CN111304521A - 提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法,包括步骤S1:比例确定,确定废钢和生铁的熔炼原料比例;步骤S2:成分检测,确定将熔炼废钢的化学组分;步骤S3:参数计算,根据熔炼废钢的化学组分和熔炼原料比例,确定过热区温度和出铁温度;步骤S4:样品试炼,根据过热区温度和出铁温度,制作检测试样;步骤S5:采用不同的加热速率,重复步骤S4得到多组的检测试样的晶相分析;步骤S6:根据多组的检测试样的晶相分析,确定最佳加热温度曲线;步骤S7:根据最佳加热温度曲线对废钢和生铁进行熔炼加工。本发明能够根据熔炼球墨铸铁铁水原料熔炼的温度特性对铁水熔炼过程中的温度进行调节,从而能够使生产的石墨铸铁性能更加优越。
Description
技术领域
本发明涉及冶金熔炼方法技术领域,尤其是涉及一种提高提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法。
背景技术
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。铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金,由工业生铁、废钢等钢铁及其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到,除Fe外,还含及其它铸铁中的碳以石墨形态析出,若析出的石墨呈条片状时的铸铁叫灰口铸铁或灰铸铁、呈蠕虫状时的铸铁叫蠕墨铸铁、呈团絮状时的铸铁叫可锻铸铁或码铁、而呈球状时的铸铁就叫球墨铸铁。球墨铸铁除铁外的化学成分通常为:含碳量3.0~4.0%,含硅量1.8~3.2%,含锰、磷、硫总量不超过3.0%和适量的稀土、镁等球化元素。
现有的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法可参考申请公告号为CN107385311A的中国发明专利申请文件,其公开了一种球墨铸铁熔炼铁水的净化方法,控制参数和步骤主要包括:铁水过热区温度控制在1700℃以上,出铁温度控制在1480~1550℃,铁水包进行修包清渣,转运时铁水表面覆盖保温覆盖剂,浇注时档渣后直接浇注。
在球墨铸铁的铁水熔炼过程中,需要对铁水过热区温度以及出铁温度进行控制,进而保障浇注石墨铸铁的纯度。现有的球墨铸铁的铁水熔炼过程中的温度控制,只是通过熔炼的理论值对铁水熔炼温度进行设置,并且不能根据熔炼铁水的原材料的特性对熔炼铁水的温度进行控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法,能够根据熔炼球墨铸铁铁水原料熔炼的温度特性对铁水熔炼过程中的温度进行调节,从而能够生产的石墨铸铁性能更加优越。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的:一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法,包括以下方法步骤:
步骤S1:比例确定,确定废钢和生铁的熔炼原料比例;
步骤S2:成分检测,将熔炼废钢的进行成品检测,确定将熔炼废钢的化学组分;
步骤S3:参数计算,根据熔炼废钢的化学组分和熔炼原料比例,确定过热区温度和出铁温度;
步骤S4:样品试炼,将少量废钢和生铁按比加入到熔炼炉中,根据过热区温度和出铁温度,将熔炼铁水进行孕育浇铸,形成检测试样;
步骤S5:重复试验,采用不同的加热速率,重复步骤S4得到多组的检测试样的晶相分析;
步骤S6:曲线计算,根据多组的检测试样的晶相分析,确定最佳加热温度曲线;
步骤S7:批量生产,根据最佳加热温度曲线对废钢和生铁进行熔炼加工。
通过采用上述技术方案,熔炼废钢的进行成品检测,确定将熔炼废钢的化学组分,进而根据废钢和生铁的熔炼原料比例,确定过热区温度和出铁温度;通过计算的过热区温度和出铁温度,采用不同的加热速率进行多组检测试样制作,根据多组的检测试样的晶相分析,确定最佳加热温度曲线,通过最佳加热温度曲线对球墨铸铁的熔炼时对熔炼炉的熔炼温度进行控制,从而能够使生产的石墨铸铁性能更加优越。
本发明进一步设置为:所述生铁采用高纯生铁,所述废钢为符合GB211-2009规定的Q235碳素结构钢。
通过采用上述技术方案,Q235碳素结构钢成本低廉,易于收集,并且Q235碳素结构钢的组分简单,从而方便进行对生产球墨铸铁的铁水进行熔炼。
本发明进一步设置为:所述废钢中金属微量元素以质量百分比计总含量在0.5%至0.9%。
通过采用上述技术方案,废钢中的微量元素的含量直接影响铁水熔炼以及浇铸的球墨铸铁的性能,因此需要严格控制废钢中的微量元素,采用金属微量元素以质量百分比计总含量在0.5%至0.9%的废钢,从而在保证了铁水质量的同时,方便对废钢的收集。
