CN114713774A

CN114713774A - 高强度耐热灰铸铁炉门框生产方法

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Publication number: CN114713774A
Application number: CN202210375005.7A
Authority: CN
Inventors: 马建松; 郭小军; 魏明月
Original assignee: Xingtai Roll Wochuan Equipment Manufacturing Co ltd
Current assignee: Xingtai Roll Wochuan Equipment Manufacturing Co ltd
Priority date: 2022-04-11
Filing date: 2022-04-11
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2042-04-11
Also published as: CN114713774B

Abstract

本发明公开了一种高强度耐热灰铸铁炉门框生产方法，属于灰铸铁铸造技术领域，本发明采用反变形法预制铸造模具模型，利用树脂砂造型，采取发热补缩冒口设计来保证产品质量；灰铸铁炉门框的成分组成按质量百分数计为：C：2.70‑2.90%；Si：1.7‑1.9%；Mn：0.7‑0.9%；P：≤0.075%；S：0.06‑0.1%；Cr：0.3%‑0.4%，余量为铁。本发明采用较低的含碳量可促进初生奥氏体的析出，从而提高灰铸铁炉门框的高温耐热强度，经检测其抗拉强度可稳定的达到HT350牌号标准以上，满足焦炉大型化发展的市场需求，有较高的经济价值及社会效益。

Description

高强度耐热灰铸铁炉门框生产方法

技术领域

本发明属于灰铸铁铸造技术领域，尤其涉及一种高强度耐热灰铸铁炉门框生产方法。

背景技术

目前，焦化行业正在逐步淘汰落后的4.3米、5.5米焦炉，向新型的7米、7.65米等大型焦炉发展，这就要求作为焦炉护炉装置之一的炉门框要有较高的热强度，而现有灰铁材质的炉门框一般为HT200、HT250，不能满足大型焦炉的使用要求。因此，研发适应大型焦炉炉况环境下的高强度耐热灰铸铁成为迫在眉睫的任务之一，本发明在于开发一种能够达到HT350牌号的工艺，满足高强度炉门框生产的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度耐热灰铸铁炉门框生产方法，旨在解决现有技术中炉门框的强度不能满足大型焦炉使用要求的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种高强度耐热灰铸铁炉门框生产方法，包括：

（一）造型工序

（1）铸造模具形状反变形量的设计：根据灰铸铁炉门框的结构及其成分组成，计算炉门框凝固时的收缩比例，并预制铸造模具模型；

（2）采用树脂砂造型工艺：用SiO2含量大于90%的石英砂做耐火骨料，与树脂类粘结剂配合制作造型用树脂砂，利用铸造模具模型做树脂砂砂型；

（3）采用发热补缩冒口设计，通过后续冒口的发热、补缩作用保证产品的质量；

（二）冶炼浇铸工序

（1）成分选择：所述灰铸铁炉门框的成分组成按质量百分数计，包括：

C：2.70-2.90%，较低的含碳量可促进初生奥氏体的析出，从而使铸铁的强度明显提高；

Si：1.7-1.9%，硅是促进石墨化的元素，有一定的固溶强化作用；

Cr：0.3%-0.4%，铬能有效的提高灰铸铁的性能，但铬的白口倾向比较大，加入量太大，会出现碳化物，故控制在该范围内；

Mn：0.7-0.9%；P：≤0.075%；S：0.06-0.1%；余量为铁；

（2）冶炼方法：使用10±3%的Q10生铁起熔，90±5%全废钢进行冶炼，添加硅铁、硅锰合金、增碳剂、高碳铬铁、硫化亚铁；此时冶炼得到的铁液中硅含量为1.3-1.5%；

（3）孕育：冶炼的铁液出炉前十分钟进行脱氧处理；铁液在翻入铁水包的过程中进行随流孕育，浇铸前进行强化孕育处理，浇铸过程中进行瞬时孕育处理。

通过上述孕育处理能够促进铸铁石墨化，减少白口倾向；改善铸铁的力学性能和其他性能；改善断面敏感性；改善石墨形态及分布，减少过冷石墨和共生铁素体的形成，获得中等大小的A型石墨，适当增加共晶团数量。

（4）铁液出炉温度控制在1460-1480℃、浇铸温度控制在1350-1380℃。

优选的，在造型工序的步骤（1）中采用缩尺为1.2%-1.5%的铸造模具。

优选的，在造型工序的步骤（2）中采用1.2%的呋喃树脂及0.4%-0.6%的磺酸固化剂混合做粘结剂。

优选的，在冶炼浇铸工序的步骤（2）中，所述增碳剂为石油焦增碳剂。

优选的，在冶炼浇铸工序的步骤（3）中，铁液出炉前十分钟炉内添加0.3%硅铝钡做脱氧预处理；铁液在翻入铁水包的过程中采用粒度3-8，占出炉铁液量0.3%的硅钡钙孕育剂随流孕育，浇铸前用粒度1-3，占铁液量0.2%的硅钡钙孕育剂进行强化孕育处理，浇铸过程采用粒度1mm以下，浇铸量0.1%的硅钡钙孕育剂进行瞬时孕育。

