量的方法，该方法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除钛剂，该专利中使用的除钛剂为氮化物，使氮与钛充分发生冶金反应，然后将铁液倒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，即可以使铁液中的含钛量达到合格范围。但是加入氮化物的同时，必然会向铁液中引入氮或者其他新的金属元素，造成铁液纯度下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种降低球墨铸铁铁液中含钛量的方法，该方法可以有效降低铁液中的含钛量，且能保证铁液纯度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种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，其关键技术在于：当含钛量0.07％～0.15％时，向铁液中加入氧化铁粉，加入量为铁液中含钛量的2.2倍；使氧化铁与钛充分发生反应，将铁液倒入精炼包中进行吹氩气精炼处理，最后将上浮的二氧化钛清除。上述的百分含量均为重量百分含量。

本发明的原理为：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，即大于等于0.07%时，根据铁液含钛量的多少，向铁液中加入相应量的氧化铁（Fe₂O₃）粉，利用氧与钛之间的亲和力远大于氧与铁之间亲和力的性质，使铁液中的钛夺取氧化铁（Fe₂O₃）中的氧而生成二氧化钛。由于二氧化钛的熔点为1850℃，高于球墨铸铁铁液的温度（球墨铸铁铁液的温度小于1600℃），同时二氧化钛的密度较低为3.9g/cm³（球墨铸铁铁液的密度约7.0g/cm³），在吹氩气精炼的条件下二氧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。

氧化铁（Fe₂O₃）粉的加入量是依据铁液中的含钛量，经科学计算和试验得到的。我们知道，钛、铁、氧的原子量分别为48、56和16，钛和氧化合以后形成TiO₂,也就是一个钛原子需要两个氧原子，而Fe₂O₃有三个氧原子，因此，脱除一个钛原子需要2/3个Fe₂O₃分子，据此计算出脱除1份重量的钛，需要2.2份重量的Fe₂O₃粉。试验表明，用氧化铁（Fe₂O₃）粉脱除铁液中钛的脱除率约为60%。通常铁液中的含钛量一般不超过0.15%。因此在生产中，当铁液含钛量在≥0.07%～≤0.15%范围内时，按铁液含钛量的2.2倍加入氧化铁（Fe₂O₃）粉完全可以保证铁液含钛量低于0.07%。

本发明方法的具体操作方式是将氧化铁（Fe₂O₃）粉放入感应电炉内，利用感应电炉中铁液的自搅拌特性使氧化铁（Fe₂O₃）与球墨铸铁铁液中的钛充分发生反应，之后将铁液倒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二氧化钛用聚渣剂聚集排除。当铁液含钛量达到0.07～0.15%时，氧化铁（Fe₂O₃）粉的加入量为铁液含钛量的2.2倍，如铁液含钛量为0.08%时，需加入氧化铁（Fe₂O₃）粉0.176%,以此类推。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明向铁液中加入氧化铁（Fe₂O₃）粉来降低含钛量，它利用氧与钛之间强烈的亲和力，使铁液中的钛生成熔点高于铁液、密度小于铁液的固体二氧化钛颗粒，而上浮到铁液的表面，从而将其排除，使球墨铸铁铁液中的钛含量达到球化的要求。本发明中被置换出的金属元素铁则会直接融入到铁液中，使球墨铸铁铁液的比例增大，进一步降低含钛量。氧化铁（Fe₂O₃）粉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。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

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0.264%的氧化铁（Fe₂O₃）粉放入到感应电炉内，利用感应电炉中铁液的自搅拌特性使氧化铁（Fe₂O₃）与钛充分发生反应，然后将铁液倒入精炼包中，并进行吹氩气精炼，使反应所生成的二氧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0.048%，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

某铸造公司承接了工程机械上的重要零件球墨铸铁轮毂的批量生产任务。该铸件的质量要求高，生产中如出现球化衰退的情况，会给企业造成较大经济损失。因此在生产中采取炉前化验铁液中含钛量的方式，以保证铸件的质量。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炉内铁液重量的0.308%的氧化铁（Fe₂O₃）铁粉，待其反应过程充分进行以后，将铁液倒入精炼包中，并进行吹氩气精炼，使反应所生成的二氧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，很好地解决了由于铁液含钛量超标导致的球化衰退问题。

Claims

1.一种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：当含钛量为0.07％（重量）～0.15％（重量）时，向铁液中加入氧化铁粉，加入量为铁液中含钛量的2.2倍；使氧化铁与钛充分发生反应，将铁液倒入精炼包中进行吹氩气精炼处理，最后将上浮的二氧化钛清除。