一种亚共晶铸造生铁的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生铁的生产方法，尤其是一种亚共晶铸造生铁的生产方法。
【背景技术】
[0002] 根据铁碳合金相图，铁碳合金的共晶点为碳含量4. 3%，低于共晶点的生铁为亚共 晶生铁，高于共晶点的生铁为过共晶生铁。由于高炉冶炼工艺条件的原因，目前由高炉直接 冶炼的生铁均为过共晶生铁，过共晶生铁在铸铁时，铁水在凝固过程中铁水中的碳以粗大 的C型石墨及急冷作用下出现过冷石墨。粗大的C型石墨极大地降低铸铁的强度，且铸铁 在重熔过程中粗大的块片状石墨及过冷石墨不同程度的被遗传，造成熔炼后的铁水含有C 型石墨和D型石墨。为减少生铁中块状石墨及过冷石墨的影响，一般有两条措施：一是提高 熔炼温度，使粗大块状石墨熔入铁水中，但实际上效果甚微，因为石墨熔点为4000°C，难以 熔化，冲天炉最高炉内温度为1700-1800°C ;电炉温度如达到1600°C以上，石墨产生变异， 性能下降，生铁中的粗大块状石墨也难以消除。因此用提高熔炼温度来消除生铁中的粗大 块片状石墨是不可能的，也是不经济的。二是少用生铁或不用生铁，多加回炉料与废钢，但 由于废钢供应较困难，且废钢质量难以保证，会造成铸件质量不能保证。有试验表明，60吨 铁水罐含娃量成分差为0. 10 -〇. 25%，且随着增娃量提高成分差逐渐加大。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种低有害元素、低硅碳比的亚共晶铸造生铁的 生产方法。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明所述生铁的化学成分质量分数为：c 3. 400%? 4. 000%、Si 彡 0· 600%、Mn 彡 0· 100%、P 彡 0· 040%、S 彡 0· 030%、Ti 彡 0· 040%，余量 Fe ;所述 生产方法包括如下工序： (1) 高炉冶炼：以高碱烧结矿65?70wt%、球团30?35wt%为原料，所述高碱烧结矿 的碱度为1. 90?2. 00 ;冶炼过程控制Si含量彡0. 50wt%，控制炉渣二元碱度馬为1. 15? 1. 20 ； (2) 电炉熔炼：采用高炉铁水加废钢方法，利用电炉升温熔炼；出铁时进行第一次孕育 处理，孕育剂加入量控制在2?3kg/t铁水； (3) 浇注成型：浇注过程中随铁流加入孕育剂进行第二次孕育处理，孕育剂加入量 < 2kg/t 铁水。
[0005] 本发明所述步骤（1)高炉冶炼工序：控制出炉铁水中Si含量为0. 20?0. 50wt%， S < (λ 03wt%，Ti < (λ 04wt%，Mn < (λ lwt%，P < (λ 04wt%。
[0006] 本发明所述步骤（2)电炉熔炼工序，孕育剂为75#硅铁。
[0007] 本发明所述步骤（3)浇注成型工序，孕育剂为硅钡合金。所述步骤（3)浇注成型工 序，孕育剂加入量为1?2kg/t铁水。
[0008] 本发明所述步骤（3)浇注成型工序：采用铸铁机铸铁；所述铸铁机在铸铁前需用 普通生铁进行铸铁，以将铸铁模预热至200?300°C ;铸铁机的铸铁模喷浆厚度控制在铸造 普通生铁时喷浆厚度的1. 8?2. 2倍，链带速度为铸造普通生铁时链带速度的1/2?1/3， 冷却水量为铸造普通生铁时冷却水量的1/2?2/3。
