CN102312034A - 一种高炉铁水生产风电铸件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉铁水生产风电铸件的方法,属铸造技术领域。包括:1)高炉熔炼后获得的铁液,加入电弧炉中进行升温和成分调整;2)铁液温度和成分达到要求后,铁液倒入浇包中,用球化剂进行脱硫及球化处理;3)脱硫球化处理后的铁液加入孕育剂进行孕育;4)铁液进行微合金化;5)经过以上处理后,将铁液浇入铸型,浇铸温度控制在1300摄氏度~1340摄氏度,经过缓慢冷却后即可获得性能满足要求的风电铸件。优点是大大缩短工艺流程,提高生产效率,节约成本,对节能降耗具有重要意义。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种风电铸件生产技术,具体是一种用高炉铁水生产风电铸件的方法,属于铸造及黑色金属冶金领域。
背景技术
风力发电是风能清洁利用最为有效的方式。高质量风电铸件是风力发电机组的可靠运行、有效利用风能的关键。风电发电机组多安装在野外,工况条件苛刻,对风电铸件的质量提出极高要求。
铁素体球墨铸铁强韧性优良,是大型风力发电机组铸件首选的材料。但大型风电铸件通常壁厚超过100mm,重量达到数吨乃至于数十吨。这类特大型球墨铸铁件在凝固过程中石墨球容易发生畸变,需要严格控制成分及工艺措施才能获得合格铸件。
目前现有的铸件生产过程均是将生铁、废钢等炉料加入电炉或者冲天炉熔化后,获得铁液,然后再对铁液进行处理后进行浇铸冷却。而生铁则是通过高炉铁水浇入生铁锭模后冷却获得。在这一过程中,生铁等炉料的熔化,需要消耗大量的能源。
申请号200810141326.0的中国发明专利申请公布公开了一种高炉-中频炉双联熔炼短流程生产技术,将高炉铁液引入中频感应电炉,升温后对铁液进行处理,然后直接浇铸铸件。这一方法缩短了工艺流程,大大节约了能源。但是,不足之处在于感应电炉对铁液成分调节控制能力较差,高炉铁液通过感应电炉加热后,无法满足高性能风电铸件生产的要求。
发明内容
本发明提供一种高炉铁水生产风电铸件的方法,通过高炉与电弧炉双联熔炼生产风电铸件。
本发明的技术方案如下:一种高炉铁水生产风电铸件的方法,包括:
1)高炉熔炼后获得的原铁液,加入电弧炉中进行升温和成分调整;
2)铁液温度和成分达到要求后,将原铁液倒入浇包中,用球化剂进行脱硫及球化处理;所述的球化剂为稀土硅镁合金;球化剂的加入量是铁液质量的0.8-1.0%;
3)将脱硫球化处理后的铁液加入孕育剂进行孕育处理;孕育剂为硅铁合金;孕育剂的加入量是铁液质量的0.4-0.6%;
4)对铁液进行微合金化:将球化和孕育处理后的原铁液加入微量金属Sb进行微合金化;微量金属Sb加入量是铁液质量的0.1%;
5)经过以上处理后,将铁液浇入铸型,浇铸温度在1300摄氏度~1340摄氏度,经过缓慢冷却后即可获得性能满足要求的风电铸件。
所述高炉熔炼后获得的铁液加入电弧炉中进行升温和成分调整是:高炉熔炼后获得的铁液,经过测温和化学成分析后,确定其温度和成分;然后,加入电弧炉中,按照需要获得原铁液的成分和温度,进行冶炼,调整成分和温度,直到获得符合要求的原铁水为止。
所述原铁水温度和成分具体要求是:温度1450~1480摄氏度,成分质量百分比为3.5%~3.8%C,0.8%~1.2%Si,0.1%~0.3%Mn,<0.07%P,<0.07%S,余量为Fe及不可避免的微量杂质。
经过球化、孕育和微合金化处理后,获得的球墨铸铁铁液的最终成分质量百分比为:3.5%~3.8%C,1.8%~2.2%Si,0.1%~0.3%Mn,<0.04%P,<0.03%S,0.04%~0.07%Mg;0.02%~0.04%RE,0.01%~0.02%Sb,其余为Fe及不可避免的微量杂质。
本发明的有益效果是:电弧炉能够方便的通过控制熔炼工艺,控制冶金过程,从而准确控制铁液的化学成分,使之满足大型风电球墨铸铁件生产的要求。大大缩短工艺流程,提高生产效率,节约成本,对节能降耗具有重要意义。
具体实施方式
下面结合实施例,进一步说明本发明的特征及效果。
实施例1