优选的，在冶炼浇铸工序的步骤（3）中，所述脱氧剂为硅铝钡，所述孕育剂为硅钡钙。

优选的，所述冶炼浇铸工序还包括步骤（5）浇铸：铁液浇铸前采用泡沫陶瓷过滤器过滤。泡沫陶瓷过滤器搭配配套的挡渣过滤浇铸***，实现浇铸前的铁液净化过滤效果，保证铁液的纯净度。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明采用反变形法预制铸造模具模型，并利用树脂砂造型，采取发热补缩冒口设计来保证产品质量；本发明提供的灰铸铁炉门框采用较低的含碳量可促进初生奥氏体的析出，从而提高灰铸铁炉门框的高温耐热强度，经检测其抗拉强度可稳定的满足HT350的牌号要求，满足焦炉大型化发展的市场需求，有较高的经济价值及社会效益。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例1中铸造的灰铸铁炉门框的石墨图片；

图2是本发明实施例1中铸造的灰铸铁炉门框的基体图片；

图3是本发明实施例2中铸造的灰铸铁炉门框的石墨图片；

图4是本发明实施例2中铸造的灰铸铁炉门框的基体图片；

图5是本发明实施例3中铸造的灰铸铁炉门框的石墨图片；

图6是本发明实施例3中铸造的灰铸铁炉门框的基体图片。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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。

本发明提供的一种高强度耐热灰铸铁炉门框生产方法，通过调整成分组成及设计工艺，来实现灰铸铁炉门框高温耐热强度的目的。以下为三个具体实施例。

实施例1：

1、造型：采用1.3%缩尺炉门框模具，使用配套的树脂砂工艺造型，型腔表面刷涂醇基石墨复合涂料，刷涂两侧，边角积灰清理干净，表面打磨平整，合箱前用煤气烘烤干燥。

2、配料：按照生铁10%、废钢90%的比例，配合增碳剂、硅铁、硅锰合金、铬铁、硫化亚铁等，配制成分为：碳2.89%；硅1.42%，锰0.79%，磷0.036%；硫0.078%，铬0.34%的的原铁液。

3、冶炼：采用中频炉冶炼，过热温度为1500度，出炉前十分钟加0.1%的硅钡钙孕育剂及0.3%的硅铝钡做脱氧及预处理；出炉温度1476度。

4、出炉：出炉过程采用粒度3-8，占出炉铁液量0.3%的硅钡钙孕育剂随流孕育，浇铸前用粒度1-3，占铁液量0.2%的硅钡钙孕育剂进行强化处理，浇铸过程采用粒度1mm以下，浇铸量0.1%的硅钡钙孕育剂进行随流孕育。

5、浇铸带辅助试棒的炉门框一件，浇铸温度为1376℃，采用泡沫陶瓷过滤器的碳化硅过滤片对铁液进行净化处理；浇铸后在冒口部分撒珍珠岩保温。

6、当铸件冷却至300°时开箱，经过抛丸清整，采用去应力退火的形式进行退火处理，得到合格铸件。

7、实验结果

8、成品成分：碳2.72%；硅1.78%，锰0.76%，磷0.036%；硫0.076%，铬0.34%的成品成分。

9、性能：采用直径为50mm的附铸试棒，根据GB 9439灰铸铁件标准，牌号HT350,铸件厚度在150-300mm之间，附铸试棒性能指标≥215Mpa即合格。实测附铸试棒的抗拉强度分别为270Mpa，符合国标要求。

10、取试棒做金相实验，金相结构如图1、2所示，各项指标均符合要求。

实施例2：

2、配料：按照生铁500kg、废钢4500kg的比例，配合增碳剂110kg、硅铁85kg、硅锰合金32.5kg、高碳铬铁35kg、硫化亚铁13kg等，配制成分为：碳2.83%；硅1.49%，锰0.88%，磷0.045%；硫0.096%，铬0.38%的的原铁液5t。

3、冶炼：采用中频炉冶炼，过热温度为1503度，出炉前十分钟加5kg的硅钡钙孕育剂及15kg的硅铝钡做脱氧及预处理；出炉温度1465度。

4、出炉：出炉过程采用粒度3-8，占出炉铁液量0.3%的硅钡钙孕育剂随流孕育15kg，浇铸前用粒度1-3，占铁液量0.2%的硅钡钙孕育剂10kg进行强化处理，浇铸过程采用粒度1mm以下，浇铸量0.1%的硅钡钙孕育剂4kg进行随流孕育。

