專利名稱：短流程熔煉的強(qiáng)化復(fù)合二次孕育工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種短流程熔煉的強(qiáng)化復(fù)合二次孕育工藝。
背景技術(shù)：
鑄造行業(yè)是公認(rèn)的排污和耗能大戶，鑄造行業(yè)耗能占機(jī)械工業(yè)總耗能的25 30%。鑄造行業(yè)也是污染大戶，其排污總量占機(jī)械行業(yè)的60%以上，而沖天爐的排污又是鑄造行業(yè)排污的老大，占鑄造排污總量的60%以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每生產(chǎn)It合格鑄件，大約要排放粉塵50kg，廢氣1000 2000m3，廢砂I. 3 I. 5t，廢渣300kg。而發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)I噸合格鑄件的三廢排放量不到我國(guó)的1/10，能耗為國(guó)外的約270%。鑄造行業(yè)的排污和耗能，特別是沖天爐對(duì)環(huán)境的污染早已是國(guó)家、行業(yè)和社會(huì)所關(guān)注的，社會(huì)的發(fā)展不容如此的落后狀態(tài)繼續(xù)，公司決策層預(yù)見國(guó)家對(duì)鑄造行業(yè)排污和耗能整治勢(shì)在必行。著為鑄造廠家重視這一工作，并在減排節(jié)能上做出實(shí)質(zhì)性的工作，能否大幅度將排污降下來(lái)是我們的責(zé)任，也是企業(yè)今后能否生存的關(guān)鍵。鑄鐵的鑄態(tài)機(jī)械性能是由金相組織所決定，而鑄鐵的金相組織又是由化學(xué)成分、鑄型特征和處理工藝所決定。鑄鐵金相組織的組成和特性有著明顯的遺傳性，這種遺傳性具體表現(xiàn)是入爐前鐵錠的金相組織特性，將對(duì)出爐后金屬的晶粒有著明顯的影響，即入爐前鐵錠金相組織粗大，出爐后金屬的晶粒也有著粗大的傾向，金屬液體在爐內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間保溫和升溫，也會(huì)造成鐵液出爐凝固后金屬晶粒產(chǎn)生粗大傾向，這種遺傳現(xiàn)象會(huì)在鐵液經(jīng)過冷卻凝固、和晶粒很細(xì)化的廢鋼以及晶粒比較細(xì)化的回爐鐵再熔化的過程中減弱甚至消除。而過去傳統(tǒng)的加料順序是先將廢鋼、回爐鐵入爐，進(jìn)行升溫熔化后，再加入高爐鐵液，通過若干次的工藝試驗(yàn)都表明這種加料順序由于廢鋼、回爐鐵熔化后的鐵液在爐內(nèi)升溫和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，其細(xì)小晶粒的特性被破壞的傾向加大，增加了鐵液冷卻凝固晶粒粗大的傾向。如何克服晶粒和石墨長(zhǎng)度的粗大，使短流程鑄造工藝生產(chǎn)中小型柴油機(jī)缸體、缸蓋等高牌號(hào)復(fù)雜鑄件，是人們最為關(guān)注的技術(shù)關(guān)鍵，是短流程鑄造工藝能獲得更廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。另 夕卜，對(duì)短流程熔煉和常規(guī)沖天爐熔煉、中頻爐熔煉鐵液狀態(tài)進(jìn)行了比較研究，短流程熔煉有增大孕育前鐵液過冷傾向的趨勢(shì)，我們對(duì)鐵液狀態(tài)的影響與鐵材的原始狀態(tài)、爐料配比、力口料順序、成分波動(dòng)、過熱溫度和保溫時(shí)間等因素的影響存在交互作用進(jìn)行了大量的科研攻關(guān)。雖然，改變了加料順序，鐵液原始狀態(tài)的晶粒粗大的現(xiàn)象得到了一定的克服，但繼續(xù)在爐內(nèi)保溫、升溫，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，晶粒大小的動(dòng)態(tài)，隨著鐵液在爐保溫時(shí)間的加長(zhǎng)，其晶粒粗大的傾向也在加大，仍然不能完全克服問題所在。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種短流程熔煉的強(qiáng)化復(fù)合二次孕育工藝。本發(fā)明克服了高爐鐵液在在爐內(nèi)保溫及升溫過程中，鐵水晶有粒大的傾向，有利于提高鐵水質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下
