[发明专利]一种球墨铸铁的生产方法及生产装置

说明书

技术领域

本发明涉及金属熔炼技术领域，尤其涉及一种球墨铸铁的生产方法及生产装置。

背景技术

球墨铸铁是20世纪50年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢。球墨铸铁是指铁液通过球化处理和孕育处理后，碳以球状石墨析出的一种铸铁。球墨铸铁的微观组织以球状石墨为主，有效地提高了铸铁的机械性能，尤其是提高了塑性和韧性。由于球墨铸铁具有优良的机械性能，其被成功用于铸造一些受力复杂，强度、韧性和耐磨性要求较高的零件。

球墨铸铁的生产过程主要包括以下环节：熔炼铁液、球化处理、孕育处理、炉前检查、浇注铸件等，在上述环节中，熔炼铁液是球墨铸铁生产过程的关键环节之一。而熔炼铁液采用的原料及设备对生产的球墨铸铁的力学性能会产生很大影响。

现有技术中一般采用图1所示的冲天炉熔炼铁液，冲天炉炉缸（21）的深度为240mm，熔化区（19）的面积为0.38m²，过热区（20）的高度为1.36m~1.46m，炉膛直径为700mm，炉缸深度是指炉底上表面中心至进风管中心的距离。在具有上述结构的冲天炉中熔炼铁液，金属炉料与焦炭的接触面积较小，接触时间较短，则铁水中含碳量较少，球化处理后球墨铸铁中的石墨球的数量较少；同时目前生产球墨铸铁采用的原料通常为铸造生铁，生铁中粗大的石墨结和石墨片具有较强的遗传效应，从而影响球墨铸铁基体组织中石墨球的形态，最终影响球墨铸铁的力学性能。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种力学性能较好的球墨铸铁的生产方法。

有鉴于此，本发明提供了一种球墨铸铁的生产方法，包括以下步骤：

a）将金属炉料置于冲天炉中熔炼成铁水，流入前炉，所述金属炉料为碳素钢废铁，所述冲天炉具有曲线炉膛、深度为90mm~140mm的炉缸和高度为1.48m~1.58m的过热区；

b）在前炉出铁槽上方设置漏斗，将石墨化石油焦增碳剂置于漏斗中，前炉中的铁水与漏斗中的石墨化石油焦增碳剂流入感应电炉中，再次进行熔炼；

c）将步骤b）得到的铁水依次进行球化处理、孕育处理和浇注，得到球墨铸铁。

优选的，步骤a）中所述金属炉料还包括球墨铸铁回炉料。

优选的，所述冲天炉为热风碱性冲天炉。

优选的，所述步骤b）具体为：

b1）在前炉出铁槽上方100mm~150mm处设置漏斗，漏斗的下面设置流量控制开关，将石墨化石油焦增碳剂置于漏斗中，前炉铁水达到前炉容量的2/3~9/10时，打开出液口前的堵头，铁水从出液口流经出铁槽，打开漏斗下的流量控制开关，漏斗里的石墨化石油焦增碳剂落到出铁槽的铁水中随铁水流入感应电炉中；

b2）在感应电炉中加入硅铁和锰铁，并用CaC脱硫，随后将珍珠岩覆盖在铁水表面，感应电炉升温至1500℃~1600℃，再次进行熔炼。

优选的，所述球化处理具体为：将球化剂置于铁水处理包底部，并用硅铁、钢板和珍珠岩覆盖在上述球化剂表面，将步骤b）得到的铁水冲入铁水处理包，进行球化处理。

优选的，所述球化剂的质量为步骤b）得到的铁水质量的1.1%~1.5%。

优选的，所述球化剂为FeSiMg₅RE₁。

优选的，其特征在于，所述FeSiMg₅RE₁的粒度为10mm~25mm。

本发明还提供了一种生产球墨铸铁的装置，包括冲天炉和感应电炉，所述冲天炉的炉膛包括用于放置炉缸的下段和设置在所述下段顶部的过热区；所述炉膛的内壁为曲面，所述炉缸的深度为90mm~140mm，所述过热区的高度为1.48m~1.58m；所述冲天炉的前炉的出铁槽顶部上方设置有漏斗。

与现有技术相比，一方面，本发明采用的金属炉料为碳素钢废铁，碳素钢废铁本身组织致密，组织中不存在粗大的石墨结和石墨片，在球化处理过程中球化稳定，球化级别高，因此球墨铸铁基体组织中的石墨大多为球形；另一方面，在熔炼过程中，金属炉料在具有曲线炉膛的冲天炉中熔炼，与焦炭接触面积增大，使金属炉料熔化时吸收焦炭中更多的碳；铁水经过冲天炉的过热区，过热区高度的提高，增加了铁水和焦炭的接触时间，使铁水中的含碳量增加；随后铁水进入前炉，本发明在前炉出铁槽的上方设置了漏斗，漏斗中添加了石墨化石油焦增碳剂，石墨化石油焦增碳剂流入铁水中，进一步增加了铁水中的含碳量。