專利名稱：短流程熔煉的強化復合二次孕育工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及鑄造技術領域，具體涉及一種短流程熔煉的強化復合二次孕育工藝。
背景技術：
鑄造行業是公認的排污和耗能大戶，鑄造行業耗能占機械工業總耗能的25 30%。鑄造行業也是污染大戶，其排污總量占機械行業的60%以上，而沖天爐的排污又是鑄造行業排污的老大，占鑄造排污總量的60%以上。據統計，我國每生產It合格鑄件，大約要排放粉塵50kg，廢氣1000 2000m3，廢砂I. 3 I. 5t，廢渣300kg。而發達國家生產I噸合格鑄件的三廢排放量不到我國的1/10，能耗為國外的約270%。鑄造行業的排污和耗能，特別是沖天爐對環境的污染早已是國家、行業和社會所關注的，社會的發展不容如此的落后狀態繼續，公司決策層預見國家對鑄造行業排污和耗能整治勢在必行。著為鑄造廠家重視這一工作，并在減排節能上做出實質性的工作，能否大幅度將排污降下來是我們的責任，也是企業今后能否生存的關鍵。鑄鐵的鑄態機械性能是由金相組織所決定，而鑄鐵的金相組織又是由化學成分、鑄型特征和處理工藝所決定。鑄鐵金相組織的組成和特性有著明顯的遺傳性，這種遺傳性具體表現是入爐前鐵錠的金相組織特性，將對出爐后金屬的晶粒有著明顯的影響，即入爐前鐵錠金相組織粗大，出爐后金屬的晶粒也有著粗大的傾向，金屬液體在爐內長時間保溫和升溫，也會造成鐵液出爐凝固后金屬晶粒產生粗大傾向，這種遺傳現象會在鐵液經過冷卻凝固、和晶粒很細化的廢鋼以及晶粒比較細化的回爐鐵再熔化的過程中減弱甚至消除。而過去傳統的加料順序是先將廢鋼、回爐鐵入爐，進行升溫熔化后，再加入高爐鐵液，通過若干次的工藝試驗都表明這種加料順序由于廢鋼、回爐鐵熔化后的鐵液在爐內升溫和保溫時間的延長，其細小晶粒的特性被破壞的傾向加大，增加了鐵液冷卻凝固晶粒粗大的傾向。如何克服晶粒和石墨長度的粗大，使短流程鑄造工藝生產中小型柴油機缸體、缸蓋等高牌號復雜鑄件，是人們最為關注的技術關鍵，是短流程鑄造工藝能獲得更廣泛應用的關鍵。另 夕卜，對短流程熔煉和常規沖天爐熔煉、中頻爐熔煉鐵液狀態進行了比較研究，短流程熔煉有增大孕育前鐵液過冷傾向的趨勢，我們對鐵液狀態的影響與鐵材的原始狀態、爐料配比、力口料順序、成分波動、過熱溫度和保溫時間等因素的影響存在交互作用進行了大量的科研攻關。雖然，改變了加料順序，鐵液原始狀態的晶粒粗大的現象得到了一定的克服，但繼續在爐內保溫、升溫，隨著保溫時間的延長，晶粒大小的動態，隨著鐵液在爐保溫時間的加長，其晶粒粗大的傾向也在加大，仍然不能完全克服問題所在。
發明內容
針對上述技術問題，本發明的目的是提供一種短流程熔煉的強化復合二次孕育工藝。本發明克服了高爐鐵液在在爐內保溫及升溫過程中，鐵水晶有粒大的傾向，有利于提高鐵水質量的優勢。實現本發明目的的技術方案如下
短流程熔煉的強化復合二次孕育工藝，包括以下步驟短流程熔煉的強化復合二次孕育工藝，在鐵水升到出爐溫度后，向中頻爐內加入錳鐵以及硅鈣鋇孕育劑，對鐵水進行首次復合孕育；鐵水出爐后，再向鐵水包內加入硅鈣鋇孕育劑對鐵水進行二次孕育，或者在澆注時將硅鈣鋇孕育劑在鐵水包水嘴處均勻地隨鐵水流在進入鑄模型腔時進行隨流孕育。當鐵水升溫至出爐溫度后，在中頻電爐內對鐵水進行首次復合孕育時，加入錳鐵的量占入爐熔化總量0. 6-0. 8%，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量0. 15-0. 25%。對鐵水進行二次孕育或者隨流孕育時，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量