短流程熔煉的強(qiáng)化復(fù)合二次孕育工藝，包括以下步驟短流程熔煉的強(qiáng)化復(fù)合二次孕育工藝，在鐵水升到出爐溫度后，向中頻爐內(nèi)加入錳鐵以及硅鈣鋇孕育劑，對(duì)鐵水進(jìn)行首次復(fù)合孕育；鐵水出爐后，再向鐵水包內(nèi)加入硅鈣鋇孕育劑對(duì)鐵水進(jìn)行二次孕育，或者在澆注時(shí)將硅鈣鋇孕育劑在鐵水包水嘴處均勻地隨鐵水流在進(jìn)入鑄模型腔時(shí)進(jìn)行隨流孕育。當(dāng)鐵水升溫至出爐溫度后，在中頻電爐內(nèi)對(duì)鐵水進(jìn)行首次復(fù)合孕育時(shí)，加入錳鐵的量占入爐熔化總量0. 6-0. 8%，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量0. 15-0. 25%。對(duì)鐵水進(jìn)行二次孕育或者隨流孕育時(shí)，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量
0.15-0. 25%。硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為3-8mm;隨流孕育時(shí)，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為l-3mm。 采用了上述方案，因此，本發(fā)明在鐵水升到出爐溫度后，向中頻爐內(nèi)加入錳鐵以及硅鈣鋇孕育劑，對(duì)鐵水進(jìn)行首次孕育；鐵水出爐后，再向鐵水包內(nèi)加入硅鈣鋇孕育劑對(duì)鐵水進(jìn)行二次孕育，或者在澆注時(shí)將硅鈣鋇孕育劑均勻地隨鐵水在進(jìn)入鑄模型腔時(shí)進(jìn)行隨流孕育。這種通過強(qiáng)化復(fù)合二次孕育工藝達(dá)到進(jìn)一步細(xì)化晶粒、延長(zhǎng)衰退時(shí)間，滿足鐵液在包內(nèi)和在澆注進(jìn)鑄模型腔后，鐵液在凝固后所需要細(xì)化晶粒的要求，克服了高爐鐵液晶粒粗大的這一遺傳特性，達(dá)到非常理想的金相組織和機(jī)械性能。綜上所述，合理的加料順序是短流程熔煉工藝獲得細(xì)化晶粒的基礎(chǔ)條件，而強(qiáng)化復(fù)合孕育工藝處理是克服晶粒粗大遺傳性、并保持最佳孕育狀態(tài)的最佳手段，從而達(dá)到克服金相組織粗大的遺傳特性，保證鐵水凝固后晶粒細(xì)化的目的。另外，本發(fā)明的短流程熔煉工藝中使用中頻爐進(jìn)行熔煉，淘汰了沖天爐，鑄件生產(chǎn)過程中，沖天爐產(chǎn)生的大量污染物也隨之徹底消失。短流程工藝不僅利用了高爐鐵液中的大部分熱能，從而節(jié)約了熔化生鐵錠所需的電能，以及部分鐵液過熱所需的電能，又由于沖天爐和中頻電爐中熔化生鐵的物理機(jī)理所決定，可以大大節(jié)約鐵液過熱時(shí)的能源消耗，減少了生產(chǎn)成本、提高了經(jīng)濟(jì)效益。下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式一本發(fā)明的短流程熔煉的強(qiáng)化復(fù)合二次孕育工藝，在鐵水升到出爐溫度后，向中頻爐內(nèi)加入錳鐵以及硅鈣鋇孕育劑，對(duì)鐵水進(jìn)行首次復(fù)合孕育；鐵水出爐后，再向鐵水包內(nèi)加入硅鈣鋇孕育劑對(duì)鐵水進(jìn)行二次孕育，或者在澆注時(shí)將硅鈣鋇孕育劑在鐵水包水嘴處均勻地隨鐵水流在進(jìn)入鑄模型腔時(shí)進(jìn)行隨流孕育。對(duì)鐵水進(jìn)行首次孕育時(shí)，加入錳鐵的量占入爐熔化總量0.6%，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量0. 