專利名稱：降低球墨鑄鐵鐵液中含鈦量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降低鐵液中含鈦量的方法，尤其是一種利用化學(xué)反應(yīng)來降低球墨 鑄鐵用鐵液中含鈦量的方法。
背景技術(shù)：
球墨鑄鐵是一種鐵碳合金，由于球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，所以球墨鑄鐵的強(qiáng)度 較高，與鋼接近，同時(shí)又具有良好的鑄造性能，因此球墨鑄鐵應(yīng)用非常廣泛。它的生產(chǎn)方法 比較簡單，即將符合要求的原材料用沖天爐或電爐熔化形成鐵液，再經(jīng)球化、孕育處理，待 其冷卻凝固以后便得到了球墨鑄鐵。雖然生產(chǎn)球墨鑄鐵的工藝比較簡單，但生產(chǎn)時(shí)對原材 料的要求卻比較嚴(yán)格。影響球墨鑄鐵的球化率的因素很多，如合金元素的影響就是其中之 一。其中有利于球化的元素稱為球化元素，它們包括適量的鎂、稀土、鈣等。不利于球化的 元素稱為反球化元素，反球化元素包括硫、鈦、硼、鋁、鉍、銻、錫、砷等，它們的含量在千分之 幾到萬分之幾時(shí)，就會(huì)破壞球化元素的球化作用。為保證球墨鑄鐵中的石墨結(jié)晶成球狀，必 須嚴(yán)格控制原材料的化學(xué)成分，使其中的反球化元素控制在合理低的范圍內(nèi)。在反球化元 素中硫和鈦的反球化作用最為明顯，希望他們在鐵液中的含量越低越好。生產(chǎn)中已有成熟 的脫硫技術(shù)，但脫鈦技術(shù)報(bào)道很少。實(shí)踐表明，當(dāng)球墨鑄鐵的鐵液中含鈦量超過0. 07%時(shí)， 就會(huì)明顯出現(xiàn)球化衰退現(xiàn)象，也就是石墨球變異，從而導(dǎo)致鑄件報(bào)廢。因此，如何降低球墨 鑄鐵鐵液中的含鈦量，使之低于0. 07%，便成為了鑄造工作者的重要研究課題。中國專利200810055409. 8公開了一種降低球墨鑄鐵鐵液中含鈦量的方法，該方 法通過分析球墨鑄鐵鐵液的化學(xué)成分，如果含鈦量超標(biāo)，則根據(jù)鐵液含鈦量的多少向鐵液 內(nèi)加入相應(yīng)量的除鈦劑，該專利中使用的除鈦劑為氮化物，使氮與鈦充分發(fā)生冶金反應(yīng)，然 后將鐵液倒入精煉包中進(jìn)行吹氬氣精煉處理，最后將上浮的氮化鈦排除，即可以使鐵液中 的含鈦量達(dá)到合格范圍。但是加入氮化物的同時(shí)，必然會(huì)向鐵液中引入氮或者其他新的金 屬元素，造成鐵液純度下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種降低球墨鑄鐵鐵液中含鈦量的方法，該方法 可以有效降低鐵液中的含鈦量，且能保證鐵液純度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種降低球墨鑄鐵鐵液中 含鈦量的方法，包括分析球墨鑄鐵鐵液的化學(xué)成分，其關(guān)鍵技術(shù)在于當(dāng)含鈦量0. 07% 0. 15%時(shí)，向鐵液中加入氧化鐵粉，加入量為鐵液中含鈦量的2. 2倍；使氧化鐵與鈦充分發(fā) 生反應(yīng)，將鐵液倒入精煉包中進(jìn)行吹氬氣精煉處理，最后將上浮的二氧化鈦清除。上述的百 分含量均為重量百分含量。本發(fā)明的原理為將經(jīng)過感應(yīng)電爐熔煉的或經(jīng)沖天爐_感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉的球墨 鑄鐵鐵液，經(jīng)爐前快速分析，確定化學(xué)成分是否合格，如果鐵液中的含鈦量超標(biāo)，即大于等 于0. 07%時(shí)，根據(jù)鐵液含鈦量的多少，向鐵液中加入相應(yīng)量的氧化鐵(Fe2O3)粉，利用氧與鈦之間的親和力遠(yuǎn)大于氧與鐵之間親和力的性質(zhì)，使鐵液中的鈦奪取氧化鐵(Fe2O3)中的氧而 生成二氧化鈦。由于二氧化鈦的熔點(diǎn)為1850°C，高于球墨鑄鐵鐵液的溫度(球墨鑄鐵鐵液 的溫度小于1600°C)，同時(shí)二氧化鈦的密度較低為3. 9g/cm3 (球墨鑄鐵鐵液的密度約7. Og/ cm3)，在吹氬氣精煉的條件下二氧化鈦可以上浮到鐵液的表面，從而將其排除，達(dá)到降低鐵 液含鈦量的目的。氧化鐵(Fe2O3)粉的加入量是依據(jù)鐵液中的含鈦量，經(jīng)科學(xué)計(jì)算和試驗(yàn)得到的。我 們知道，鈦、鐵、氧的原子量分別為48、56和16，鈦和氧化合以后形成TiO2,也就是一個(gè)鈦原 子需要兩個(gè)氧原子，而Fe2O3有三個(gè)氧原子，因此，脫除一個(gè)鈦原子需要2/3個(gè)Fe2O3分子，據(jù) 此計(jì)算出脫除1份重量的鈦，需要2. 2份重量的Fe2O3粉。