0.15-0. 25%。硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為3-8mm;隨流孕育時，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為l-3mm。 采用了上述方案，因此，本發明在鐵水升到出爐溫度后，向中頻爐內加入錳鐵以及硅鈣鋇孕育劑，對鐵水進行首次孕育；鐵水出爐后，再向鐵水包內加入硅鈣鋇孕育劑對鐵水進行二次孕育，或者在澆注時將硅鈣鋇孕育劑均勻地隨鐵水在進入鑄模型腔時進行隨流孕育。這種通過強化復合二次孕育工藝達到進一步細化晶粒、延長衰退時間，滿足鐵液在包內和在澆注進鑄模型腔后，鐵液在凝固后所需要細化晶粒的要求，克服了高爐鐵液晶粒粗大的這一遺傳特性，達到非常理想的金相組織和機械性能。綜上所述，合理的加料順序是短流程熔煉工藝獲得細化晶粒的基礎條件，而強化復合孕育工藝處理是克服晶粒粗大遺傳性、并保持最佳孕育狀態的最佳手段，從而達到克服金相組織粗大的遺傳特性，保證鐵水凝固后晶粒細化的目的。另外，本發明的短流程熔煉工藝中使用中頻爐進行熔煉，淘汰了沖天爐，鑄件生產過程中，沖天爐產生的大量污染物也隨之徹底消失。短流程工藝不僅利用了高爐鐵液中的大部分熱能，從而節約了熔化生鐵錠所需的電能，以及部分鐵液過熱所需的電能，又由于沖天爐和中頻電爐中熔化生鐵的物理機理所決定，可以大大節約鐵液過熱時的能源消耗，減少了生產成本、提高了經濟效益。下面結合具體實施方式
對本發明作進一步說明。
具體實施例方式實施方式一本發明的短流程熔煉的強化復合二次孕育工藝，在鐵水升到出爐溫度后，向中頻爐內加入錳鐵以及硅鈣鋇孕育劑，對鐵水進行首次復合孕育；鐵水出爐后，再向鐵水包內加入硅鈣鋇孕育劑對鐵水進行二次孕育，或者在澆注時將硅鈣鋇孕育劑在鐵水包水嘴處均勻地隨鐵水流在進入鑄模型腔時進行隨流孕育。對鐵水進行首次孕育時，加入錳鐵的量占入爐熔化總量0.6%，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量0. 15%。對鐵水進行二次孕育或者隨流孕育時，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量0. 15%。更進一步地，二次孕育時，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為3-8mm ;隨流孕育時，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為l_3mm。實施方式二在鐵水升到出爐溫度后，向中頻爐內加入錳鐵以及硅鈣鋇孕育劑，對鐵水進行首次復合孕育；鐵水出爐后，再向鐵水包內加入硅鈣鋇孕育劑對鐵水進行二次孕育，或者在澆注時將硅鈣鋇孕育劑在鐵水包水嘴處均勻地隨鐵水流進入模具型腔進行隨流孕育。對鐵水進行首次孕育時，加入錳鐵的量占入爐熔化總量0. 7%，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量0. 2%。對鐵水進行二次孕育或者隨流孕育時，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量
0.2%。更進一步地，二次孕育時，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為3-8_ ;隨流孕育時，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為l_3mm。實施方式三在鐵水升到出爐溫度1500°C后，向中頻爐內加入錳鐵以及硅鈣鋇孕育劑，對鐵水進行首次復合孕育；鐵水出爐后，再向鐵水包內加入硅鈣鋇孕育劑對鐵水進行二次孕育，或者在澆注時將硅鈣鋇孕育劑均勻在鐵水包水嘴處均勻地隨鐵水流在進入鑄模型腔時進行隨流孕育，對鐵水進行首次孕育時，加入錳鐵的量占入爐熔化總量0. 8%，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量0. 25%。對鐵水進行二次孕育或者隨流孕育時，加入硅鈣鋇孕育劑的量 占入爐熔化總量0. 