一种应用于感应炉铸造的自热含碳球/块的制作方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属于铸造领域，设及一种应用于感应炉铸造的自热含碳球/块。 技术背景：
[0002] 随着工业化程度日益提高，废钢作为铸造原料的作用日益增强，但大量的廉价"铁 屑"因为成分波动大而难W被用于铸造生产，资源浪费严重。优质废钢虽然性质优良，但价 格较高。现有技术已经可W将铁屑作为铸造原料，但由于铁屑成分复杂，烙炼出的铁水质量 波动大，故只能将其与优质废钢共用来降低铁水的质量波动。
[0003] 中国发明专利CN1818085A公开了一种利用废娃铁、铺铁屑烙炼铸铁的工艺方法； 将废娃铁屑和废铺铁屑与水玻璃、电石渣、水泥等按一定配比经粉碎、筛选、添加辅料、混 和、压块、风干等工艺方法制成干块料。再将上述干块料按一定比例送入烙炼炉中按常规炼 铁工艺烙炼铁水。
[0004] 中国发明专利CN101892415B公开了一种利用废铁屑废钢生产铸件的方法；在感 应电炉底部铺设一层铁屑，并加注炉底增碳剂；再加入回炉料，用铁屑填充缝隙，然后加入 废钢，再用铁屑填充废钢之间的缝隙。
[0005] 中国发明专利CN102134625A公开了一种利用中频电炉烙炼铁屑压块生产铸件的 方法。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。该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，并按顺序加入中频 电炉内烙炼。
[0006] 本发明提供了一种含铁屑（颗粒或薄片）的自热含碳球/块，可W直接用于感应 炉铸造。自热含碳球/块烙炼产生的铁水质量稳定，可W显著提高铁屑利用价值和铸件质 量。
[0007] 本发明与现有铁屑利用技术的差别主要体现在：
[000引 （1)原料。现有技术W铁屑或废钢作为原料，而本发明使用铁矿石、固体碳和铁屑 作为原料，摆脱了对铸造生铁、废钢等优质金属炉料的依赖；
[0009] (2)铁水质量。现有技术可W将铁屑用于铸造生产，但不能从根本上消除铁屑成分 波动对铁水质量的影响。本发明采用将铁矿石和铁屑混匀制备球/块，混匀工序本身就能 降低铁屑成分波动，且铁矿石还原、烙化产生的铁水比较纯净，可通过稀释作用进一步降低 铁水的成分波动，提高铁水质量；
[0010] (3)铁水收得率。铁屑堆密度小、比表面积大。烙炼过程中炙热的铁屑表面容易 与氧气接触而氧化，形成大量含铁炉渣、降低铁水收得率。而本发明将破碎后的铁屑包裹于 球/块内部，可W降低铁屑与氧气的接触机率。且球/块内部的固体碳可使炉膛内部形成 还原性气氛，最大限度地减少铁屑氧化现象，从而提高铁水收得率；
[0011] (4)有害元素。铁屑成分复杂，S、P等有害元素含量高。将破碎后的铁屑压制成高 密度球/块，有利于强化有害元素与碳酸巧之间的相互作用，进而强化脱除反应。将铁屑碎 片与碳酸巧等S、p脱除剂充分混匀造块，可W获得比现有的散装铁屑和铁屑压块更高的S、 P脱除率，降低铸件中的有害元素含量。
[0012] 含碳球/块通常被视为一种潜在的炼铁原料，可用于生产生铁，后者再做为铸造 炉料。中国发明专利CN 103805729A报道了一种利用转底炉生产低硫生铁的方法，W低品 位铁矿粉、碳质还原剂、石灰石等为原料造球，在转底炉内实现铁元素还原和渣铁分离，出 料后经过筛分、磁选等工序得到高品质珠铁。