5、浇铸带辅助试棒炉门框，浇铸温度为1356℃，采用泡沫陶瓷过滤器的碳化硅过滤片对铁液进行净化处理；浇铸后在冒口部分撒珍珠岩保温。

7、实验结果

成品成分：碳2.82%；硅1.89%，锰0.88%，磷0.045%；硫0.098%，铬0.38%的成品成分。

性能：采用直径为50mm的附铸试棒，根据GB 9439灰铸铁件标准，铸件厚度在150-300mm之间，HT350牌号铸件附铸试棒性能指标≥215Mpa即合格。实测附铸试棒的抗拉强度分别为245Mpa，符合国标要求。

取试棒做金相实验，金相结构如图3、4所示，各项指标均符合要求。

实施例3：

2、配料：按照生铁450kg、废钢4000kg的比例，配合增碳剂117.5kg、硅铁75kg、硅锰合金25kg、高碳铬铁32.5kg、硫化亚铁11kg等，配制成分为：碳2.87%；硅1.32%，锰0.73%，磷0.045%；硫0.082%，铬0.36%的的原铁液4.7t。

3、冶炼：采用中频炉冶炼，过热温度为1498度，出炉前十分钟加4.7kg的硅钡钙孕育剂及14.1kg的硅铝钡做脱氧及预处理；出炉温度1472度。

4、出炉：出炉过程采用粒度3-8，占出炉铁液量0.3%的硅钡钙孕育剂随流孕育14.1kg，浇铸前用粒度1-3，占铁液量0.2%的硅钡钙孕育剂9.4kg进行强化处理，浇铸过程采用粒度1mm以下，浇铸量0.1%的硅钡钙孕育剂4kg进行随流孕育。

5、浇铸带辅助试棒炉门框，浇铸温度为1364℃，采用泡沫陶瓷过滤器的碳化硅过滤片对铁液进行净化处理；浇铸后在冒口部分撒珍珠岩保温。

7、实验结果

成品成分：碳2.86%；硅1.78%，锰0.73%，磷0.045%；硫0.087%，铬0.36%的成品成分。

性能：采用直径为50mm的附铸试棒，根据GB 9439灰铸铁件标准，铸件厚度在150-300mm之间，HT350牌号铸件附铸试棒性能指标≥215Mpa即合格。实测附铸试棒的抗拉强度分别为265Mpa，符合国标要求。

取试棒做金相实验，金相结构如图5、6所示，各项指标均符合要求。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims

1.一种高强度耐热灰铸铁炉门框生产方法，其特征在于，包括：

（一）造型工序

（3）采用发热补缩冒口设计；

（二）冶炼浇铸工序

（1）成分选择：所述灰铸铁炉门框的成分组成按质量百分数计包括：

C：2.70-2.90%；Si：1.7-1.9%；Mn：0.7-0.9%；P：≤0.075%；S：0.06-0.1%；Cr：0.3%-0.4%，余量为铁；

（2）冶炼方法：采用中频炉冶炼，使用10±3%的Q10生铁起熔，90±5%全废钢进行冶炼，添加硅铁、硅锰合金、增碳剂、高碳铬铁、硫化亚铁；冶炼得到的铁液中硅含量为1.3-1.5%；

（3）孕育：冶炼的铁液出炉前十分钟进行脱氧处理；铁液在翻入铁水包的过程中进行随流孕育，浇铸前进行强化孕育处理，浇铸过程中进行瞬时孕育处理；

2.根据权利要求1所述的高强度耐热灰铸铁炉门框生产方法，其特征在于：在造型工序的步骤（1）中采用缩尺为1.2%-1.5%的铸造模具。

3.根据权利要求1所述的高强度耐热灰铸铁炉门框生产方法，其特征在于：在造型工序的步骤（2）中采用1.2%的呋喃树脂及0.4%-0.6%的磺酸固化剂混合做粘结剂。

4.根据权利要求1所述的高强度耐热灰铸铁炉门框生产方法，其特征在于：在冶炼浇铸工序的步骤（2）中，所述增碳剂为石油焦增碳剂。

5.根据权利要求1所述的高强度耐热灰铸铁炉门框生产方法，其特征在于：在冶炼浇铸工序的步骤（3）中，铁液出炉前十分钟炉内添加0.3%硅铝钡做脱氧预处理；铁液在翻入铁水包的过程中采用粒度3-8，占出炉铁液量0.3%的硅钡钙孕育剂随流孕育，浇铸前用粒度1-3，占铁液量0.2%的硅钡钙孕育剂进行强化孕育处理，浇铸过程采用粒度1mm以下，浇铸量0.1%的硅钡钙孕育剂进行瞬时孕育。

6.根据权利要求1所述的高强度耐热灰铸铁炉门框生产方法，其特征在于：在冶炼浇铸工序的步骤（3）中，所述脱氧剂为硅铝钡，所述孕育剂为硅钡钙。

7.根据权利要求1所述的高强度耐热灰铸铁炉门框生产方法，其特征在于：所述冶炼浇铸工序还包括步骤（5）浇铸：铁液浇铸前采用泡沫陶瓷过滤器过滤。