[0009] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用高炉低硅冶炼技术和变频 电炉双联工艺生产低有害元素低硅碳比的铸造生铁，解决了低有害元素、低硅碳比铸造用 生铁技术难题；尤其是采用铸铁机孕育处理，解决了灰口组织的难题并细化晶粒。本发明与 传统高炉直接冶炼铸造用生铁技术相比在利用系数、合格率、热风温度等方面均有提高，而 且综合焦比明显下降；解决了铸造行业粗大块片状石墨及过冷石墨遗传性的问题，且该生 铁再重熔过程中，由于不需要过高温度重熔，节省电力，符合国家节能环保政策。本发明产 品既能做到低C、Si、Ti，又能实现灰口，特别适合用于大型铸态灰铁高强度铸铁件的生产， 填补了该类产品的空白。
【附图说明】
[0010] 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。
[0011] 图1是常规亚共晶铸造生铁的断口照片； 图2是常规亚共晶铸造生铁的石墨形态照片； 图3是本发明产品的断口照片； 图4是本发明产品的石墨形态照片。
【具体实施方式】
[0012] 本亚共晶铸造生铁的生产方法是高炉低硅冶炼、电炉内加废钢熔炼及铸铁机孕 育处理的有机结合。本亚共晶铸造生铁的化学成分质量分数为：C 3. 400%?4.000%、 Si 彡 0· 600%、Mn 彡 0· 100%、P 彡 0· 040%、S 彡 0· 030%、Ti 彡 0· 040%，余量 Fe ;低硅碳比，硅 碳比小于0. 16,碳当量小于4. 2%。
[0013] 本生产方法的工艺步骤如下所述： 1、高炉冶炼： A、 高炉原料选用：高碱烧结矿65?70wt%、球团35?30wt%，所述高碱烧结矿的碱度为 1. 90 ?2. 00 ; B、 低硅冶炼：高炉冶炼过程控制Si含量< 0. 50wt%、炉渣二元碱度馬为1. 15? L 20 ;出炉铁水中 Si 含量 0· 20 ?0· 50wt%，S < 0· 03wt%，Ti < 0· 04wt%，Mn < 0· lwt%，P < 0. 04wt% ;其它微量元素通过原料选用进行控制，保证其含量达到所述铸造生铁要求，炉 渣二元碱度R2控制在1. 15?1. 20。
[0014] (2)电炉熔炼： A、 将符合要求的铁水通过铁水罐运至亚共晶生铁生产车间，然后将铁水罐内铁水倒入 铁水包； B、 将铁水包运输倒入感应炉内，按比例加入废钢，然后送电升温至出铁温度（1350? 1400°C)，扒渣取样；所述感应炉为10吨变频感应电炉，功率2500Kw，频率200Hz，炉衬材料 为石英砂(干打料）； C、 取样化验合格后，出铁到铁水包并在出铁过程中进行第一次孕育；第一次孕育时，孕 育剂为75#硅铁，粒度10?20mm，加入量控制在2?3kg/t铁水。
[0015] (3)浇注成型： A、 将铁水包吊至铸铁机进行浇铸成型，并进行第二次孕育；第二次孕育时，孕育剂为硅 钡合金，粒度〇. 2?0. 8mm，在铸铁机铁水沟中随流加入，加入量< 2kg/t铁水，最好控制在 1?2kg/t铁水； B、 亚共晶生铁在铸铁时，为保证铸铁块断口为灰口，除需进行孕育处理外，铸铁机工艺 参数还需进行调整，铸铁前需用普通生铁进行铸铁将铸铁模预热至200?300°C，铸铁模喷 浆厚度控制在上述铸造普通生铁时喷浆厚度的1. 8?2. 2倍，链带速度为上述铸造普通生 铁时链带速度的1/2?1/3,冷却水量为上述铸造普通生铁时冷却水量的1/2?2/3。
[0016] 普通铸铁方法生产此类低碳、低硅生铁块组织有60%以上为渗碳体，图1、2所示， 其断口为白口；且石墨形态为粗大块片状石墨+过冷石墨。本生产方法为取得灰口组织，在 铸铁时进行孕育处理，即上述的两次孕育处理过程。
