CN109338025A - 一种环保的废钢生产球墨铸铁井盖流水线工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保的废钢生产球墨铸铁井盖流水线工艺，包括以下步骤：感应电炉熔炼—合金元素烧损—生产球墨铸铁—用废钢+增碳剂生产合成铸铁；步骤一、用焦炭作燃料，将固体的铁块和其它炉料，经过预热、熔化、过热、还原，最后铁液经电炉炉底流入前炉缸，大约10min左右，铁液往往要在前炉缸中停留一段时间，在这段停留时间里，对金属液的增核是有利的，虽然电炉的出炉温度一般在1450℃左右，用废钢加增碳剂的方法生产球铁，不但可以提高铸件的综合物理性能质量，同时也降低了生产成本，并且可以很好的降低空气污染、水污染和粉尘污染，使废钢生产球墨铸铁井盖更加环保，极大的减少了环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及球墨铸铁井盖技术领域，尤其是涉及一种环保的废钢生产球墨 铸铁井盖流水线工艺。
背景技术
球墨铸铁井盖是球墨铸铁产品的一种，球墨铸铁通过球化和孕育处理得到 球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得 到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁 材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些 受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次 于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。 球墨铸铁井盖主要由球墨铸铁打造出来的井盖，这种井盖质量的好坏就牵扯到 了球化率的问题。处理铸件的常用涂料就是防锈沥青漆了，当然球墨铸铁井盖 的表面也是经过喷涂防锈沥青漆处理的。球墨铸铁井盖有一个优点，就是由于 球墨铸铁强度高、韧性好，使得球墨铸井盖要比同类型的灰口铸铁井盖轻30％ 左右。
球墨铸铁井盖一般分为圆形和方形，在市区的路政方面，一般采用圆形， 因为圆形的井盖不易倾斜，能够较好的保护好行人和车辆的安全。使用圆形， 主要是考虑到圆形的井盖通过其圆心的每条直径长度都是一样的，这样如果井 盖被经过的车辆轧起时，因为不论如何轧起，其直径都会比下面的井口略宽， 井盖不会掉到井口里去。而如果采用方形，因为方形的对角线明显长于其每条 边长，这样的井盖被轧起时，很容易沿井口的对角线方向掉进井中，造成安全 隐患。如果井口做成圆形或明显小于井盖，方形的井盖就不会掉进井中。井盖 的使用取决于井口的大小，如果非要在上面安装个面积远远大于井口的方形井盖，那么材料的利用和实用价值自然没有直接使用圆形的井盖更有效，既节约 井盖的材料，也保证了井口的安全。
目前的球墨铸铁井盖往往使用正常的球墨铸铁进行生产，极大的浪费了球 墨铸铁资源，另外受焦炭价格不断上升、环保以及用户对铸件质量要求越来越 高等因素的影响，又由于生铁价格的不断上升，废钢在社会上沉淀存留量较多 而价格较低，因此极大的增加了生产成本，而且也浪费了废钢资源，并且生产 工艺也不大环保，普通的生产球墨铸铁方式会造成极大的空气污染、水污染和 粉尘污染，极大的增加了对环境的污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种环保的废钢生产球 墨铸铁井盖流水线工艺，以解决上述背景技术中提出的目前的球墨铸铁井盖往 往使用正常的球墨铸铁进行生产，极大的浪费了球墨铸铁资源，另外受焦炭价 格不断上升、环保以及用户对铸件质量要求越来越高等因素的影响，又由于生 铁价格的不断上升，废钢在社会上沉淀存留量较多而价格较低，因此极大的增 加了生产成本，而且也浪费了废钢资源，并且生产工艺也不大环保，普通的生 产球墨铸铁方式会造成极大的空气污染、水污染和粉尘污染，极大的增加了对 环境的污染的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种环保的废钢生产球墨铸 铁井盖流水线工艺，包括以下步骤：
感应电炉熔炼—合金元素烧损—生产球墨铸铁—用废钢+增碳剂生产合成 铸铁；
步骤一、用焦炭作燃料，将固体的铁块和其它炉料，经过预热、熔化、过 热、还原，最后铁液经电炉炉底流入前炉缸，大约10min左右，铁液往往要在 前炉缸中停留一段时间，在这段停留时间里，对金属液的增核是有利的，虽然 电炉的出炉温度一般在1450℃左右，但是铁液经过过热区的瞬间，炉温约1700℃, 尽管铁液通过过热区的时间很短，却是以细小液滴通过的，能得到高温过热， 有助于石墨溶于铁液，消除新生铁中粗大石墨片的遗传性；