高炉熔炼获得的铁水,其温度为1200摄氏度,化学成分(质量百分比)为4.1%C,0.8%Si,0.6%Mn,0.3%P,0.2%S,余量为Fe及不可避免的微量杂质。将其倒入电弧炉中,升温,经过脱碳、增硅、降锰、脱硫、脱磷等熔炼工艺处理后,获得原铁水的成分(质量百分比)为3.6%C,0.9%Si,0.2%Mn,<0.04%P,<0.06%S,余量为Fe及不可避免的微量杂质,温度为1450摄氏度。
将此原铁水使用稀土硅镁合金进行球化处理,然后再使用硅铁合金进行孕育处理。处理完毕后,加入微量的金属Sb,处理后获得的最终铁液的化学成分(质量百分比)为3.5%C,1.9%Si,0.2%Mn,0.04%P,0.03%S,0.05%Mg;0.02%RE,0.02%Sb,其余为Fe及不可避免的微量杂质。将此铁液静置到温度1320摄氏度时,浇铸入3MW的风电机组轮毂铸件铸型中,凝固冷却60小时后开箱清理获得铸件。对铸件进行本体组织性能分析,结果表明,球化等级为2级,石墨球大小5级,室温抗拉强度420MPa,室温冲击韧性平均值40J,最低值26J,-20℃冲击韧性平均值12J,最低值10J。符合风电铸件的要求。
实施例2
高炉熔炼获得的铁水,其温度为1260摄氏度,化学成分(质量百分比)为4.3%C,1.2%Si,0.5%Mn,0.2%P,0.2%S,余量为Fe及不可避免的微量杂质。将其倒入电弧炉中,升温,经过脱碳、增硅、降锰、脱硫、脱磷等熔炼工艺处理后,获得原铁水的成分(质量百分比)为3.8%C,1.2%Si,0.2%Mn,<0.05%P,<0.06%S,余量为Fe及不可避免的微量杂质,温度为1460摄氏度。
使用稀土硅镁合金对原铁水进行球化处理,然后再使用硅铁合金进行孕育处理。处理完毕后,加入微量的金属Sb,处理后获得的最终铁液的化学成分(质量百分比)为3.8%C,2.1%Si,0.2%Mn,0.05%P,0.03%S,0.06%Mg;0.03%RE,0.01%Sb,其余为Fe及不可避免的微量杂质。将此铁液静置到温度1330摄氏度时,浇铸入2MW的风电机组轮毂铸件铸型中,凝固冷却50小时后开箱清理获得铸件。对铸件进行本体组织性能分析,结果表明,球化等级为2级,石墨球大小5级,室温抗拉强度415MPa,室温冲击韧性平均值41J,最低值28J,-20℃冲击韧性平均值14J,最低值11J。符合风电铸件的要求。
Claims (4)
1.一种高炉铁水生产风电铸件的方法,其主要特征在于:包括:
1)将高炉熔炼后获得的铁液,加入电弧炉中进行升温和成分调整;
2)原铁液温度和成分达到要求后,将原铁液倒入浇包中,用球化剂进行脱硫及球化处理;所述的球化剂为稀土硅镁合金;球化剂的加入量是铁液质量的0.8-1.0%;
3)将脱硫球化处理后的铁液加入孕育剂进行孕育处理;孕育剂为硅铁合金;孕育剂的加入量是铁液质量的0.4-0.6%;
4)对铁液进行微合金化:将球化和孕育处理后的原铁液加入微量金属Sb进行微合金化;微量金属Sb加入量是铁液质量的0.1%;
5)经过以上处理后,将铁液浇入铸型,浇铸温度在1300摄氏度~1340摄氏度,经过缓慢冷却后即可获得性能满足要求的风电铸件。
2.根据权利要求1所述的一种高炉铁水生产风电铸件的方法,其特征在于,所述高炉熔炼后获得的铁液加入电弧炉中进行升温和成分调整是:高炉熔炼后获得的铁液,经过测温和化学成分析后,确定其温度和成分;然后,加入电弧炉中,按照需要获得原铁液的成分和温度,进行冶炼,调整成分和温度,直到获得符合要求的原铁水为止。
3.根据权利要求2所述的一种高炉铁水生产风电铸件的方法,其特征在于,所述原铁水温度和成分具体要求是:温度1450~1480摄氏度,成分质量百分比为3.5%~3.8%C,0.8%~1.2%Si,0.1%~0.3%Mn,<0.07%P,<0.07%S,余量为Fe及不可避免的微量杂质。
4.根据权利要求1所述的一种高炉铁水生产风电铸件的方法,其特征在于,经过球化、孕育和微合金化处理后,获得的球墨铸铁铁液的最终成分质量百分比为:3.5%~3.8%C,1.8%~2.2%Si,0.1%~0.3%Mn,<0.04%P,<0.03%S,0.04%~0.07%Mg;0.02%~0.04%RE,0.01%~0.02%Sb,其余为Fe及不可避免的微量杂质。
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