[发明专利]一种原铁水碳当量的控制方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种原铁水碳当量的控制方法及应用，属于铸铁合金技术领域。

背景技术

炼铁所用的铁矿粉来源十分复杂，铁矿粉中含有许多微量元素根本无法控制，造成生铁中微量元素含量呈多变性。碳当量不仅与C、Si含量有关，还与Mn、S、P以及其它微量元素有关，但这些微量元素铸造过程中产生遗传性影响，致使配料时无法准确控制碳当量，导致质量波动大。阻碍石墨化元素如Mn、Cr、V、Mo、Cr等会使碳当量减少，促进石墨化元素如S、P、Al、Cu、Ni等会使碳当量增加。微量元素对碳当量影响复杂，因此，一般铸造生产过程中计算碳当量只考虑C、Si的作用，忽略Mn、S、P以及其它微量元素的影响，采用CE＝C+i/3Si来计算碳当量(其中C、Si表示样品中C、Si的百分含量)。

球墨铸铁碳当量的选择对铸件的质量起着至关重要的作用。其它条件相同时，碳当量对铸铁金相组织、铸造性能和机械性能有决定性影响，生产中通常将铁水碳当量控制在共晶点附近，以获得优质铸件。因此，如何精准的控制球铁的碳当量尤为重要。

生产过程一般采用光谱仪和高频红外碳硫分析仪作为主要的炉前铁水成分检测手段，虽然使用两种设备检测原铁水含碳量结果相近，但同一铁水经过球化处理后，取样使用以上两种设备分别检测，得到的结果却相差非常大(见表1)。

表1  不同方法检测铁水球化前后C、Si的含量

由表看出：光谱分析与高频红外碳硫分析仪检验结果，原铁水的碳都比球铁中的碳高，且接近白口定碳结果。当原铁水含碳量控制在3.8％～4.0％，使用光谱仪检测球化处理后的铁水含碳量一般在3.5％～3.6％之间波动，而采用高频红外碳硫分析仪检测球铁含碳量波动范围却在3.9％～4.0％和3.5％～3.6％。不同方法对球化后铁水的含碳量检测波动较大，球铁碳当量的计算较难确定

由于球化后铁水的含碳量检测波动大，碳当量难以确定。长期以来国内外生产球铁，碳当量控制只以光谱仪分析的球化后铁水的值为依据，以及上炉前的经验来对碳当量进行近似判断，但在实际生产中，这种方法需铁水球化后才能确认并判定铁水是否合格，铁水碳当量的控制方法严重滞后，造成铸件缩松废品率波动很大，有时不合格率高达30％，不合格的球铁需重新回炉，直接导致生产成本增加，因此该碳当量控制方法具有滞后性和不科学性。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明提供一种原铁水碳当量的控制方法及应用，用于准确快速调整原铁水碳当量至共晶点，有效提高球化后铁水的合格率，避免球铁回炉，降低生产成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该铸铁碳当量精确值的计算方法，其特征在于，采用如下步骤：

采用铸铁球化剂成分为：Si：42％-44％，Mg：6％-8％，Ca：2％-3％，Re：2％-4％，A1：0.5％-1％，Ba：0.5％-1.5％，其余为Fe以及其他微量元素。计算碳当量过程只考虑C、Si元素含量，忽略不稳定含量的微量元素对碳当量的影响。

基于原铁水中含硫量与铁水温度等为可控的因素，铁水处理剂加入量为定量，即Si含量变化为定值ΔSi，为通过控制原铁水碳当量CE1提供了基本条件。根据原铁水C、Si值计算碳当量CE2，即C+Si/3，球化前后光谱分析的Si含量变化值为ΔSi，球铁碳当量CE＝C+(Si+ΔSi)/3＝CE2+ΔSi/3，由此得出原铁水碳当量的理论计算值CE2＝CE-ΔSi/3，控制原铁水碳当量检测值CE1在4.6-4.7％范围内，即在理论值CE2左右，有效地调整原铁水碳当量至共晶点，从而得到合格球化铁水，避免球铁回炉，有效降低生产成本。

一种原铁水碳当量的控制方法，其步骤如下：

a.根据所需球铁碳当量理论值CE，铁水处理剂加入量为定量，即Si含量变化为定值ΔSi，根据CE2＝CE-ΔSi/3计算得到原铁水碳当量的理论值；

b.采用光谱分析或高频红外碳硫分析仪检验原铁水中C、Si百分含量，得到原铁水碳当量检测值CE1，CE1＝C+Si/3，通过控制原铁水C、Si百分含量，使CE1≈CE2，由此实现对其碳当量的的有效控制。

通过大量的实验分析得出，铸件重量在10kg-300kg时，原铁水CE1应控制在4.38-4.48％之间，完全解决了材料配比不同而导致的缩松问题，最终选定合适的原铁水CE1控制范围为4.38-4.48％，利用本计算方法可有效控制原铁水碳当量，从而实现通过原铁水碳当量CE1来控制球铁生产碳当量CE的技术。

实施例