本发明进一步设置为:在步骤S4中,采用N个不同的熔炼炉进行检测试样制作,每个熔炼炉的制作M次检测制作,其中M和N均为大于3的奇数。
通过采用上述技术方案,通过此采用多种熔炼炉,进而能够将设备的影响因素进行分析,采用奇数组的数据采集,方便后期工作人员对结果进行判定。
本发明进一步设置为:在步骤S6中,根据检测试样的晶相分析,对不同的加热速率的检测试样数量的进行正态分布统计。
通过采用上述技术方案,通过采用正态统计的方法,从而方便工作人员直观的对数据样本的分布进行观测,进而准确直观的确定最佳的加热速率,从而确定加热温度曲线。
本发明进一步设置为:在步骤S7中,设置有伺服温控装置,所述伺服温控装置包括温度检测单元以及温度控制单元,所述温度检测单元用于对熔炼温度进行采集,并且将采集的温度数据发送给温度控制单元,所述温度控制单元用于输入加热温度曲线,并且根据加热温度曲线对熔炼炉进行伺服控制。
通过采用上述技术方案,通过伺服温控装置的设置,在熔炼铁水的过程中,对熔炼温度检测并且进行伺服控制,从而能够更加准确智能的进行铁水熔炼。
本发明进一步设置为:伺服温控装置还包括警报模块,所述温度控制单元对温度检测单元采集的熔炼温度进行监测,当熔炼温度偏离设置温度超过设置值,并且偏离时间超过设置时间,所述温度控制单元向警报模块发出报警指令,所述警报模块向外界发出声音警报。
通过采用上述技术方案,当熔炼温度偏离设置温度超过设置值,并且偏离时间超过设置时间,说明熔炼炉的性能不能满足熔炼铁水的要求,或者当前熔炼炉存在故障,需要人工对熔炼炉进行查看检修;通过警报模块的设置,能够及时在熔炼炉的加热不达标时对工作人员进行及时提示。
本发明进一步设置为:在步骤S7中,先将石墨增碳剂加入到熔炼炉中,然后加入生铁,待炉料熔清后开始加入废钢。
通过采用上述技术方案,先加入石墨增碳剂和生铁,从而能够更好对生铁进行均匀增碳,在完成增碳剂和生铁的熔清后再加入废钢进行熔炼,从而能够获得性能更加优异的石墨铸铁。
本发明进一步设置为:在步骤S7中,在进行出铁时,对铁水包进行修包清渣,转运时在铁水表面覆盖保温覆盖剂。
通过采用上述技术方案,在进行出铁时,通过对铁水包里的残渣进行清理,进而减小铁水包中残渣对铁水纯度的影响,并且通过在转运时在铁水表面覆盖保温覆盖剂,在对铁水转运时,良好的对铁水进行保温。
综上所述,本发明的有益技术效果为:
1.熔炼废钢的进行成品检测,确定将熔炼废钢的化学组分,进而根据废钢和生铁的熔炼原料比例,确定过热区温度和出铁温度;通过计算的过热区温度和出铁温度,采用不同的加热速率进行多组检测试样制作,根据多组的检测试样的晶相分析,确定最佳加热温度曲线,通过最佳加热温度曲线对球墨铸铁的熔炼时对熔炼炉的熔炼温度进行控制,从而能够使生产的石墨铸铁性能更加优越;
2.通过此采用多种熔炼炉,进而能够将设备的影响因素进行分析,采用奇数组的数据采集,并且通过采用正态统计的方法,从而方便工作人员直观的对数据样本的分布进行观测,进而准确直观的确定最佳的加热速率,从而确定加热温度曲线。方便后期工作人员对结果进行判定;
3.通过伺服温控装置的设置,在熔炼铁水的过程中,对熔炼温度检测并且进行伺服控制,从而能够更加准确智能的进行铁水熔炼,并且通过警报模块的设置,能够及时在熔炼炉的加热不达标时对工作人员进行及时提示。
附图说明
图1为提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法的流程框图;
图2为伺服温控装置的功能框图。
图中,1、温度检测单元;2、温度控制单元;3、警报模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法,包括以下方法步骤:
步骤S1,比例确定。在球墨铸铁的加工生产中,首先根据要求制作球墨铸铁的特性,确定废钢和生铁的熔炼原料比例。在本实施例中,生铁采用高纯生铁,废钢为符合GB211-2009规定的Q235碳素结构钢。其中废钢中金属微量元素以质量百分比计总含量在0.5%至0.9%。通过在控制废钢中金属微量元素的含量,进而保障后期浇铸的石墨铸铁的质量。同时,在球墨铸铁的铁水熔炼过程中,根据废钢和生铁的熔炼原料比例,需要按比例添加增炭剂。
步骤S2,成分检测。不同批次回收的废钢,其中废钢中的成分可能会有所不同,通过当前使用的废钢的组分进行检测,确定将熔炼废钢的化学组分。从而能够更加精确的确定熔炼原料中各种元素的比例,从而生产出品质更加优良的石墨铸铁。
步骤S3,参数计算。由于不同的原料的熔点不同,因而当采用不同质量比的原料成分时,原料整体在熔融过程中各个状态的温度会产生变化。根据步骤S1中废钢和生铁的熔炼原料比例,进而确定过热区温度和出铁温度。通过计算的过热区温度和出铁温度,进而后期指导原料熔炼铁水的生产过程。
步骤S4,样品试炼。在进行大批量生成前,先使用计算的过热区温度和出铁温度进行检测样品的试制,进而避免出现大批量的产品不良。将少量废钢和生铁按比加入到熔炼炉中,根据过热区温度和出铁温度,将熔炼铁水进行孕育浇铸,形成检测试样。