15%。對(duì)鐵水進(jìn)行二次孕育或者隨流孕育時(shí)，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量0. 15%。更進(jìn)一步地，二次孕育時(shí)，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為3-8mm ;隨流孕育時(shí)，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為l_3mm。實(shí)施方式二在鐵水升到出爐溫度后，向中頻爐內(nèi)加入錳鐵以及硅鈣鋇孕育劑，對(duì)鐵水進(jìn)行首次復(fù)合孕育；鐵水出爐后，再向鐵水包內(nèi)加入硅鈣鋇孕育劑對(duì)鐵水進(jìn)行二次孕育，或者在澆注時(shí)將硅鈣鋇孕育劑在鐵水包水嘴處均勻地隨鐵水流進(jìn)入模具型腔進(jìn)行隨流孕育。對(duì)鐵水進(jìn)行首次孕育時(shí)，加入錳鐵的量占入爐熔化總量0. 7%，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量0. 2%。對(duì)鐵水進(jìn)行二次孕育或者隨流孕育時(shí)，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量
0.2%。更進(jìn)一步地，二次孕育時(shí)，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為3-8_ ;隨流孕育時(shí)，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為l_3mm。實(shí)施方式三在鐵水升到出爐溫度1500°C后，向中頻爐內(nèi)加入錳鐵以及硅鈣鋇孕育劑，對(duì)鐵水進(jìn)行首次復(fù)合孕育；鐵水出爐后，再向鐵水包內(nèi)加入硅鈣鋇孕育劑對(duì)鐵水進(jìn)行二次孕育，或者在澆注時(shí)將硅鈣鋇孕育劑均勻在鐵水包水嘴處均勻地隨鐵水流在進(jìn)入鑄模型腔時(shí)進(jìn)行隨流孕育，對(duì)鐵水進(jìn)行首次孕育時(shí)，加入錳鐵的量占入爐熔化總量0. 8%，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量0. 25%。對(duì)鐵水進(jìn)行二次孕育或者隨流孕育時(shí)，加入硅鈣鋇孕育劑的量 占入爐熔化總量0. 25%。更進(jìn)一步地，二次孕育時(shí)，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為3-8_ ;隨流孕育時(shí),硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為l_3mm。采用采用強(qiáng)化復(fù)合二次孕育工藝進(jìn)一步細(xì)化晶粒，攻克了短流程鑄造工藝生產(chǎn)中小型柴油機(jī)缸體、缸蓋等高牌號(hào)復(fù)雜鑄件的工藝難點(diǎn)，開創(chuàng)了短流程鑄造工藝生產(chǎn)中小型柴油機(jī)缸體、缸蓋的先河。另外，使用“短流程熔煉生產(chǎn)鑄鐵件工藝”后，可以為企業(yè)帶來(lái)巨大的環(huán)境效益、節(jié)能效益和較好的經(jīng)濟(jì)效益。I、環(huán)境效益短流程熔煉鐵液工藝項(xiàng)目使用后，將徹底消除了由沖天爐熔煉所產(chǎn)生的污染，發(fā)生的排污量將不復(fù)存在，每年常常為排污所增加的支出和煩惱將不復(fù)存在，短流程熔煉鐵液工藝的環(huán)境效益是十分巨大的。2、能源效益短流程熔煉鐵液工藝是利用了高爐鐵液的潛能，且利用高效率中頻電爐熔煉，能夠大幅度節(jié)約能源。對(duì)比分析如下(I)中頻電爐熔煉比沖天爐熔煉能源利用率大幅度提高生鐵錠熔化分為熔化、過熱(升溫)兩大階段。