CN107083515B - 一种废钢生产球墨铸铁件的熔炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢铁铸造行业，具体为一种废钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，包括废钢熔炼、球化处理工艺，所述废钢熔炼工艺过程是：在炉底加入普碳钢和增碳剂采用大功率高温熔炼，边熔炼边加入普碳钢和增碳剂，熔炼后期加入汽车钢板的破碎料和压块料，除渣，增碳过程完毕后加入孕育剂熔炼，取样分析，调整C、Si含量，出铁；所述球化处理工艺是：将铁水进行喷镁球化。本发明具有如下优点：成本低、质量好、废品少。

Description

一种废钢生产球墨铸铁件的熔炼方法
技术领域
本发明涉及钢铁铸造技术领域，具体涉及一种废钢生产球墨铸铁件的熔炼方法。
背景技术
目前铸造行业面临着炉料价格快速上涨，尤其是生铁价格不断攀升的现实。随着钢铁价格的持续攀升，铸造生铁价格也越来越高。生铁的超高价格和质量上的参差不齐，不仅使球墨铸铁管的生产成本上升，质量上也大受影响，因此探求提高产品质量的新生产工艺和降低生产成本势在必行。
传统用电炉熔炼废钢加增碳剂生产球墨铸铁时，获得的产品质量不稳定，主要存在金属液在凝固结晶时自发晶核少，铁液过冷度大，石墨化能力差和铸件硬度高的问题。传统的大功率高温熔炼方法存在两个主要问题，一是铁液中的碳含量达到一量时，再提高铁液含碳量就非常困难了；二是在熔炼后期加入废钢，炉内金属液飞溅严重，存在较大安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种废钢生产球墨铸铁件的熔炼方法。本发明选用大功率高温熔炼废钢和增碳剂、除渣循环的顺序解决了金属液在凝固结晶时自发晶核少、铁液过冷度大、墨化能力差和铸件硬度高的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种废钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，包括废钢熔炼、球化处理工艺，其特征在于，所述废钢熔炼工艺过程是：在炉底加入普碳钢和增碳剂采用大功率高温熔炼，边熔炼边加入普碳钢和增碳剂，熔炼后期加入汽车钢板的破碎料和压块料，在汽车钢板的破碎料和压块料加入前，将增碳剂加入到60-70％，加入50％的汽车钢板的破碎料和压块料后关闭电源消除炉内液面的驼峰，静置5-10min使液面平稳，除去炉内液面中心聚集的熔渣，熔渣清除干净后加增碳剂，启动电源大功率高温熔炼，增碳过程完毕后加入孕育剂熔炼，取样分析，调整C、Si含量，出铁；所述球化处理工艺过程是：将铁水升温至1430-1470℃进行喷镁球化。
进一步地，所述废钢为普碳钢、汽车钢板的破碎料和压块料，普碳钢为60-80％，其余为汽车钢板的破碎料和压块料；废钢中Mn≤0.6％、S≤0.04％、P≤0.08％，元素成分参见表1，组成为生铁10％-30％、普碳钢和汽车钢板的破碎料和压块料70％-90％。第一次熔炼加入40％-60％废钢，之后每次熔炼加入20％-30％废钢，废钢熔炼过程后期加入汽车钢板的破碎料和压块料。加入汽车钢板的破碎料和压块料后炉内金属液飞溅严重，存在较大安全隐患。因此结合生产实际，进一步优化了熔炼工艺。即先加入汽车钢板的破碎料和压块料，边熔化边往外除渣，在使用汽车破碎料即“汽车钢板的破碎料和压块料”时要做好验收工作，避免有害元素夹杂在其中，在各种废钢中严查封闭件，封闭件加入炉中容易放炮，存在较大安全隐患。
表1废钢元素标准
进一步地，所述增碳剂为石墨，其中固定碳含量>98％、硫≤0.05％、水分≤0.03％。由于石墨粒度分布对增碳速度及增碳效果影响很大，过大将难以熔化，过小又会漂浮于炉渣中。通过长期试验得出，以粒度分布在0.5－5mm范围内的石墨最好。每次熔炼加入20％-30％增碳剂，防止增碳剂堆积形成高温层，边熔炼边加入废钢和增碳剂。在这段时间内为提高增碳剂的吸收率，消除铁液中的遗传性，需要采用大功率高温熔炼。汽车钢板的破碎料和压块料含渣量较多，在熔炼过程中需除渣，增碳剂不与汽车钢板的破碎料和压块料混合熔炼；当废钢熔炼完毕彻底除渣后，留下8％-12％增碳剂用于调节铁水的C至3.6-4.0％，其余增碳剂全部加入熔炼。
进一步地，所述孕育剂为75硅铁，其中硅含量≥72％、粒度分布为0.3-1.0％，吨管耗量为1.4-1.6kg；所述孕育剂的加入要在增碳剂全部加完之后再加入，其主要原因是孕育剂中的硅加入会严重影响碳的吸收率和增碳剂溶解扩散速度。
进一步地，所述分析为光谱分析，当铁水温度达到1300-1350℃，对其进行光谱分析，根据分析结果将C、Si调整至C为3.6-4.0％、Si为0.6-1.5％。
进一步地，所述铁水是Fe-C-Si-O合金液，其内部存在化学反应平衡，平衡温度在1390-1420℃之间。故推荐球化处理温度为1430-1470℃。如果增碳剂加热高于平衡温度时，铁液中的碳增加烧损，增碳剂的吸收率降低；当加热温度低于平衡温度时，铁液中的增碳剂溶解和扩散速度下降，因此增碳剂的吸收率也较低。但在实际生产中很难把温度控制在平衡温度附近。提高温度可以增加增碳剂的溶解和扩散，有利于铁液对碳及时吸收而缩短碳的氧化时间，尽可能的使吸收远大于损耗，同时也有利于提高熔化速度。通过多次试验得到最佳球化处理温度为1430-1470℃。
