专利名称：一种利用中频电炉熔炼铁屑压块生产铸件的方法
技术领域：
本发明属于废旧材料回收再利用领域，涉及一种熔炼铸铁屑压块生产铸件的方法，特 别是一种利用中频电炉熔炼铁屑压块生产铸件的方法。
背景技术：
近年来，生铁资源日益紧张，生铁价格不断攀升，一段时间内，生铁的价格飙升，几乎是 一天一价；特别是2007年 2008年，生铁价格从2200元/吨，一直飚涨到5000多元/吨，加 上昂贵的合金，原材料在一年多时间内成倍快速涨价，导致铸件成本大幅上升，铸造厂利润 下滑。因此，寻找廉价的金属炉料来替代生铁，降低生产成本，成为摆在铸造企业面前的一 个重要课题。与此同时，国内很多工厂每年机加工产生的大量铁屑，除部分被铸造厂及时回 用外，大部分却积压下来。另外，由于储存、运输周期长，氧化锈蚀严重，不仅影响废料的利 用率，造成环境污染和大量能源消耗，同时还影响外单位再利用后产品的质量。所以，铁屑 也迫切需要回收再利用。虽然废钢价格低于铸造生铁，但却高于铁屑价格，且随着合成铸铁 在国内一些铸造公司的推广应用，其供应量势必也会紧张。因此，应用一定比例的铁屑块、 减少部分废钢加入量，不用或少用铸造生铁的新合成铸铁工艺显示出其独特的优越性和实 际应用价值。目前，利用废旧铁屑生产铸件的常见方法有三种第一种是采用冶金冲天炉熔 炼成再生铁锭供铸造厂生产使用，但冶金冲天炉焦耗高、污染严重，且再生铁需二次重熔 为铸铁件，重复耗能，渐渐被禁止使用；第二种是采用冲天炉熔炼方式，这种方式需要将 铁屑压制成块进行使用，在压制过程中通常加入添加剂如采用硼酸加萤石粉、水泥和石灰 粉等、硅酸盐水泥或水玻璃胶加膨润土等作粘结剂，如专利公开(公告)号为CN1083117、 CN1360062A、CN101680051、CN1560287, CN101643844 和 CNU94198A 等专利所述，加入粘 结剂后虽然可以增加致密度和抗冲击强度，提高铁屑的利用率，但这些粘结剂会使排出的 废渣、粉尘和废气量增多，对环境造成严重的污染；第三种方法是使用电炉、铁屑直接以散 状进行熔炼生产铸件，如专利公开(公告)号为CN1040393、CN1040392、CN101633970和 CN1775981的专利所述，散状铁屑与块状生铁的根本区别在于相同体积时比表面积、质量不 同，散装铁屑与空气接触的表面积氧化烧损严重；同时由于散状铁屑密度小，在熔炼过程中 上浮甚至飞扬，烟雾大，使生产现场环境恶化；同时短小的散铁屑易烧结粘附在炉体上部及 炉口部位的炉壁，不易落入炉下，严重影响熔化效率与能耗。
发明内容
综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本发明提供了一种利用中频电炉熔炼铁屑 压块生产铸件的方法，本发明在铁屑压制成块的过程中，不加入任何添加剂、且不加热，完 全是依靠机械压力将散装铁屑冷压成型，压制好的铁屑块按规则比例进行炉料配制，并按 特定顺序加入中频电炉内熔炼铁液用于生产铸件，熔炼过程中排出的废渣、粉尘、废气量 少，对环境的污染小，节约资源和能源；采用铁屑压块后，铁屑利用率明显提高，铁屑块的出 品率在90%左右，本方法利用中频电炉生产铸件具有环境污染小，熔化效率高、制造成本低 的优点。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为
一种利用中频电炉熔炼铁屑压块生产铸件的方法，包括铁屑压制、炉料配制、中频炉熔 炼、浇注四个步骤，其中，每质量份的炉料和0 0. 02质量份的增碳剂混合使用，所述炉料 由下述质量百分含量的原料组成铁屑块10% 60%，废钢0 50%，回炉料20% 30%，其 余为生铁。进一步，所述的每质量份的炉料和0 0. 01质量份的增碳剂混合使用，所述炉料 由下述质量百分含量的原料组成铁屑块30% 60%，废钢10% 30%，回炉料20% 30%， 其余为生铁。进一步，所述的每质量份的炉料和0 0. 02质量份的增碳剂混合使用，所述炉料 由下述质量百分含量的原料组成铁屑块10% 50%，废钢20% 50%，回炉料20% 30%， 其余为生铁。进一步，所述生铁由下述质量百分含量的原料组成4. 15%的C，1. 35%的Si， 0. 22% 的 Mn,0. 021% 的 S,0. 045 % 的 P,余为 Fe。进一步，所述废钢由下述质量百分含量的原料组成0. 1% 0. 39%的C，0. 26% 0. 4% 的 Si, 0. 4% 1. 02% 的 Mn, 0. 01% 0. 032% 的 S, 0. 035 % 的 P,余为 Fe。进一步，所述的铁屑压制中的铁屑块是将铁屑在全自动液压屑饼机的压力下 压制而成的。进一步，所述的所述铁屑块为圆柱形，铁屑块的尺寸为Φ100Χ80πιπι Φ 100X100mm。本发明的有益效果为
