专利名称：高炉-中频炉双联熔炼短流程生产技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及铸造业熔炼技术，进一步为高炉-中频感应电炉双联熔炼技 术，特别是高炉-中频感应电炉双联生产球墨铸件生产技术。
背景技术：
目前，我囯铸造业通常的工序如下砂处理-造型机造型或树脂砂造型— 铸件浇注—铸件冷却—清理—热处理—防锈处理—毛坯检验—毛坯入库—机 加工-成品检验—入库。其中，铸件浇注前又有铁水熔炼及处理工序，而常规 的铸件浇注工艺为a原料经高炉制成铁水，之后冷却形成铁锭，再经冲天炉 铸造铁液，之后进行浇注(质量要求较低的铸件)；b原料经高炉制成铁水，之 后冷却形成铁锭，经冲天炉再经中频炉(中频感应电炉)铸造铁液，之后进行 浇注(质量要求较高的铸件)。这两种工艺存在着以下问题经冶炼熔化冷却 再熔化，流程长，浪费能源，污染环境，设备生产效率低。
本发明该工艺节省了铁水冷却和铁锭二次熔炼过程，形成了 "高炉铁水— 铁液-中频炉—铸造铁液"工序，又称短流程熔炼，研究内容主要有以下几方 面高炉铁液运送过程中的热量损失；高炉铁水遗传性对球墨铸铁件组织及性 能的影响；高炉-中频炉双联短流程熔炼球墨铸铁件的成分、组织及性能之间 的关系规律。
发明内容
本发明的目的就是提供一种高炉-中频炉双联熔炼短流程生产技术，其利 用高炉铁水直接转入中频感应电炉进行温度和成分调整，获得适合铸件要求的
高温优质铁水；应用于球墨铸件生产汽车零部件、风电设备零部件以及工程机
械铸件和其它铸件，可提高产品质量，节省能源，提高生产效率和生产效益， 减少环境污染。
本发明的目的是通过以下方案实现的高炉-中频炉双联熔炼短流程生产 技术，其特征在于将炼铁高炉生产出的铁水，直接加入中频感应电炉，升温
调质，再进行铸件的浇注。
本发明的目的还可通过以下方案进一步实现
加入中频感应电炉前的铁水的温度为1250 - 1350°C;铁水在中频感应电 炉中的温度为1480 - 155(TC;调质过程加入铁水孕育剂，改变铁液遗传性； 孕育剂的构成为硅65 ~70%、钙0. 5 ~2. 5%、钡0. 0 ~ 6. 0%、铝0. 2 ~ 2. 0 %、铋O. 05~0. 2%，其余为铁。
本发明的有益效果为与目前应用较多的冲天炉-感应电炉双联熔炼相 比，本工艺具有如下特点(1)工艺缩短了生产链和能量链，充分利用高炉 铁液自身热量，设备能源效率高，能源消耗少，降低铁液成本，取得较好的经 济效益；(2)熔炼炉料中省去了二次熔化，无增碳增硫问题，成分稳定；中 频炉可控性好，铁液温度及控制精度高，可稳定在1480-155(TC，电磁搅拌作 用强化了冶金反应，便于气体及夹杂物上浮，铁液均匀性好，纯净度高；(3) 成分检测和调整方便，精度高；(4)在液态金属质量测评系统的帮助下，还 能够方便地测试和调整铁液状态，控制铁液白口倾向和石墨化能力等；(5)
该熔炼工艺能够保证稳定获得高质量的铁液，生产的铸件组织性能好，质量波
动范围减小，合格率高；(6)短流程熔炼时，化铁过程主要是废钢和回炉料 熔化的过程，节省了生铁锭的熔化时间，而且废钢和回炉料浸在铁液中，熔化 速率进一步加快；(7)生产链空间布局紧凑，工艺柔性好，运行成本低；(8)
污染物排放少，改善工作环境和生态环境等等。
总之，本工艺是一种合理、经济的组合形式，省却了铁锭二次熔炼过程， 同时也利用了感应电炉过热效率高、调整成分和控制温度方便的优势，既保证 了铁水质量，又降低了成本，实现了经济效益和生态效益的双贏。
具体实施例方式
以下结合实施例对本发明作进一步叙述
实施例l:高炉-中频炉双联熔炼短流程生产技术，将高炉熔化后的铁水， 直接加入中频感应电炉。由于高炉与中频炉之间一般都有不小一段距离，针对 高炉与中频炉间运输热量损失的问题，釆取以下措施(l)在铁水表面覆盖绝 热保温材料并加包盖；(2)选用合适的包衬结构，减少铁水温降；(3)缩短铁 水包运输时间。釆取措施后使加入中频感应电炉前的铁水的温度保持在1250 -135(TC的范围，铁水经中频感应电炉升温至1480 - 1550'C并调质后，再进 行铸件的浇注。调质过程加入铁水孕育剂，改变铁液遗传性。
铸铁液通常含有多种组元，且由于动力学原因往往处于非平衡状态，对于 铸造生产来说，熔体的非平衡态有时是有利的。例如高炉铁液在凝固成生铁锭 时形成的粗大石墨块和非金属化合物再次熔化时，可能以未熔石墨颗粒、石墨 结、石墨团聚体和化合物等形式存在于铁液中，在凝固过程中起到异质核心的 作用。调质过程加入铁水孕育剂，进行孕育处理即是人为地制造或加剧这种非 平衡状态，"诱导"铁液的形核和凝固过程，获得需要的组织和性能。铸造铁 液的非平衡性决定了其状态易受多种动力学因素的影响，如炉料的组织状态和 配比、熔化和过热速率、过热温度、保温时间、熔体处理方法及处理程度等。 由于本工艺省去的生铁重熔环节会改变铁液的非平衡状态，即高炉铁水的"组 织遗传性"，铁水在凝固过程中异质晶核数较少，且碳、硅元素分布更均匀， 石墨结晶变得困难，出现较大的过冷倾向且组织中的石墨细小，影响了铸件的 机械性能。
