[发明专利]一种锰合金连续浇铸成型粒化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锰合金浇铸成型方法，具体是一种冶炼锰合金通过连续浇铸成型粒化的方法。

背景技术

铁合金是一个原料型基础行业，是钢铁工业的重要组成部分。锰系铁合金是其中主要的一种系列产品。锰合金无塑性，主要用作炼钢的脱氧、脱硫及合金添加剂。锰(Mn)的密度(20℃)为7.44g/cm³，熔点为1244℃。

锰的生产主要有两种方法：一是火法冶炼；二是电解法。因电解锰是细小片状或粉状，在炼钢车间加料时因运输提升等过程常引发自燃，烧毁运输皮带，所以钢厂更喜欢使用有一定粒度、强度较好的火法冶炼的锰。

因锰合金主要用作炼钢的添加原料，所以在钢的冶炼工艺上对其有一定的粒度要求。绝大多数钢厂是以10-50mm尺寸大小的颗粒为供货要求。

现有国内外铁合金厂，均采用传统的锭模浇铸后，加以破碎的工艺。其工艺是将液体锰合金浇入锭模，待冷却后进行破碎，筛分入库。在这些过程中，约有20-25%的锰合金破碎为金属粉末，需要再回炉重熔，消耗大量的能源，而且在破碎过程中消耗许多的人力和物力，生产效率低，污染大、劳动条件极差。中国锰合金产量约为近千万吨，仅此一道工序，消耗的能源是巨大的，因此若能成功地对锰合金进行机械化粒化生产，将是锰合金行业的一大改进，所带来的经济效益将是巨大的。

现有对锰合金的粒化方法中，主要存在的问题一是钢厂要求的粒化颗粒较小，不适宜用锭模浇铸的方法，否则生产率极低，还需要大量的锭模及厂地，所需锭模厂地相当于增加一个完整的铸造车间；二是因锰是脆性材料，不宜模仿钢的连铸技术，如采用结晶器凝固加拖拽的方式出铁，这样锰料会折断在结晶器内。另外如果对锰合金采用水激冷的方法来实现粒化的目的，只会使锰合金全部变成粉末，由此浇铸加破碎的工序至今仍是常规方法。

现有从国内外检索的文献资料来看，有人在铁合金的粒化工艺方面作了很多工作，但尚未发现在锰合金的粒化方面有成功的先例。公开号为101497124的一种“金属锰或锰合金的凝固粒化成型工艺”，该发明专利是发明人的前一部分工作，其发明主要是对锰液采用电磁搅拌使结晶过程有利于成型，然后进行浇铸粒化成型；本发明是前一发明专利的后续工作，也是实现前一发明专利对锰合金进一步浇铸粒化成型的后序工作。

发明内容

为了解决现有锰合金生产方法中存在的锰合金破碎粒化及粉末率高而污染环境的问题，本发明提供一种锰合金连续浇铸成型粒化方法。

本发明上述所提供的一种锰合金连续浇铸成型粒化方法，其所述方法是将冶炼成的液态锰合金出炉，由浇包在锰合金连续浇铸成型粒化设备的浇铸位置连续一次浇入动态铸型；所述动态铸型是由立壁模具与水平模具以10～15m/min的速度连续运动至浇铸位置连续组型而构成一目标尺寸的封闭型腔，浇注方法是以35～40Kg/s的流速进行连续浇铸，然后液态锰合金在连续运动的铸型中开始凝固，同时在半凝固状态位置由加压机构对锰合金施加20MPa的压力；凝固后，立壁模具与水平模具在连续运动中同时各自分离，浇铸件自行脱模落入锭包中，保温1小时后，获得目标锰合金成型粒化铸件。

在上述技术方案中，进一步的附加技术特征是：

所述加压机构的加压位置是液态锰合金浇铸后处于半凝固状态位置；其半凝固状态位置是距浇铸位置点3～5m。

所述连续浇铸成型粒化的型腔模具是由至少两个以上的相同的型腔模具构成。

所述封闭型腔的型腔闭合前，对型腔内表面喷涂石灰粉与滑石粉的混合水溶液，其石灰粉与滑石粉的质量比为7：3。

所述保温是在锭包中浇铸件重量为1～1.5吨，其温度为750℃时，进行保温。

所述目标锰合金成型粒化铸件是直径为50mm的球形时，铸型位移速度为10m/min，液态锰合金流速是40Kg/s；其每一铸型铸件重量与浇铸时间的关系式为：                                                ，其中：x为每一铸件重量，单位为公斤，y为浇铸时间，单位为秒。

所述锰合金连续浇铸成型粒化方法的连续浇铸成型粒化设备是在传动机构上连接有电机减速步进机构、模具定位导轨机架，在模具定位导轨机架上滚动连接有连续浇铸成型模具，浇铸位置后设置有加压机构；

所述传动机构是在垂直传动主轴机架的上部通过锥齿轮Ⅰ和锥齿轮Ⅱ连接有水平传动轴机架，并在水平传动轴机架上安设有链轮Ⅲ；在垂直传动主轴机架的上部通过齿轮在同一水平面设置有垂直传动轴机架Ⅰ与垂直传动轴机架Ⅱ，并在其上分别安设有链轮Ⅰ与链轮Ⅱ，且链轮Ⅰ和链轮Ⅱ大小相同，转向相反；