25%。更進一步地，二次孕育時，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為3-8_ ;隨流孕育時,硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為l_3mm。采用采用強化復合二次孕育工藝進一步細化晶粒，攻克了短流程鑄造工藝生產中小型柴油機缸體、缸蓋等高牌號復雜鑄件的工藝難點，開創了短流程鑄造工藝生產中小型柴油機缸體、缸蓋的先河。另外，使用“短流程熔煉生產鑄鐵件工藝”后，可以為企業帶來巨大的環境效益、節能效益和較好的經濟效益。I、環境效益短流程熔煉鐵液工藝項目使用后，將徹底消除了由沖天爐熔煉所產生的污染，發生的排污量將不復存在，每年常常為排污所增加的支出和煩惱將不復存在，短流程熔煉鐵液工藝的環境效益是十分巨大的。2、能源效益短流程熔煉鐵液工藝是利用了高爐鐵液的潛能，且利用高效率中頻電爐熔煉，能夠大幅度節約能源。對比分析如下(I)中頻電爐熔煉比沖天爐熔煉能源利用率大幅度提高生鐵錠熔化分為熔化、過熱(升溫)兩大階段。生鐵錠和鐵液在沖天爐中升溫的方式是接觸吸熱升溫，而在中頻電爐中是電磁渦流在鐵錠、鐵液內部產生熱量升溫，因而產生了巨大的吸熱效率差異。①將生鐵錠從常溫升溫熔化溫度，中頻電爐的能源利用率比沖天爐高10% ；②鐵液在沖天爐中過熱的熱效率約7%，而鐵液在中頻電爐中過熱的熱效率約為72%，凈高出60%。( 2 )短流程熔煉鐵液工藝利用了高爐鐵液的潛能，從而大幅度節約了能源。3、經濟效益實施短流程熔煉工藝，能夠節約多種成本，同時又提高了生產效率，提高經濟效益效果顯著。
權利要求
1.短流程熔煉的強化復合二次孕育工藝，其特征在于在鐵水升到出爐溫度后，向中頻爐內加入錳鐵以及硅鈣鋇孕育劑，對鐵水進行首次復合孕育；鐵水出爐后，再向鐵水包內加入硅鈣鋇孕育劑對鐵水進行二次孕育，或者在澆注時將硅鈣鋇孕育劑在鐵水包水嘴處均勻地隨鐵水流在進入鑄模型腔時進行隨流孕育。
2.根據權利要求I所述短流程熔煉的強化復合二次孕育工藝，其特征在于，當鐵水升溫至出爐溫度后，在中頻電爐內對鐵水進行首次復合孕育時，加入錳鐵的量占入爐熔化總量0. 6-0. 8%，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量0. 15-0. 25%。
3.根據權利要求I所述短流程熔煉的強化復合二次孕育工藝，其特征在于，對鐵水進行二次孕育或者隨流孕育時，加入硅鈣鋇孕育劑的量占入爐熔化總量0. 15-0. 25%。
4.根據權利要求I所述短流程熔煉鐵液的工藝，其特征在于，二次孕育時，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為3-8mm ;隨流孕育時，硅鈣鋇孕育劑顆粒的直徑為l_3mm。
全文摘要
本發明公開了一種短流程熔煉的強化復合二次孕育工藝熔煉鐵液的工藝，包括步驟1，先將高爐鐵液加入到中頻爐內后升溫；步驟2，再將廢鋼、回爐鐵入爐進行升溫，與鐵液一熔煉得到鐵水；步驟3，在鐵水升到出爐溫度后，向中頻爐內加入錳鐵以及硅鈣鋇孕育劑，對鐵水進行首次孕育；鐵水出爐后，再向鐵水包內加入硅鈣鋇孕育劑對鐵水進行二次孕育，或者在澆注時將硅鈣鋇孕育劑在鐵水包水嘴處均勻地隨鐵水流在進入鑄模型腔時進行“隨流孕育”。本發明克服了高爐鐵液冷卻凝固后晶粒粗大的遺傳特性，結束了短流程熔煉生產工藝只可以生產低牌號鑄鐵件的歷吏，使這一傳統工藝也能生產如中小型柴油機高牌號復雜鑄鐵件了，有利于提高經濟效益、提高鐵水質量以及具有節能減排的優勢。
文檔編號B22D1/00GK102776433SQ201210237799
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月10日 優先權日2012年7月10日
發明者祁國勤 申請人:常州常瑞天力動力機械有限公司