[0017] 本生产方法所得亚共晶铸造生铁与常规高炉直接冶炼所得铸造生铁的成分对比 见表1。
[0018] 表1 :本生产方法与常规高炉冶炼方法所得产品的成分对比
【主权项】
1. 一种亚共晶铸造生铁的生产方法，其特征在于，所述生铁的化学成分质量分数为：c 3. 400% ?4. 000%、Si 彡 0· 600%、Mn 彡 0· 100%、P 彡 0· 040%、S 彡 0· 030%、Ti 彡 0· 040%，所 述生产方法包括如下工序： (1) 高炉冶炼：以高碱烧结矿65?70wt%、球团30?35wt%为原料，所述高碱烧结矿 的碱度为1. 90?2. 00 ;冶炼过程控制Si含量彡0. 50wt%，控制炉渣二元碱度馬为1. 15? 1. 20 ； (2) 电炉熔炼：采用高炉铁水加废钢方法，利用电炉升温熔炼；出铁时进行第一次孕育 处理，孕育剂加入量控制在2?3kg/t铁水； (3) 浇注成型：浇注过程中随铁流加入孕育剂进行第二次孕育处理，孕育剂加入量 < 2kg/t 铁水。
2. 根据权利要求1所述的一种亚共晶铸造生铁的生产方法，其特征在于，所述步骤（1) 高炉冶炼工序：控制出炉铁水中Si含量为0· 20?0· 50wt%，S < 0· 03wt%，Ti < 0· 04wt%， Mn < 0· 10wt%，P < 0· 04wt%。
3. 根据权利要求I所述的一种亚共晶铸造生铁的生产方法，其特征在于：所述步骤（2) 电炉熔炼工序，孕育剂为75#硅铁。
4. 根据权利要求1所述的一种亚共晶铸造生铁的生产方法，其特征在于：所述步骤（3) 浇注成型工序，孕育剂为硅钡合金。
5. 根据权利要求1所述的一种亚共晶铸造生铁的生产方法，其特征在于：所述步骤（3) 浇注成型工序，孕育剂加入量为1?2kg/t铁水。
6. 根据权利要求1 一 5任意一项所述的一种亚共晶铸造生铁的生产方法，其特征在于， 所述步骤（3)浇注成型工序：采用铸铁机铸铁；所述铸铁机在铸铁前需用普通生铁进行铸 铁，以将铸铁模预热至200?300°C ;铸铁机的铸铁模喷浆厚度控制在铸造普通生铁时喷浆 厚度的1. 8?2. 2倍，链带速度为铸造普通生铁时链带速度的1/2?1/3,冷却水量为铸造 普通生铁时冷却水量的1/2?2/3。
【专利摘要】本发明公开了亚共晶铸造生铁的生产方法，其特征在于，所述生铁的化学成分质量分数为：C？3.400%～4.000%、Si≤0.600%、Mn≤0.100%、P≤0.040%、S≤0.030%、Ti≤0.040%，所述生产方法包括如下工序：（1）高炉冶炼：以高碱烧结矿65～70wt%、球团30～35wt%为原料，所述高碱烧结矿的碱度为1.90～2.00；冶炼过程控制Si含量≤0.50wt%，控制炉渣二元碱度R2为1.15～1.20；（2）电炉熔炼：采用高炉铁水加废钢方法，利用电炉升温熔炼；出铁时进行第一次孕育处理，孕育剂加入量控制在2～3kg/t铁水；（3）浇注成型：浇注过程中随铁流加入孕育剂进行第二次孕育处理，孕育剂加入量≤2kg/t铁水。本方法在利用系数、合格率、热风温度等方面均有提高，而且综合焦比明显下降；解决了铸造行业粗大石墨遗传性的问题。
【IPC分类】B22D3-00, C21C1-08, C22C37-00, C22C37-10, C21B5-00, B22D1-00
【公开号】CN104561409
【申请号】CN201410846224
【发明人】白居秉, 刘武成, 白树良, 李建民, 韩刚, 苗学兵
【申请人】河北龙凤山铸业有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月31日