1、本发明在铁屑压制成块的过程中，不加入任何添加剂、且不加热，完全是依靠机械压 力将散装铁屑冷压成型，压制好的铁屑块按规则比例进行炉料配制，并按特定顺序加入中 频电炉内熔炼铁液用于生产铸件，熔炼过程中排出的废渣、粉尘，废气量少，对环境的污染 小。2、压块后的铁屑致密度和强度高压块铁屑的密度为5 6g/cm3，而散状铁屑的 密度仅为1. 6 2. 0 g/cm3 ；压制好的铁屑块从3 m的高度落下不破裂，可以保证运输和中 频炉加料过程中压块强度的要求。3、铁屑压制成块状后熔炼铁液，其利用率明显提高铁屑块的出品率在90%左右， 而散装铁屑的出品率通常在80% 85%。4、通常的合成铸铁技术中炉料是由下述质量百分含量的原料组成废钢50% 100%，生铁0 30%，其余为回炉料和增碳剂，本发明与合成铸铁工艺相比，增加了铁屑的应 用，减少了废钢比例(废钢比例可以少于50%)，由于铁屑比废钢价格便宜，经济效益进一步提尚。5、本发明经试生产应用的结果是，原有技术中炉料是由下述质量百分含量的原料 组成生铁40% 60%，回炉料20% 30%，其余为废钢和增碳剂，而本发明提供的新合成铸 铁工艺的炉料组成中含有铁屑块10% 60%，废钢0 50%，回炉料20% 30%，其余为生 铁；由于铁屑价格低于废钢，远低于生铁，相对于原有技术，本发明制造每吨铸件高时可降 低1000 2000元的原料成本费。
具体实施例方式
4以下结合实施例对本发明作详细说明。实施例1为加工HT200牌号铸件
一种利用中频电炉熔炼铁屑压块生产铸件的方法，包括铁屑压制、炉料配制、中频炉熔 炼和浇注四个步骤
第一步、铁屑压制铁屑压制过程中是将铁屑在全自动液压屑饼机下压制成铁屑块，铁 屑块在压制的过程中不加入任何添加剂，不加热，完全靠调整屑饼机设备参数来将铁屑冷 压成块状；所述的铁屑块为圆柱形，铁屑块的尺寸为φ 100 X 80mm Φ 100 X 100mm;
第二步、炉料配制每质量份的炉料和0 0. 01质量份的增碳剂混合使用，所述炉料由 下述质量百分含量的原料组成铁屑块30% 60%，废钢10% 30%，回炉料20% 30%，其 余为生铁；所用炉料的化学成分如下
生铁的化学成分(质量百分含量)为4. 15%C，1. 35%Si, 0. 22%Mn, 0. 021%S, 0. 045%P, 余为1 ；
废钢的化学成分(质量百分含量)为0. 1% 0. 39%C,0. 26% 0. 4%Si,0. 4% 1. 02%Mn, 0. 01% 0. 032%S, 0. 035%P,余为 Fe ；
增碳剂化学成分(质量百分含量)为固定碳> 9796，挥发份，灰分<1.8%，水 分彡0. 8%，吸收率按90%计算。采用3t的中频炉时，每3t炉料和0 0. 03t (与实施例1的0 0. 01质量份对 应)的增碳剂混合使用，每3t炉料由下述原料组成铁屑块0. 9 1. 8t，废钢0. 3 0. 9t， 回炉料0. 6 0. 9t，其余为生铁；在3t的中频炉中铁屑块+废钢+生铁+回炉料=3 t，增 碳剂、炉料的配比可以按照下述几种方案实现