[001引中国发明专利CN 102978385A公开了一种高炉用含碳球/块，将烧结机头电除尘 灰、高炉瓦斯泥、炉前矿槽除尘灰和无巧铭渣作为球/块组分使用，用于高炉炼铁。
[0014] 中国发明专利CN102471812B公开了一种用于制造还原铁的移动炉床炉的原料而 使用的含碳球/块，属于冶金领域。其中，球/块中Si〇2、Al2〇3、CaO和MgO的合计含量为 7~15% (质量分数，下同），MgO含量为0. 1~6%，Al2〇3/Si〇2的质量比为0. 34~0. 52， 化0/Si化的质量比为0. 25~2. 0, C含量能够保证还原铁中有1~9%的C残留。
【发明内容】
[0015] 本发明提供了一种自热含碳球/块，可在感应电炉中自主发热并为内部铁矿石还 原提供能量。自热球/块中的铁矿石和铁屑在造球前经过充分混匀，成分波动小。且铁矿 石还原烙炼出的铁水质量稳定，可W进一步消除铁屑成分差异带来的铁水质量波动，提高 铁屑利用价值。
[0016] 一种可直接用于感应电炉铸造的含碳球/块，其特征在于：将W铁屑、铁矿石、固 体碳为主要原料的球/块用于感应电炉铸造生产；球/块与金属炉料同时加入感应电炉之 中；球/块与金属炉料烙化后W铁水形式排出感应电炉；其中，铁屑质量分数25~65%，铁 矿石25~60 %，铁矿石矿石全铁品位>35 %，固体碳5~25 %，粘结剂2~15 %，碳酸巧 0. 5 ~35%。
[0017] 铁屑配加量超过40 %时，冶炼时可将烘干后的自热含碳球/块单独投入至感应炉 烙炼；铁屑成分复杂、配加量低于40%时，可将自热含碳球/块与废钢共同加入感应炉烙 炼。
[0018] 铁矿石包括含铁固体废弃物，固体碳包括煤、石油焦、兰炭、焦炭的混合物，
[0019] 所述的球\块是将原料混合并造块，炉料呈球/块状。
[0020] 本发明与现有含碳球/块的差别主要体现在：
[0021] (1)受热机理。现有的球/块主要依靠外界温度场升温，球/块本身不能发热。本 发明使用廉价铁屑和铁矿石为原料，制得的自热含碳球/块可W在感应电炉中自主发热。 烙炼过程中，球/块中的铁屑首先在感应电场中受热升温，并W热福射和热传递的方式为 临近铁矿石的还原、烙化供热。铁屑内部的受热功率如式（1)所示。
[0022] P - E ? I cos ^ = 4. 44 ? / ? / - ? cos 巧 X 10_3 (】）
[002引其中，E，为感应电势的有效值，V ;
[0024] I，废钢内部产生的感应电流，A ;
[002引 f，感应电源频率，Hz;
[0026] iK电源相位。
[0027] 可见，本发明设及的含碳球/块的还原、烙化过程和受热机理与传统产品有本质 不同；
[002引 （2)工艺设备。现有的含碳球/块主要用作竖炉、转底炉、隧道畜的原料，而本发明 可W被直接用于感应电炉；
[0029] (3)产品定位。本发明设及的自热含碳球/块可W在感应电炉中自主发热，烙炼出 的铁水质量稳定，可W直接作为铸造原料使用。而现有含碳球/块不能在感应炉中自主发 热，通常被视为一种潜在的炼铁原料，可用于生产生铁或者金属化球/块，后者再做为铸造 炉料使用。本发明与现有含碳球/块的产品定位不同。
[0030] 综上，本发明与现有含碳球/块在成分、受热机制、工艺设备W及产品定位上都不 同，是一种可W被直接用于感应炉铸造的新型炉料。
[0031] 本发明的技术方案如下：
[003引 （1)首先将固体碳、铁屑破碎至-10mm并与铁矿石、粘结剂、添加剂混匀。其中，铁 屑质量分数25~65%，铁矿