本发明在调质过程加入铁水孕育剂促使其结晶，孕育剂的构成为硅(Si): 65~70%，钩(Ca): 0.5-2.5%,钡(Ba ): 0. 0~6. 0%,销(Al): 0.2 — 2.0 %，镇(Bi): 0. 05~0. 2%,其余为铁(Fe)。
此外，本发明研究不同壁厚、不同牌号的球墨铸铁件成分、组织及性能之 间的关系规律，依据铸件基体组织的要求及铸件壁厚大小可调整该孕育剂其中 成分的含量，以达到最优效果。本技术通过试验，设计出了特定的孕育剂以及 合理的孕育工艺，有效地消除高炉铁液的遗传性，使其达到生产优质球墨铸铁 件的要求。
本技术的经济效益和生态效益况分析
与我国目前应用较多的冲天炉熔炼、电炉熔炼或冲天炉与中频感应电炉双 联熔炼相比，本发明缩短了生产链和能量链，充分利用高炉铁液潜热，设备能
源效率高，能源消耗少；冶金过程控制方便，铁液质量稳定，产品合格率高； 化铁时间和熔炼周期短，生产率高；生产链空间布局紧凑，工艺柔性好，运行 成本低；污染物排放少，改善工作环境和生态环境等等。以年产量10万吨铸件
的铸造厂为例进行说明，工艺出品率取7 0 % ,合格率取9 0 % 。
1、 经济效益。为了计算方便，以轮毂为例。(l)节约能源成本。可节约
能源成本3780万元。(2)冶金质量好，合格率高。试验证明，本工艺与冲天 炉熔炼相比，铸件合格率能稳定提高1°/。，则由于合格率提高每年可节约成本800 万元。(3)缩短化铁时间，提高生产率30%。
(4)降低铁模的消耗100万元。 (5)生产链布局紧凑，节约生铁运输成本和人工费用25万元。(6)其他成本 节约。每吨铁水可节省球化剂用量0.4千克；孕育剂浪费减少，消耗量降低； 可延长炉衬寿命150天甚至更高，减少筑炉频次和费用，同时减少停工时间， 扩大熔炼能力；方便生产组织，可塑性大，适应造型线工作状况的能力强，不
至于造成铁液的浪费；由于污染物排放减少，不需要特意购置污染处理设备等
等。各种其它成本节约预计至少150万元/年。上述分析可知， 一个年产10万吨 的铸造厂，在釆用了本工艺后，与冲天炉熔炼相比，每年可增加经济效益约4855 万元。
2、 环境效益。国内应用较多的冲天炉依靠焦炭提供能源，而且使用的焦 炭含硫量高，生产中常排放出大量的烟气、粉尘和二氧化硫等有害气体，生产 IO万吨铸件，其排放量为粉尘294-1260吨、0)2840-1008吨、S028. 4-50. 4吨、 HF16.8-42。屯(不加萤石作溶剂时)。采用本工艺后，利用清洁的电能做能源， 污染物排放很少，基本上不经任何处理也不会对环境造成大的影响，因此，与 冲天炉熔炼相比，该工艺的环境负荷大大减小。
3、 能源效益。本工艺与传统的熔炼工艺相比，省去了生铁锭的重熔过程， 可省去该过程中使用的焦炭12600吨。铸造行业是我国能源消耗结构的重要组 成部分，铸造节能是解决能源危机的突破口，而本工艺的实施和推广，将为此 做出巨大的贡献。
权利要求
1、高炉-中频炉双联熔炼短流程生产技术，其特征在于将炼铁高炉生产出的铁水，直接加入中频感应电炉，升温调质，再进行铸件的浇注。
2、 根据权利要求l所述的高炉-中频炉双联熔炼短流程生产技术，其特征 在于加入中频感应电炉前的铁水的温度为1250 - 1350°C。
3、 根据权利要求l所述的高炉-中频炉双联熔炼短流程生产技术，其特征 在于铁水在中频感应电炉中的温度为1480 - 1550°C。
4、 根据权利要求l所述的高炉-中频炉双联熔炼短流程生产技术，其特征 在于调质过程加入铁水孕育剂，改变铁液遗传性。
5、 根据权利要求4所述的高炉-中频炉双联熔炼短流程生产技术，其特征 在于孕育剂的构成为硅65~70%、钙0. 5 ~ 2. 5 % 、钡0. 0 ~ 6. 0% 、铝0. 2 ~ 2.0%、铖O. 05~0. 2%,其余为铁。
全文摘要
高炉-中频炉双联熔炼短流程生产技术，涉及高炉-中频感应电炉熔炼技术，其特征在于将炼铁高炉生产出的铁水，直接加入中频感应电炉，升温调质，再进行铸件的浇注。调质过程加入铁水孕育剂，促使其结晶。孕育剂的构成为硅65～70％、钙0.5～2.5％、钡0.0～6.0％、铝0.2～2.0％、铋0.05～0.2％，其余为铁。本发明的有益效果是省去了铁锭二次熔化和感应电炉过热效率高、调整成分和控制温度方便的优势，获得适合铸件要求的高温优质铁水；应用于球墨铸件生产汽车零部件、风电设备零部件以及工程机械铸件和其它铸件，可提高产品质量，节省能源，提高生产效率和生产效益，减少环境污染。
文档编号C21C7/00GK101348846SQ20081014132
公开日2009年1月21日 申请日期2008年9月10日 优先权日2008年9月10日
发明者吴元吉, 孙玉福 申请人:林州市合鑫铸业有限公司