步骤S5:重复试验。采用不同的加热速率,重复步骤S4,得到多组的检测试样的晶相分析。其中步骤S4中的操作要采用N个不同的熔炼炉进行检测试样制作,每个熔炼炉的制作M次检测制作,其中M和N均为大于3的奇数,进而方便后期工作人员对熔炼炉设备的影响因素进行分析排除。
步骤S6:曲线计算。根据多组的检测试样的晶相分析,根据检测试样的晶相分析,对不同的加热速率的检测试样数量的进行正态分布统计。进而根据最佳的加热速率结合过热温度以及出铁温度确定最佳加热温度曲线。
步骤S7:根据最佳加热温度曲线对废钢和生铁进行熔炼加工。先将石墨增碳剂加入到熔炼炉中,然后加入生铁,待炉料熔清后开始加入废钢。在对原料进行熔炼铁水时,使用伺服温控装置对熔炼炉的熔炼温度进行控制。伺服温控装置包括温度检测单元1、温度控制单元2以及警报模块3。温度检测单元1用于对熔炼温度进行采集,并且将采集的温度数据发送给温度控制单元2,温度控制单元2用于输入加热温度曲线,并且根据加热温度曲线对熔炼炉进行伺服控制。温度控制单元2对温度检测单元1采集的熔炼温度进行监测,当熔炼温度偏离设置温度超过设置值,并且偏离时间超过设置时间,温度控制单元2向警报模块3发出报警指令,警报模块3向外界发出声音警报。在进行出铁时,对铁水包进行修包清渣,去除铁水包内的氧化铁残渣,从而减小铁水包内氧化铁等成分的残渣对铁水的污染。将熔融的铁水倒入铁水包中,转运时在铁水表面覆盖保温覆盖剂。通过保温覆盖剂在传输过程中减小铁水温度的散发。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法,其特征在于:包括以下方法步骤:
步骤S1:比例确定,确定废钢和生铁的熔炼原料比例;
步骤S2:成分检测,将熔炼废钢的进行成品检测,确定将熔炼废钢的化学组分;
步骤S3:参数计算,根据熔炼废钢的化学组分和熔炼原料比例,确定过热区温度和出铁温度;
步骤S4:样品试炼,将少量废钢和生铁按比加入到熔炼炉中,根据过热区温度和出铁温度,将熔炼铁水进行孕育浇铸,形成检测试样;
步骤S5:重复试验,采用不同的加热速率,重复步骤S4得到多组的检测试样的晶相分析;
步骤S6:曲线计算,根据多组的检测试样的晶相分析,确定最佳加热温度曲线;
步骤S7:批量生产,根据最佳加热温度曲线对废钢和生铁进行熔炼加工。
2.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法,其特征在于:所述生铁采用高纯生铁,所述废钢为符合GB211-2009规定的Q235碳素结构钢。
3.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法,其特征在于:所述废钢中金属微量元素以质量百分比计总含量在0.5%至0.9%。
4.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法,其特征在于:在步骤S4中,采用N个不同的熔炼炉进行检测试样制作,每个熔炼炉的制作M次检测制作,其中M和N均为大于3的奇数。
5.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法,其特征在于:在步骤S6中,根据检测试样的晶相分析,对不同的加热速率的检测试样数量的进行正态分布统计。
6.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法,其特征在于:在步骤S7中,设置有伺服温控装置,所述伺服温控装置包括温度检测单元(1)以及温度控制单元(2),所述温度检测单元(1)用于对熔炼温度进行采集,并且将采集的温度数据发送给温度控制单元(2),所述温度控制单元(2)用于输入加热温度曲线,并且根据加热温度曲线对熔炼炉进行伺服控制。
7.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法,其特征在于:伺服温控装置还包括警报模块(3),所述温度控制单元(2)对温度检测单元(1)采集的熔炼温度进行监测,当熔炼温度偏离设置温度超过设置值,并且偏离时间超过设置时间,所述温度控制单元(2)向警报模块(3)发出报警指令,所述警报模块(3)向外界发出声音警报。
8.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法,其特征在于:在步骤S7中,先将石墨增碳剂加入到熔炼炉中,然后加入生铁,待炉料熔清后开始加入废钢。
9.根据权利要求1所述的提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法,其特征在于:在步骤S7中,在进行出铁时,对铁水包进行修包清渣,转运时在铁水表面覆盖保温覆盖剂。
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