試驗(yàn)表明，用氧化鐵(Fe2O3)粉脫 除鐵液中鈦的脫除率約為60%。通常鐵液中的含鈦量一般不超過0.15%。因此在生產(chǎn)中，當(dāng) 鐵液含鈦量在彡0. 07% 彡0. 15%范圍內(nèi)時(shí)，按鐵液含鈦量的2. 2倍加入氧化鐵(Fe2O3)粉 完全可以保證鐵液含鈦量低于0. 07%。本發(fā)明方法的具體操作方式是將氧化鐵(Fe2O3)粉放入感應(yīng)電爐內(nèi)，利用感應(yīng)電爐 中鐵液的自攪拌特性使氧化鐵(Fe2O3)與球墨鑄鐵鐵液中的鈦充分發(fā)生反應(yīng)，之后將鐵液倒 入精煉包內(nèi)并進(jìn)行吹氬氣精煉處理，再將上浮到鐵液表面的二氧化鈦用聚渣劑聚集排除。 當(dāng)鐵液含鈦量達(dá)到0. 07 0. 15%時(shí)，氧化鐵(Fe2O3)粉的加入量為鐵液含鈦量的2. 2倍，如 鐵液含鈦量為0. 08%時(shí)，需加入氧化鐵(Fe2O3)粉0. 176%,以此類推。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明向鐵液中加入氧化鐵(Fe2O3) 粉來降低含鈦量，它利用氧與鈦之間強(qiáng)烈的親和力，使鐵液中的鈦生成熔點(diǎn)高于鐵液、密度 小于鐵液的固體二氧化鈦顆粒，而上浮到鐵液的表面，從而將其排除，使球墨鑄鐵鐵液中的 鈦含量達(dá)到球化的要求。本發(fā)明中被置換出的金屬元素鐵則會(huì)直接融入到鐵液中，使球墨 鑄鐵鐵液的比例增大，進(jìn)一步降低含鈦量。氧化鐵(Fe2O3)粉的加入量是經(jīng)過科學(xué)計(jì)算，并 經(jīng)過實(shí)踐修正后得到的數(shù)據(jù)，可以直接用于指導(dǎo)生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例1
感應(yīng)電爐熔化的球墨鑄鐵鐵液，經(jīng)爐前快速化學(xué)分析，確定其含鈦量為0. 12%，將相當(dāng) 于爐內(nèi)鐵液重量0. 264%的氧化鐵(Fe2O3)粉放入到感應(yīng)電爐內(nèi)，利用感應(yīng)電爐中鐵液的自 攪拌特性使氧化鐵(Fe2O3)與鈦充分發(fā)生反應(yīng)，然后將鐵液倒入精煉包中，并進(jìn)行吹氬氣精 煉，使反應(yīng)所生成的二氧化鈦顆粒充分上浮并排除。然后再經(jīng)一次化學(xué)分析，確定其含鈦量 為0. 048%，此時(shí)進(jìn)入正常的球化孕育處理等球墨鑄鐵生產(chǎn)工序。實(shí)施例2
某鑄造公司承接了工程機(jī)械上的重要零件球墨鑄鐵輪轂的批量生產(chǎn)任務(wù)。該鑄件的質(zhì) 量要求高，生產(chǎn)中如出現(xiàn)球化衰退的情況，會(huì)給企業(yè)造成較大經(jīng)濟(jì)損失。因此在生產(chǎn)中采取 爐前化驗(yàn)鐵液中含鈦量的方式，以保證鑄件的質(zhì)量。如某一爐的含鈦量為0. 14%，此時(shí)向感 應(yīng)電爐的鐵液中加入相當(dāng)于爐內(nèi)鐵液重量的0. 308%的氧化鐵(Fe2O3)鐵粉，待其反應(yīng)過程 充分進(jìn)行以后，將鐵液倒入精煉包中，并進(jìn)行吹氬氣精煉，使反應(yīng)所生成的二氧化鈦顆粒充 分上浮并排除。然后再經(jīng)一次化學(xué)分析，確定其含鈦量合格以后，進(jìn)入正常的球化孕育處理等球墨鑄鐵生產(chǎn)工序。通過此方法，很好地解決了由于鐵液含鈦量超標(biāo)導(dǎo)致的球化衰退問 題。
權(quán)利要求
一種降低球墨鑄鐵鐵液中含鈦量的方法，包括分析球墨鑄鐵鐵液的化學(xué)成分，其特征在于當(dāng)含鈦量為0.07％(重量)～0.15％(重量)時(shí)，向鐵液中加入氧化鐵粉，加入量為鐵液中含鈦量的2.2倍；使氧化鐵與鈦充分發(fā)生反應(yīng)，將鐵液倒入精煉包中進(jìn)行吹氬氣精煉處理，最后將上浮的二氧化鈦清除。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低球墨鑄鐵鐵液中含鈦量的方法，包括分析球墨鑄鐵鐵液的化學(xué)成分，其關(guān)鍵技術(shù)在于當(dāng)含鈦量為0.07％(重量)～0.15％(重量)時(shí)，向鐵液中加入氧化鐵粉，加入量為鐵液中含鈦量的2.2倍；使氧化鐵與鈦充分發(fā)生反應(yīng)，將鐵液倒入精煉包中進(jìn)行吹氬氣精煉處理，最后將上浮的二氧化鈦清除。采用本方法可以有效降低鐵液中的含鈦量，且能保證鐵液純度。
文檔編號C21C1/10GK101984086SQ20101054765
公開日2011年3月9日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者張忠誠 申請人:河北科技大學(xué)