生鐵錠和鐵液在沖天爐中升溫的方式是接觸吸熱升溫，而在中頻電爐中是電磁渦流在鐵錠、鐵液內(nèi)部產(chǎn)生熱量升溫，因而產(chǎn)生了巨大的吸熱效率差異。①將生鐵錠從常溫升溫熔化溫度，中頻電爐的能源利用率比沖天爐高10% ；②鐵液在沖天爐中過熱的熱效率約7%，而鐵液在中頻電爐中過熱的熱效率約為72%，凈高出60%。( 2 )短流程熔煉鐵液工藝?yán)昧烁郀t鐵液的潛能，從而大幅度節(jié)約了能源。3、經(jīng)濟(jì)效益實(shí)施短流程熔煉工藝，能夠節(jié)約多種成本，同時(shí)又提高了生產(chǎn)效率，提高經(jīng)濟(jì)效益效果顯著。
權(quán)利要求
1.短流程熔煉的強(qiáng)化復(fù)合二次孕育工藝，其特征在于在鐵水升到出爐溫度后，向中頻爐內(nèi)加入錳鐵以及硅鈣鋇孕育劑，對(duì)鐵水進(jìn)行首次復(fù)合孕育；鐵水出爐后，再向鐵水包內(nèi)加入硅鈣鋇孕育劑對(duì)鐵水進(jìn)行二次孕育，或者在澆注時(shí)將硅鈣鋇孕育劑在鐵水包水嘴處均勻地隨鐵水流在進(jìn)入鑄模型腔時(shí)進(jìn)行隨流孕育。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述短流程熔煉的強(qiáng)化復(fù)合二次孕育工藝，其特征在于，當(dāng)鐵水升溫至出爐溫度后，在中頻電爐內(nèi)對(duì)鐵水進(jìn)行首次復(fù)合孕育時(shí)，加入錳鐵的量占入爐熔化總量0. 6-0. 8%，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量0. 15-0. 25%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述短流程熔煉的強(qiáng)化復(fù)合二次孕育工藝，其特征在于，對(duì)鐵水進(jìn)行二次孕育或者隨流孕育時(shí)，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量0. 15-0. 25%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述短流程熔煉鐵液的工藝，其特征在于，二次孕育時(shí)，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為3-8mm ;隨流孕育時(shí)，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為l_3mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種短流程熔煉的強(qiáng)化復(fù)合二次孕育工藝熔煉鐵液的工藝，包括步驟1，先將高爐鐵液加入到中頻爐內(nèi)后升溫；步驟2，再將廢鋼、回爐鐵入爐進(jìn)行升溫，與鐵液一熔煉得到鐵水；步驟3，在鐵水升到出爐溫度后，向中頻爐內(nèi)加入錳鐵以及硅鈣鋇孕育劑，對(duì)鐵水進(jìn)行首次孕育；鐵水出爐后，再向鐵水包內(nèi)加入硅鈣鋇孕育劑對(duì)鐵水進(jìn)行二次孕育，或者在澆注時(shí)將硅鈣鋇孕育劑在鐵水包水嘴處均勻地隨鐵水流在進(jìn)入鑄模型腔時(shí)進(jìn)行“隨流孕育”。本發(fā)明克服了高爐鐵液冷卻凝固后晶粒粗大的遺傳特性，結(jié)束了短流程熔煉生產(chǎn)工藝只可以生產(chǎn)低牌號(hào)鑄鐵件的歷吏，使這一傳統(tǒng)工藝也能生產(chǎn)如中小型柴油機(jī)高牌號(hào)復(fù)雜鑄鐵件了，有利于提高經(jīng)濟(jì)效益、提高鐵水質(zhì)量以及具有節(jié)能減排的優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)B22D1/00GK102776433SQ201210237799
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者祁國(guó)勤 申請(qǐng)人:常州常瑞天力動(dòng)力機(jī)械有限公司