步骤二、铸铁中的主要元素碳，在熔炼过程中有一个烧损和吸收的减增过 程，由于铁液滴在灼热的焦炭上，铁液就吸收了焦炭中的碳原子，所以在整个 熔化过程中，碳的吸收大于烧损，最终含碳量是增，同样铁液也会从焦炭中吸 收部分硫；
步骤三、在压球化剂作球化处理之前，都要先烫包，由于电炉的熔化速度 快，当第一包球铁浇注完毕后，再处理下一包时，包内温度还很高，铁水倒入 浇包内降温少，所以再进行球化处理时，出炉温度与电炉相比较可以稍低些， 对球化处理质量,影响不大或没有影响；
步骤四、用电炉熔化铁液，每炉熔化间隔时间约50-60分钟，有时间隔的 时间可能会更长些，浇包散热时间长，包内温度低，经球化处理后，包内铁水 温度约下降80C，冬天温度下降的可能会更多，所以用电炉熔化铁液处理球铁时， 出炉温度要比电炉的温度高些。
优选的，所述球化处理质量为球化剂的熔化及吸收、浇注温度。
优选的，所述感应电炉熔炼为铁水温度可升以提到1570℃以上，并可以在 高温状态下长时间的保温，在该温度下，可以使原材料带入的夹杂物，以及在 熔炼过程形成的夹渣及夹杂物上浮至铁液表面，对于废钢+增碳剂、尤其是粒子 钢+废钢+增碳剂+回炉料，这些炉料无论是废钢、粒子钢或者是粒子铁，大都是 白口组织，白口组织具有较强的遗传性，要消除遗传性就需要适当的提高熔化 温度，增加保温时间，才能够比较好的净化铁液，减少铸件缺陷。
优选的，所述合金元素烧损的量低，铁水中锰、硅的烧损低于电炉熔炼， 便于各元素的调控，能够稳定化学成分含量。
优选的，所述生产球墨铸铁时，含硫量过高将会直接影响到球铁的质量， 如球化级别低下、材质强韧性差、铸件有夹渣等铸造缺陷，用电炉熔炼铸铁时 不存在有增硫反应。
优选的，所述用废钢+增碳剂生产合成铸铁，由于废钢的夹杂物含量低，成 分稳定，加增碳剂经高温熔炼之后，消除了炉料的遗传性，铁液的纯净度得到 提高，同时增碳剂具有孕育作用，促使石墨化的效果更加稳定突出，铸件的基 体组织晶粒会更加均匀、细化，所以生产出铸件材质的韧性和强度均得到提高。
与现有技术相比，本发明提供了一种环保的废钢生产球墨铸铁井盖流水线 工艺，具备以下有益效果：
1、本发明用电炉熔炼铸铁时不存在有增硫反应，用废钢+增碳剂生产合成 铸铁，由于废钢的夹杂物含量低，成分稳定，加增碳剂经高温熔炼之后，消除 了炉料的遗传性，铁液的纯净度得到提高，同时增碳剂具有孕育作用，促使石 墨化的效果更加稳定突出，铸件的基体组织晶粒会更加均匀、细化，所以生产 出铸件材质的韧性和强度均得到提高。
2、本发明用电炉熔炼废钢或者铁屑+增碳剂生产球墨铸铁，欲想稳定产品 质量，需要补的“短”，主要是解决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、铸件硬度高而不便于机械加工的问题，用废钢加增碳 剂的方法生产球铁，不但可以提高铸件的综合物理性能质量，同时也降低了生 产成本，并且可以很好的降低空气污染、水污染和粉尘污染，使废钢生产球墨 铸铁井盖更加环保，极大的减少了环境污染。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发 明结构科学合理，使用安全方便，为人们提供了很大的帮助。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中 的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、 “外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位 或位置关系为基于所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明 和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方 位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此 外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗 示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安 装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可 以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具 体含义。
