铁屑一次性熔炼铸营养锅及设备.pdf

铁屑一次性熔炼铸营养锅及设备属于铁锅的铸造工艺及设备。
    钢、铁屑熔炼再生铁在我国已有几十年的实用历史，但是都是通过二次熔炼后铸造成铸件或产品，因而能耗大、生产周期长。对于利用钢、铁屑一次熔炼成铸铁锅产品，由于钢、铁屑粒度小，锈蚀严重，在熔炼过程中氧化性气氛强;同时钢、铁屑中所含元素复杂，且不稳定，钢屑中含C量低，用这种材料铸造0.8mm左右的铸铁锅，产品质量难以保证，产品内表面氧化渣堆积严重，光滑度差，甚至形成孔洞而报废;铁水成份的不稳定，经常出现白口，不适宜铁锅生产;个别厂用铁屑一次熔炼铸造的3mm以上铁锅，采用倒注方法，虽然铁锅表面的光滑度尚可，但产品质量依然较差。

    本发明旨在解决铸铁锅生产中存在的上述问题，并铸造一种含有锌、铜、铁、稀土元素和其他微量元素的多微量元素营养锅。

    实现上述发明任务的技术方案是：采用Zn-Cu-Fe逐步熔化加料升温的方法熔制锌、铜、铁和其他微量元素的粒状多元复合中间合金，然后将复合中间合金以一定比例加入到铁水包中浇注，多元复合中间合金有锌、铜、铁、稀土和其他微量元素，其中锌、铜与铁的比例为40∶30∶30;铁屑一次性熔炼铸造的营养锅含有锌、铜、铁、稀土和其他微量元素，每100克熟食中，锌的溶出量为0.2-1mg，铜溶出量为0.2-0.3mg，铁的溶出量为2.5-5.5mg;专门用于实施铁屑一次性熔炼铸营养锅的设备-热风搀炉，由炉基，炉身和包括鼓风机（10）、冷风管（9）、风咀（8）、热风倒管（4）和放风阀（12）的供风系统几部分组成，在炉身加料口上方设一热风室（5），热风室内自上而下排列八层铸管（13），每层四根，用U形弯管连接。

    下面进一步详述本发明：多微量元素营养锅除含有铁、稀土和其他微量元素外，还有较高溶出量的锌和铜。由于锌的熔点为420℃，沸点为908℃，远低于铁的熔点（1530℃），当在铁水包中单纯加纯锌时，锌几乎全部被气化损失，所以纯锌很难直接被铁水吸收;另从铁水质量看，纯锌加入量越高，铁水中地铁氧化渣越多，且分散，从而影响铸铁锅的内在质量和表面质量。Cu在铁水中的含量虽已达到0.2%，但离子析出量仍少，因此必须适当增加铜量以提高铸铁锅中的Cu离子析出量。本发明采用多元复合中间合金提高锌合金的熔点、沸点，减少气化沸腾烧损和氧化渣，以提高铁水对锌的吸收率，然后将多元复合中间合金加入以铁屑熔炼的铁水中。多元复合中间合金的配比是40%Zn+30%    Cu+30%Fe，以及稀土和其他微量元素。多元复合中间合金采用石墨坩埚熔制，熔炼时在锅底装入部分废铁料和全部铜料，再在其上装入全部锌料，铁料的加入量以锌液能全部复盖住铜、铁料为限，然后升温熔化;锌熔化后撒上干燥木炭，加一层覆盖剂，继续升温，待铜熔化后，用力搅拌，再随温度的升高，分批小量加入细铁料，并注意搅拌，在加铁料过程中，要注意合金液面复盖严密，不让其暴露，并逐步将合金液的温度升至1200℃左右，待铁料全部熔化后，再加入其他微量元素，同时用力搅拌，直至完全熔化，然后降温至1050-1100℃，扒去适当渣量，再将合金液浇入有孔径3mm的铁勺内，任其漏出落入深水中，获得小颗粒的多元复合中间合金。复合中间合金的添加工艺对产品质量影响较大，这是由于复合中间合金中大部分元素易氧化，若添加工艺不当，会造成中间合金的元素氧化烧损，一则使微量元素在锅中的含量减少，二则铁水的氧化渣会激烈增多，直接损害产品质量，因此以0.3-0.7%的比例，用小包加入复盖或中包加入复盖、小包内补加复盖的添加工艺是切实可行的。浇注时注意中间包和小浇注包的完全烘干。将准备好的中间合金0.3%加入中间包的小坑内，其上复盖草灰，打紧，再用小块锅片盖住，铁水流不得直接冲刷合金坑，中间包的铁水要用珍珠岩和草灰复盖严密，再在小浇注包内补充加入0.2%的中间合金，盖上草灰，浇注速度要快，烧注后，模内挖渣到压铸之间的时间控制在1.5分之内。

    保证铁屑一次熔炼铸营养锅的冶炼质量还必须解决铁屑一次性炼熔的铁水质量，包括化学成分，铁水温度的稳定，这里要对熔炼设备-小搀炉进行改造，针对小搀炉存在的有效高度低，气体燃烧不完全，热能损失大，元素烧损严重，铁水质量不稳定等问题，从提高入炉风温，改造炉体结构，改善炉内还原气氛着手，实现小搀炉化铁屑一次铸造营养锅。如附图所示，为了提高入炉风温，在炉体上方增设一个换热室（5），自上而下排列八层铸管（13），每层四根，热风流程为52m，换热面积达22m2，充分利用该炉的烟气热来提高入炉风温，从而提高炉内的炉气温度在500℃左右，改善熔融铁水与炽热焦炭的热交换条件，增强还原气氛，使铁水过热，又减少了元素的氧化烧损，为铁水增碳创造良好的物理化学条件。另外将风咀区的炉膛直径从500mm缩小至400mm，可提高送风强度，增大风咀区的炉气流速，将予热带炉膛直径从500mm扩大至600mm，减少予热带的炉气流速，降低熔融铁滴铁屑的下降速度，延长铁滴和铁屑与炽热焦炭的热交换时间，并可减少细料铁屑被强气流带出加料口;炉缸深度从200mm加深至350mm，以延长铁水在炉缸内的停留时间，提高出炉铁水的洁净度，强行增碳。搀炉的改造使铁水质量符合铸造营养锅的要求。

    本发明方法和设备铸造的营养锅不仅成品率高达92%，铁锅表面光洁、内在质量好，而且含有多种微量元素，锌、铜、铁的溶出量显著高于一般铸铁锅;能耗下降，劳动条件改善，以废铁屑为原料，既变废为利，又减少了环境污染。

    附图说明    热风搀炉简图

    1、机械倾炉系统    2、出铁咀（出渣咀）

    3、炉身倾斜交耳轴    4、热风倒管

    5、换热室    6、烟囱

    7、除尘器    8、风咀

    9、冷风管    10、鼓风机

    11、消声器    12、放风阀

    13、铸管