一种高碳铬铁的快速冷却脱碳方法

摘要

本发明涉及一种高碳铬铁的快速冷却脱碳方法，是针对高碳铬铁含碳量高的弊端，采用在高碳铬铁熔炼浇铸过程中进行快速冷却析出石墨，制成铸锭，然后进行破碎、球磨、制粉，用微波加热法脱除析出的石墨颗粒，制得含碳量低的铬铁粉，此方法工艺先进，数据翔实精确，先用快速冷却法析出石墨，经粉碎、微波加热去除石墨颗粒，脱碳效果好，可使高碳铬铁的含碳量≤3%，是十分理想的高碳铬铁的脱碳方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高碳铬铁的快速冷却脱碳方法，属高碳铬铁降低碳含量的方法及应用的技术领域。

背景技术

含铬合金钢是最重要的金属结构材料，制备含铬合金钢的主要材料是高碳铬铁，高碳铬铁含有碳、磷有害物质，必须进行脱除或降低其含量，含铬合金钢对高碳铬铁的要求是严格的，其含碳量必须＜7%，否则碳含量的增加将影响含铬合金钢的力学性能。

目前，高碳铬铁是由矿热炉生产的，其碳含量大都达到8%，超出了含铬合金钢所用高碳铬铁的碳指标，故必须降低高碳铬铁的碳含量。

降低高碳铬铁碳含量的方法也有多种形式，例如真空固态脱碳法、液态冶炼温度和渣型调整脱碳法、转炉吹氧脱碳法，以达到降低高碳铬铁碳含量的目的，但这些方法也存在诸多弊端，例如工艺复杂、生产周期长、产品成本高、环境污染严重，以致提高了含铬合金钢的生产成本和限制了含铬合金钢的生产数量。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的状况，采用在高碳铬铁冶炼浇铸过程中快速对铸锭进行冷却，使高碳铬铁的含碳量≤3%，以节约能源，提高生产效率，达到快速脱碳的目的。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：高碳铬铁、洁净水，其准备用量如下：以千克、升为计量单位

高碳铬铁：FeCr55C1000    100 kg±1 kg

洁净水：  H₂O            10000 L±100 L

快速冷却脱碳方法如下：

（1）高碳铬铁切块

称取高碳铬铁100kg，用机械切制成100mm×50mm×80mm的块状；

（2）熔炼高碳铬铁

高碳铬铁的熔炼是在电阻熔炼炉中进行的，是在加热过程中完成的；

①称取高碳铬铁块100kg，加入电阻熔炼炉中；

②开启电阻熔炼炉，加热高碳铬铁块，加热速度20℃/min，加热至1600℃±10℃，高碳铬铁熔化，成熔体；

（3）高碳铬铁熔体浇铸，快速冷却析出石墨

高碳铬铁熔体的浇铸是在铸模中进行的，快速冷却是在外水循环冷却水槽中完成的；

①将铸模置于冷却水槽内，循环水槽内的冷却水要淹没铸模体积的9/10；

②开启冷却水槽上的水泵及进水阀、出水阀，使冷却水槽内的洁净水流动循环，洁净水流动速度100L/min；

③浇铸，将高碳铬铁熔体对准铸模进行浇铸，注满为止；

④冷却，高碳铬铁熔体在浇铸过程中由流动的洁净水进行快速冷却，在1000℃以上时，冷却速度为1-5℃/s，在1000℃以下时，冷却速度为0.1-1℃/s；

快速冷却后为含石墨的高碳铬铁铸锭；

（4）破碎、制粉

①将含石墨的高碳铬铁铸锭用机械切制成块状，块状尺寸为5mm×8mm×5mm；

②破碎机破碎，将块状高碳铬铁置于破碎机内进行破碎，成颗粒状，颗粒直径≤Ф2mm；

③球磨制粉，将高碳铬铁颗粒置于球磨机内进行球磨，球磨转数30r/min，球磨后成含石墨颗粒的高碳铬铁粉；

（5）微波加热脱除石墨颗粒

将含石墨颗粒的高碳铬铁粉置于微波加热炉中，进行微波加热，加热温度600℃±5℃，恒温保温时间10min；

高碳铬铁粉在微波加热过程中将进行氧化反应，脱除石墨颗粒，然后关闭微波加热炉，使脱除石墨颗粒的高碳铬铁粉随炉自然冷却至25℃；

冷却后为含碳量≤3%的铬铁粉；

（6）检测、分析、表征

对制备的含碳量≤3%的铬铁粉的形貌、色泽、化学成分进行检测、分析、表征；

用碳分析仪进行含碳量分析；

结论：脱碳后的铬铁粉为灰黑色粉体，含碳量≤3%。

有益效果

    本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是针对高碳铬铁冶炼过程中含碳量高的弊端，采用在高碳铬铁熔炼浇铸过程中进行快速冷却析出石墨，制成铸锭，然后进行破碎、球磨、制粉，用微波加热法脱除石墨颗粒，制得含碳量低的铬铁粉，此方法工艺先进，数据翔实精确，先用快速冷却法析出石墨，经粉碎制粉、微波加热去除铬铁粉中的石墨颗粒，脱碳效果好，可使铬铁的含碳量≤3%，是十分理想的高碳铬铁的脱碳方法。

附图说明

图1为高碳铬铁熔体浇铸、快速冷却脱碳状态图

图2为高碳铬铁脱碳后产物形貌图

图中所示，附图标记清单如下：

1、冷却水槽，2、浇铸模具，3、高碳铬铁熔体，4、冷却水，5、进水阀，6、出水阀，7、水泵，8、电控箱，9、显示屏，10、指示灯，11、电源开关，12、水泵控制器，13、水流量调控器，14、时间控制器，15、导线，16、槽盖，17、固定架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明：

    图1所示，为高碳铬铁熔体浇铸、快速冷却脱碳状态图，各部位置、连接关系要正确，按量配比，按序操作。

高碳铬铁的熔体浇铸、快速冷却脱碳是在冷却水槽内进行的，是在外水循环的快速冷却下完成的；

冷却水槽1为长方体矩形，在冷却水槽1上部为槽盖16，内部为冷却水4，在冷却水槽1的槽盖16上置放浇铸模具2，并由固定架17固定，浇铸模具置于冷却水4中，冷却水4要淹没浇铸模具2体积的9/10；在冷却水槽1的右上部设有进水阀5，进水阀5连接水泵7，在冷却水槽1的左下部设有出水阀6；在冷却水槽1的右部设有电控箱8，在电控箱8上设有显示屏9、指示灯10、电源开关11、水泵控制器12、水流量调控器13、时间控制器14；水泵7通过导线15与电控箱8连接。

    图2所示，为高碳铬铁脱碳后产物形貌图，图中可知，含碳量低的铬铁为灰黑色粉体，呈不规则堆积。