[发明专利]一种高碳铬铁合金的浇铸成型工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铬铁合金生产技术，具体为一种高碳铬铁合金的浇铸成型工艺。

背景技术

铁合金是一个传统的原料型基础工业，是钢铁工业的重要组成部分。铬是重要的战略物资之一，由于它具有质硬、耐磨、耐高温、抗腐蚀等特性，在冶金工业、耐火材料和化学工业中得到了广泛的应用。

在冶金工业上，铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。铬铁合金作为冶炼钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢，如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等。金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。这些特种钢和特种合金是航空、宇航、汽车、造船，以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。

铬铁合金的冶炼工艺路线是，利用电炉法生产高碳铬铁的埋弧还原电炉容量为5000～45000kvA。用自焙电极。炉衬用碳质或镁质耐火材料的敞口式或封闭式电炉。铬铁的含铬量由入炉铬矿的Cr₂O₃：FeO值决定。铬矿、焦炭与硅石(有时还加石灰石)按计算比例混匀后加入炉内还原。合金与炉渣定时从炉内排出。合金铸入锭模；或粒化成小于15mm的颗粒，供生产硅铬合金用。炉渣送渣场。

但因铬铁合金是一种中间金属产品，绝大部分用作再次熔炼金属的原料，所以在使用及运输时有一定的形状要求（由诸如厂商、用户、物料性能及经济价值等决定）。目前，所有的生产厂家采用传统锭模浇铸工艺，其流程为：首先将烧好的铁水通过炉眼（出铁口）经铁水槽浇灌入铁水包内，其次用行车将铁水包吊起，利用密度将渣铁分离，将包内铁水倒装入锭模即可，最后待静冷后，即可将铸好的模块送入粉碎车间进行破碎、筛分，而后装袋、出售。这是因其本身脆性所决定的必然的常规工序。在这些过程中有7-10%的铬铁合金变成了金属粉末，需要再回炉重熔，这是一个很大的消耗或损失，且在破碎的过程中消耗许多的人力、物力，且生产效率低，污染大、劳动条件极差。产生此现象的主要原因是合金金属的脆性决定的。目前从国内外资料检索来看，尚未发现有人在做铬铁合金的粒化与成型工作。中国的铬铁合金产量约为近千万吨，仅此一道工序，每年将占用大量的人力资源、且其工业粉尘对人体也是非常有害的，而且手工破碎与筛分的效率也是很低的。所以若能成功进行铬铁合金的机械化粒化生产，将是铁合金行业的一大突破，所带来的经济效益将是巨大的。

现有技术中，一种金属锰或锰合金的凝固粒化成型工艺，方案是将原料的熔化，将熔化后的金属液浇模，金属液在浇模前经过电磁场搅拌处理。故在其结晶凝固时，可采用磁场搅拌结晶的方法，使其晶粒不能长大成树枝状晶，使其晶粒的取向有规律性，使第二类内应力减至最小而不会引起自然开裂。

在磁场搅拌下，在浇铸温度的条件下，磁力使正在凝固的金属液产生涡流运动，或者说使金属液的流动至少产生紊流效应，打碎了枝晶，获得规则的结晶结构。

但是该方法限于电磁搅拌设备的复杂性和加工规模，在大规模的铬铁合金生产中难以推广应用，需要找出一种简单易行的铬铁合金加工技术。

发明内容

本发明为了解决铬铁合金在破碎过程中颗粒度不均匀且粉末较多的技术问题，提供了一种高碳铬铁合金的浇铸成型工艺。

本发明的技术方案是，一种高碳铬铁合金的浇铸成型工艺，其特征是

将纯铁棒切削加工成长度约3～5mm，直径不超过1mm的纤维状物,金属钨切削成4-8mm长，直径不超过1mm的金属钨纤维丝，共同作为粒化剂，

首先熔融的合金液导入到中间包中，静置1-2分钟，待渣沉淀后，再浇合金液入模，入模后，加入金属纤维混合物，铁丝和钨丝的质量比例为1:3，

将金属纤维混合物加入到铬铁合金液中，温度为1560摄氏度时，加入量为每吨2-4公斤，使用螺旋桨叶片搅拌并自然冷却到1230摄氏度，再加入3-8公斤的金属纤维混合物，继续搅拌冷却到1150摄氏度再加入3-4公斤金属纤维混合物，再搅拌1分钟后自然冷却即可，金属纤维在搅拌过程中逐渐均匀分散悬浮在合金液中，冷却后得到铬铁合金。

在铁合金液冷却过程中，铁丝和金属钨丝在其中起到了一种应力均衡分布的作用，使其晶粒不能长大成树枝状晶，晶粒成长的取向有规律性，使第二类内应力减至最小而不会引起自然开裂。