进一步地，所述球化剂中活性镁含量>92％，纯镁的粒度对吸收率存在影响，对镁的粒度制定了标准范围为80μm-830μm(即20-80目)，球化后C含量为3.6-3.9％、Si含量为1.8-2.3％。
进一步地，本发明的球墨铸铁件标准参考表2。在实际生产过程中根据球墨铸铁管的管径可以适当的进行调整碳含量，调整原则为管径越小，碳含量可调整到上限，反之调整到下限。
表2球墨铸铁件标准
本发明的原理：钢和铁不同处主要是含碳量，给钢增碳到一定量钢就成了铁。
本发明的有益效果是：选用大功率高温熔炼废钢和增碳剂、除渣的循环解决了金属液在凝固结晶时自发晶核少、铁液过冷度大、墨化能力差和铸件硬度高的问题。废钢作为原料，成本明显低于球墨生铁，遗传性比球墨生铁好，在抗拉强度不变的前提下提高延伸率。本发明具有如下优点：成本低、质量好、废品少。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
一种废钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，包括废钢熔炼、球化处理工艺，其特征在于，所述废钢熔炼工艺过程是：在炉底加入普碳钢和增碳剂采用大功率高温熔炼，边熔炼边加入普碳钢和增碳剂，熔炼后期加入汽车钢板的破碎料和压块料，在汽车钢板的破碎料和压块料加入前，将增碳剂加入到60-70％，加入50％的汽车钢板的破碎料和压块料后关闭电源消除炉内液面的驼峰，静置5-10min使液面平稳，除去炉内液面中心聚集的熔渣，熔渣清除干净后加增碳剂，启动电源大功率高温熔炼，增碳过程完毕后加入孕育剂熔炼，取样分析，调整C、Si含量，出铁；所述球化处理工艺过程是：将铁水升温至1430-1470℃进行喷镁球化。
具体地，所述增碳剂为石墨，其中固定碳含量>98％、硫≤0.05％、水分≤0.03％、粒度分布为0.5－5mm。
具体地，所述孕育剂为75硅铁，其中硅含量≥72％、粒度分布为0.3-1.0％，吨管耗量为1.4-1.6kg。
具体地，所述球化剂中活性镁含量>92％，粒度分布为180-830μm，球化后C含量为3.6-3.9％、Si含量为1.8-2.3％
实施例
12月份提出进一步降低生铁用量，摸索全化废钢添加增碳剂球墨铸铁管的质量情况，截止25日生铁加入比例26％，其中9-14日，共14个班次，生铁加入量≤25％的有5个班次；≤20％的有5个班次；≤10％的有1个班次；未加生铁的3个班次。球化、金相、强度、硬度基本无明显变化，但延伸率随废钢比例加大有而升高，结果如下所示。
1、金相组织对比
与正常配料无区别，2级率99％
2、机械性能对比
表3 1-12月机械性能对比
3、12月份9-16日具体加入数据
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种废钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，包括废钢熔炼、球化处理工艺，其特征在于，所述废钢熔炼工艺过程是：在炉底加入普碳钢和增碳剂采用大功率高温熔炼，边熔炼边加入普碳钢和增碳剂，熔炼后期加入汽车钢板的破碎料和压块料，在汽车钢板的破碎料和压块料加入前，将增碳剂加入到60-70%，加入50%的汽车钢板的破碎料和压块料后关闭电源消除炉内液面的驼峰，静置5-10min使液面平稳，除去炉内液面中心聚集的熔渣，熔渣清除干净后加增碳剂，启动电源大功率高温熔炼，增碳过程完毕后加入孕育剂熔炼，取样分析，调整C、Si含量，出铁；所述球化处理工艺过程是：将铁水升温至1430-1470℃进行喷镁球化；所述增碳剂为石墨，其中固定碳含量>98%、硫≤0.05%、水分≤0.03%、粒度分布为0.5－5mm；每次熔炼加入20%-30%增碳剂，且增碳剂不能与汽车钢板的破碎料和压块料混合熔炼；当废钢熔炼完毕彻底除渣后，留下8%-12%增碳剂用于调节铁水的C至3.6-4.0%，其余增碳剂全部加入熔炼；第一次熔炼加入40%-60%废钢，之后每次熔炼加入20%-30%废钢，废钢熔炼过程后期加入汽车钢板的破碎料和压块料，所述废钢为普碳钢、汽车钢板的破碎料和压块料，普碳钢为60-80%，其余为汽车钢板的破碎料和压块料；废钢中Mn≤0.6%、S≤0.04%、P≤0.08%。
2.根据权利要求1所述的一种废钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，其特征在于，所述孕育剂为75硅铁，其中硅含量≥72%、粒度分布为0.3-1.0cm，吨管耗量为1.4-1.6kg。
3.根据权利要求1所述的一种废钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，其特征在于，采用光谱分析对铁水进行分析，当铁水温度达到1300-1350℃，对其进行光谱分析，并根据分析结果将C、Si调整至C为3.6-4.0%、Si为0.6-1.5%。
4.根据权利要求1所述的一种废钢生产球墨铸铁件的熔炼方法，其特征在于，所述球化剂中活性镁含量>92%，粒度分布为180-830μm，球化后C含量为3.6-3.9%、Si含量为1.8-2.3%。
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