[发明专利]电弧炉熔炼生产铸铁气缸套的方法

说明书

本发明属于采用电弧炉熔炼生产铸铁件的方法，特别涉及一种生产铸铁气缸套的方法。

用电弧炉熔炼、离心铸造生产铸铁气缸套，现有的熔炼工艺有两种。一种是在熔炼的各个阶段均采用小功率（输入功率400KW）、高电压、小电流操作，电压一般控制在90～110伏特左右，电流不超过2000安培，此种熔炼工艺虽然可使气缸套的废品率低于5%，但熔炼时间较长（70～80分钟），电耗在900KWh/t以上。

一种是在熔炼的各个阶段均采用大功率（输入功率650KW）、低电压、大电流操作，电压一般控制在40～80伏特，电流控制在5000～6000安培，此种熔炼工艺虽然缩短了熔炼时间（30～40分钟），将电耗降至了780KWh/t左右，但离心铸造生产的气缸套内表面出现疱块或夹杂，废品率达60%以上。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改进的电弧炉熔炼生产铸铁气缸套的方法，此种方法不仅能降低电耗，使电弧炉符合规定标准，而且能保证气缸套的质量，使废品率低于3%。

本发明是这样实现的：针对气缸套的内表面疱块的性质-夹渣及夹渣形成的机理对现有低电耗工艺进行改进。根据夹渣形成的机理，现有低电耗工艺在熔炼铁水的精炼阶段也采用低电压、大电流是形成氧化渣的主要原因，这是因为电弧炉中碳精棒离液面的距离与电压成正比、与电流成反比，当电压降低，电流增大时，碳精棒离液面的距离就变小，因而掀开渣造成铁水裸露熔炼，使在高温及电弧作用下形成的〔H〕、〔O〕、〔N〕等离子大量进入铁水中，形成FeO、Fe₂O₂、SiO₂、CaO、Na₂O等氧化物，此外，快速熔炼造成的未熔化物及铸造原材料的配备不当也使铁水中的含渣量增大，因此，本发明主要对配料和熔炼铁水两道工序进行了改进。配料时控制碳当量小于4.3，炉内硅含量小于1.7%，所要求的硅含量，通过孕育处理工序调整，这样可减少硅的烧损，从而降低铁水中硅的烧损（硅在1520℃之下烧损量最大）。熔炼铁水时，炉料预热和熔化阶段采用大功率（输入功率650KW）、低电压、大电流、电压控制在40～80伏特，电流控制在4500安培左右;精炼阶段降低功率，采用电压不变减小电流、电流控制在2500～3000安培，炉内温度升至1600～1700℃，操作时间为20～25分钟。这种在不同阶段采用不同电压、电流的熔炼工艺既充分利用了大电流时产生热量大，减少能耗的优点，又充分利用了小电流时碳精棒离液面距离较大，不会形成裸露熔炼且热量减少，升温较慢的优点，因此既可降低电耗，又避免了渣的大量产生。同时，在精炼阶段将炉内温度逐渐升至1600～1700℃并适当增长升温时间是除氧化渣的关键，因为在1420～1600℃时，C的活性增大，在铁水中与氧结合，夺取氧化物中的氧进行还原反应产生CO和CO₂，当渣聚合成集团状并与气体成混合体后上升能力最大。

为了尽可能减少渣源，本发明在备料时对铸造生铁进行了严格的挑选，或选用牌号小于Z₁₄的生铁，或选用白口生铁，或选用炼钢生铁，或选用石墨细小的生铁。

为了使孕育效果更好，本发明孕育处理使用的孕育剂为Si-Ba复合孕育剂与Fe-Si75组成的混合物，孕育剂的加入量为0.2～0.4%。

本发明具有以下优点：

1、节约电能，电耗低于每吨800KWh。

2、从根本上解决了气缸套内表面的疱块或夹杂缺陷，所生产的气缸套废品率低于3%，大大低于国际缸套废品率的指标（美、英、德、意大利等国家离心铸造缸套废品率指标为＜5%）。

3、操作简单，易于实现.

实施例：135气缸套

本实施例的工艺流程包括配料、熔炼铁水、孕育处理、浇注、冷却、脱模、清理、检验等工序。电弧炉功率为650KW。

配料：本溪生铁20%、钒钛生铁16%、禄丰生铁20%，红钢生铁5%、回炉铁25%、铁屑15%、其他合金5%。

入炉成份：C    3.49%、Si    1.7%、Mn    0.90%、P    0.35%、S    0.03%、Cr    0.25%、V    0.32%、Ti    0.10%。

产品成份：C    3.1～3.5%、Si    2.1～2.5%、Mn    0.7～0.9%、P    0.3～0.5%、S    ≤0.08%、Cr    0.2～0.3%、V    0.25～0.35%、Ti    0.05～0.15%。