本发明提供一种技术方案：一种环保的废钢生产球墨铸铁井盖流水线工艺， 包括以下步骤：
感应电炉熔炼—合金元素烧损—生产球墨铸铁—用废钢+增碳剂生产合成 铸铁；
步骤一、用焦炭作燃料，将固体的铁块和其它炉料，经过预热、熔化、过 热、还原，最后铁液经电炉炉底流入前炉缸，大约10min左右，铁液往往要在 前炉缸中停留一段时间，在这段停留时间里，对金属液的增核是有利的，虽然 电炉的出炉温度一般在1450℃左右，但是铁液经过过热区的瞬间，炉温约1700℃, 尽管铁液通过过热区的时间很短，却是以细小液滴通过的，能得到高温过热， 有助于石墨溶于铁液，消除新生铁中粗大石墨片的遗传性；
步骤二、铸铁中的主要元素碳，在熔炼过程中有一个烧损和吸收的减增过 程，由于铁液滴在灼热的焦炭上，铁液就吸收了焦炭中的碳原子，所以在整个 熔化过程中，碳的吸收大于烧损，最终含碳量是增，同样铁液也会从焦炭中吸 收部分硫；
步骤三、在压球化剂作球化处理之前，都要先烫包，由于电炉的熔化速度 快，当第一包球铁浇注完毕后，再处理下一包时，包内温度还很高，铁水倒入 浇包内降温少，所以再进行球化处理时，出炉温度与电炉相比较可以稍低些， 对球化处理质量,影响不大或没有影响；
步骤四、用电炉熔化铁液，每炉熔化间隔时间约50-60分钟，有时间隔的 时间可能会更长些，浇包散热时间长，包内温度低，经球化处理后，包内铁水 温度约下降80C，冬天温度下降的可能会更多，所以用电炉熔化铁液处理球铁时， 出炉温度要比电炉的温度高些。
本发明中，优选的，球化处理质量为球化剂的熔化及吸收、浇注温度。
本发明中，优选的，感应电炉熔炼为铁水温度可升以提到1570℃以上，并 可以在高温状态下长时间的保温，在该温度下，可以使原材料带入的夹杂物， 以及在熔炼过程形成的夹渣及夹杂物上浮至铁液表面，对于废钢+增碳剂、尤其 是粒子钢+废钢+增碳剂+回炉料，这些炉料无论是废钢、粒子钢或者是粒子铁， 大都是白口组织，白口组织具有较强的遗传性，要消除遗传性就需要适当的提 高熔化温度，增加保温时间，才能够比较好的净化铁液，减少铸件缺陷。
本发明中，优选的，合金元素烧损的量低，铁水中锰、硅的烧损低于电炉 熔炼，便于各元素的调控，能够稳定化学成分含量。
本发明中，优选的，生产球墨铸铁时，含硫量过高将会直接影响到球铁的 质量，如球化级别低下、材质强韧性差、铸件有夹渣等铸造缺陷，用电炉熔炼 铸铁时不存在有增硫反应。
本发明中，优选的，用废钢+增碳剂生产合成铸铁，由于废钢的夹杂物含量 低，成分稳定，加增碳剂经高温熔炼之后，消除了炉料的遗传性，铁液的纯净 度得到提高，同时增碳剂具有孕育作用，促使石墨化的效果更加稳定突出，铸 件的基体组织晶粒会更加均匀、细化，所以生产出铸件材质的韧性和强度均得 到提高。
实施例一
用电炉熔炼废钢或者铁屑+增碳剂生产球墨铸铁，欲想稳定产品质量，需要 补的“短”，主要是解决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、铸件硬度高而不便于机械加工的问题。具体的“补短"操作方法是: 一、在冶炼后期要注意“自发晶核”的培养。加入适量的废钢使铁液激冷，同 时适量的加入硅铁以及细颗粒的增碳剂，上面覆盖保温剂，降低功率或停电保 温一段时间，以促使析出微细的晶态石墨。二、在出炉或浇注过程中，进行充 分的多次孕育处理，以补充“外来晶核”，可以添加小颗粒的增碳剂、碎硅铁粉 粒以及复合孕育剂，虽然加入量很少，但是促进生核的效果很好。三、如果含 硫量过低(特别是生产HT时)可适量加入些硫铁，但必须控制在要求的范围内。 总之优化操作程序指的就是:炉料入炉的先后顺序、熔炼中的温度和出炉温度的 控制、化学成分的选控、以及强化孕育和复合孕育。
实施例二
在实际生产中，碳当量控制在中上线，硅力争控制在上线，旨在提高铁液 的石墨化能力。炉料的加入顺序、操作方法及温度控制先在炉底加入新生铁， 再加入废钢、增碳剂(根据炉料情况凭经验而加，以防增碳剂堆积形成高温层), 边熔化边加废钢和增碳剂，尽可能在粒子钢没有加入之前，把增碳剂需要加入 量的60-70％加完，最后加回炉料。在这段时间里，为了提高增碳剂的吸收率， 消除铁液中的遗传性，宜采用大功率高温熔化。
实施例三
在炉内温度升高增碳剂溶解被铁液吸收后，清净保温剂及熔渣，加入部分 硅铁，在硅铁上面覆盖保温剂，硅铁的加入量，应在代入硅1.2％左右，这是因 为废钢和粒子钢的含硅量都很低，加入部分硅铁，一是为了起到脱氧作用；二 是为了缩小后期调整范围，使成分含量更加准确；三是为了铁液成分含量不超 过热分析仪的测量范围，避免测量失败。还需要说明的是，无论在任何阶段需 要同时添加增碳剂和硅铁时，都要先加增碳剂，待增碳剂熔解扩散被吸收之后， 再加增碳剂。这是因为硅具有排碳特性，即硅量的增加，降低了碳在铁水中的 溶解度。其目的还是为了提高增碳剂的吸收率。