方案1 增碳剂O.Olt，铁屑块1.2t，废钢0. 3t，生铁0.6t，回炉料0.9t ； 方案2 增碳剂0.015t，铁屑块1.4扒废钢0. 4t，生铁0. 4t，回炉料0. 8t ； 方案3 增碳剂0. 02t,铁屑块1. 6t，废钢0. 5t，生铁0. 2t，回炉料0. 7t ； 方案4 增碳剂0. 02t,铁屑块1. 0t，废钢0. 7t，生铁0. 6t，回炉料0. 7t ； 方案5 增碳剂O.Olt,铁屑块1. 3t，废钢0. 9t，生铁0. 7t，回炉料0. 6t ； 方案6 增碳剂0. 03t,铁屑块0. 9t，废钢0. 9t，生铁0. 5t，回炉料0. 7t ； 方案7 增碳剂0. 02t,铁屑块1. 4t，废钢0. 6t，生铁0. 2t，回炉料0. 8t。第三步、中频炉熔炼本实施例中可以选择上述七个方案中的任何一个原料配比， 炉料的添加顺序依次为从炉底加入增碳剂、铁屑块、(废钢+生铁)、回炉料；本实施例的熔 炼工艺为(1)先将炉料按上述配比计算加入量，将上述炉料按顺序依次加入中频炉内； (2)开始熔化，待铁水化开后测温，当温度在1450°C左右取样，快速分析铁水化学成分，根 据化验结果对照要求的化学成分进行调整，铁水化学成分(质量百分含量)要求为3. m 3. 5%C, 1. 9% 2. 4%Si，0. 7% 1. 1%Μη,0. 08% 0. 12%S, ( 0. 15%P,余量为 Fe ； (3)待铁 水成分合格后，铁水升温到1500 1550°C出炉，包内加入0. 3% 0. 5%的75SWe进行孕育 处理；
第四步、浇注浇注时，造型生产线为气冲造型线，同时浇注炉后成分试样和Φ30πιπι抗 拉强度试样，分析铸铁的强度和硬度以及金相组织。按本发明的方法，以方案1加工得到的九个批次ΗΤ200牌号铸件的各种性能如表 1所示
5CN 102134625 A
权利要求
1.一种利用中频电炉熔炼铁屑压块生产铸件的方法，包括铁屑压制、炉料配制、中频炉 熔炼、浇注四个步骤，其特征在于每质量份的炉料和0 0. 02质量份的增碳剂混合使用， 所述炉料由下述质量百分含量的原料组成铁屑块10% 60%，废钢0 50%，回炉料20% 30%，其余为生铁。
2.根据权利要求1所述的利用中频电炉熔炼铁屑压块生产铸件的方法，其特征在于 每质量份的炉料和0 0. 01份的增碳剂混合使用，所述炉料由下述质量百分含量的原料组 成铁屑块30% 60%，废钢10% 30%，回炉料20% 30%，其余为生铁。
3.根据权利要求1所述的利用中频电炉熔炼铁屑压块生产铸件的方法，其特征在于 每质量份的炉料和0 0. 02质量份的增碳剂混合使用，所述炉料由下述质量百分含量的原 料组成铁屑块10% 50%，废钢20% 50%，回炉料20% 30%，其余为生铁。
4.根据权利要求1一3任一项所述的利用中频电炉熔炼铁屑压块生产铸件的方法， 其特征在于所述生铁由下述质量百分含量的原料组成4. 15%C，1.35%Si，0. 22%Mn,0.021%S,0. 045 %P，余为 Fe。
5.根据权利要求4所述的利用中频电炉熔炼铁屑压块生产铸件的方法，其特征在于 所述废钢由下述质量百分含量的原料组成0. 1% 0. 39%C，0. 26% 0. 4%Si, 0. 4% 1.02%Mn, 0. 01% 0. 032%S, 0. 035 %P,余为 Fe。
6.根据权利要求1所述的利用中频电炉熔炼铁屑压块生产铸件的方法，其特征在于 铁屑压制中的铁屑块是将铁屑在全自动液压屑饼机的压力下压制而成。
7.根据权利要求6所述的利用中频电炉熔炼铁屑压块生产铸件的方法，其特征在于 所述铁屑块为圆柱形，铁屑块的尺寸为φ 100X80mm Φ 100 X 100mm。
全文摘要
本发明提供一种利用中频电炉熔炼铁屑压块生产铸件的方法，包括铁屑压制、炉料配制、中频炉熔炼、浇注四个步骤，其中，每质量份的炉料和0～0.02质量份的增碳剂混合使用，所述炉料由下述质量百分含量的原料组成铁屑块10%～60%，废钢0～50%，回炉料20%～30%，其余为生铁。本发明在铁屑压制成块的过程中，不加入任何添加剂，是靠机械压力将散装铁屑冷压成型，压制好的铁屑块按规则比例进行炉料配制，并按特定顺序加入中频电炉内熔炼铁液用于生产铸件，制造成本低，熔炼过程中排出的废渣、粉尘，废气量少，对环境的污染小；铁屑利用率明显提高，铁屑压块的出品率在90%左右，而散装铁屑的出品率通常在80%～85%。
文档编号C22C37/00GK102134625SQ20111005625
公开日2011年7月27日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者易丽文, 李平, 李锋军, 王世杰, 甄艳君, 苏莉, 蔡安克, 韩建普, 马春庆 申请人:中国一拖集团有限公司, 河南理工大学