[发明专利]一种采用重熔炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼行业，具体属于冶炼净化工艺生产铸铁的范畴。 

背景技术

2012年中国铸铁件产量约为3500万吨，约3000家铸铁企业，近万台感应炉。感应炉从用电的工作频率上分工频炉、中频炉、高频炉，以炉衬分为碱性炉与酸性炉，以用途上分冶炼炉、重熔炉、保温炉。冶炼感应炉指主要通过氧化与还原的化学反应及吹气清除杂质并升温的电炉，设备包含顶底吹气功能。重熔感应炉指主要通过重新熔化的物理过程达到目的的电炉。现在中国铸铁业及铸钢业最常用的是酸性、中频、重熔感应炉，在中国有近万台重熔感应炉。 

传统重熔感应炉以杂质含量低的含铁原料，通过重熔及增碳工艺生产铸铁。常用的含铁原料主要有铸造生铁、球墨生铁、优质废钢等。为了制造风电铸件、核电铸件，大断面、有低温冲击韧度和疲劳性能要求的球铁铸件等高端铸件，还必须使用杂质含量更低的高纯生铁。 

有时为了提高铸铁的性能，如耐磨、强度、韧性、高低温性等，根据不同牌号的铸铁可能还需要添加一些贵重金属和其他合金元素等纯度较高的元素辅料，如硅铁、锰铁、铬铁、纯镍、纯铜、锡锭、钼铁、硼铁、钒铁、钛铁、纯锑等，生成合金铸铁。传统感应炉重熔工艺生产高牌号铸铁，需要严格控制原料中非铁元素及化合物的含量，如：P、S、Mn、Ti、Si、Cr、V、Mo、Sn、Sb、Pb、Bi、Te、As、B、Al、O、N、H等。在熔炼过程中，铁液与砂粒、铁锈、炉衬、包衬、焦炭灰分、空气等原料及炉体中的杂质相互接触、碰撞、化合，生成氧化物、硫化物等夹杂物，如果没有得到很好的清除，就会保留在铸件内部或铸件表面，形成夹渣。虽然非金属夹杂物在铸铁中的总含量很小，约为0.01%（W），但如果可以使较大颗粒的夹杂物数量大幅度减少，气体含量大幅度下降，会提高铸件致密度，降低偏析、缩松、裂纹等出现的概率，如＞10um的夹杂物易产生疲劳裂纹，能使铸件的疲劳强度下降60～80%，对承受交变载荷的铸件极为不利。在熔炼过程中炉渣是自然形成的，一般不使用人工添加的炉渣，上浮的夹杂物不易被炉渣充分吸收。熔炼过程中高温铁液因为没有炉渣覆盖易吸入大气，通过脱氧剂等清除铁液中O₂、N₂、H₂气体后易再次吸入大气，并易再次形成夹杂物。 

传统感应炉重熔工艺以重新熔化的物理过程为基础，很难清除含铁原料、辅料存在的及生产过程中生成的各种杂质，很难降低低熔点元素、高熔点元素、易氧化元素、夹杂物及气体的数量及危害。生产高牌号铸铁的常规途径是选择纯度更高的含铁原料及辅料，目前传统铸铁业没有更为有效的方法解决上述问题。 

发明内容

本发明提供一种采用重熔炉吹气冶炼和净化生产铸铁的方法，该方法适用用于传统重熔感应炉工艺生产铸铁的工厂，在保留感应炉设备的基础上改造及加装吹气功能，降低新设备投入的费用，部分调整工艺达到吹气净化或/和氧化还原生产铸铁，能相对提高含铁原料及辅料的纯度，扩大铸铁原料的使用范围，降低原料的成本，同时有效的清除原料及生产中产生的夹杂物及气体，提高铸铁的牌号及降低贵重金属的添加数量。 

本发明还提供实施上述方法的设备。 

本发明的技术方案包括以下工序： 装料配料期，在有吹气功能的炉体中添加含铁原料及辅料；-1熔化期，升温，造渣；吹气净化及还原期，对熔体吹入气体，造还原渣；碳化铁或石墨化。