本发明用电炉熔炼铸铁时不存在有增硫反应，用废钢+增碳剂生产合成铸 铁，由于废钢的夹杂物含量低，成分稳定，加增碳剂经高温熔炼之后，消除了 炉料的遗传性，铁液的纯净度得到提高，同时增碳剂具有孕育作用，促使石墨 化的效果更加稳定突出，铸件的基体组织晶粒会更加均匀、细化，所以生产出 铸件材质的韧性和强度均得到提高。
本发明用电炉熔炼废钢或者铁屑+增碳剂生产球墨铸铁，欲想稳定产品质 量，需要补的“短”，主要是解决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、铸件硬度高而不便于机械加工的问题，用废钢加增碳剂 的方法生产球铁，不但可以提高铸件的综合物理性能质量，同时也降低了生产 成本，并且可以很好的降低空气污染、水污染和粉尘污染，使废钢生产球墨铸 铁井盖更加环保，极大的减少了环境污染。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发 明结构科学合理，使用安全方便，为人们提供了很大的帮助。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言， 可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变 化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种环保的废钢生产球墨铸铁井盖流水线工艺，其特征在于，包括以下步骤：
感应电炉熔炼—合金元素烧损—生产球墨铸铁—用废钢+增碳剂生产合成铸铁；
步骤一、用焦炭作燃料，将固体的铁块和其它炉料，经过预热、熔化、过热、还原，最后铁液经电炉炉底流入前炉缸，大约10min左右，铁液往往要在前炉缸中停留一段时间，在这段停留时间里，对金属液的增核是有利的，虽然电炉的出炉温度一般在1450℃左右，但是铁液经过过热区的瞬间，炉温约1700℃,尽管铁液通过过热区的时间很短，却是以细小液滴通过的，能得到高温过热，有助于石墨溶于铁液，消除新生铁中粗大石墨片的遗传性；
步骤二、铸铁中的主要元素碳，在熔炼过程中有一个烧损和吸收的减增过程，由于铁液滴在灼热的焦炭上，铁液就吸收了焦炭中的碳原子，所以在整个熔化过程中，碳的吸收大于烧损，最终含碳量是增，同样铁液也会从焦炭中吸收部分硫；
步骤三、在压球化剂作球化处理之前，都要先烫包，由于电炉的熔化速度快，当第一包球铁浇注完毕后，再处理下一包时，包内温度还很高，铁水倒入浇包内降温少，所以再进行球化处理时，出炉温度与电炉相比较可以稍低些，对球化处理质量,影响不大或没有影响；
步骤四、用电炉熔化铁液，每炉熔化间隔时间约50-60分钟，有时间隔的时间可能会更长些，浇包散热时间长，包内温度低，经球化处理后，包内铁水温度约下降80C，冬天温度下降的可能会更多，所以用电炉熔化铁液处理球铁时，出炉温度要比电炉的温度高些。
2.根据权利要求1所述的一种环保的废钢生产球墨铸铁井盖流水线工艺，其特征在于，所述球化处理质量为球化剂的熔化及吸收、浇注温度。
3.根据权利要求1所述的一种环保的废钢生产球墨铸铁井盖流水线工艺，其特征在于，所述感应电炉熔炼为铁水温度可升以提到1570℃以上，并可以在高温状态下长时间的保温，在该温度下，可以使原材料带入的夹杂物，以及在熔炼过程形成的夹渣及夹杂物上浮至铁液表面，对于废钢+增碳剂、尤其是粒子钢+废钢+增碳剂+回炉料，这些炉料无论是废钢、粒子钢或者是粒子铁，大都是白口组织，白口组织具有较强的遗传性，要消除遗传性就需要适当的提高熔化温度，增加保温时间，才能够比较好的净化铁液，减少铸件缺陷。
4.根据权利要求1所述的一种环保的废钢生产球墨铸铁井盖流水线工艺，其特征在于，所述合金元素烧损的量低，铁水中锰、硅的烧损低于电炉熔炼，便于各元素的调控，能够稳定化学成分含量。
5.根据权利要求1所述的一种环保的废钢生产球墨铸铁井盖流水线工艺，其特征在于，所述生产球墨铸铁时，含硫量过高将会直接影响到球铁的质量，如球化级别低下、材质强韧性差、铸件有夹渣等铸造缺陷，用电炉熔炼铸铁时不存在有增硫反应。
6.根据权利要求1所述的一种环保的废钢生产球墨铸铁井盖流水线工艺，其特征在于，所述用废钢+增碳剂生产合成铸铁，由于废钢的夹杂物含量低，成分稳定，加增碳剂经高温熔炼之后，消除了炉料的遗传性，铁液的纯净度得到提高，同时增碳剂具有孕育作用，促使石墨化的效果更加稳定突出，铸件的基体组织晶粒会更加均匀、细化，所以生产出铸件材质的韧性和强度均得到提高。
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