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1、10申请公布号CN104148597A43申请公布日20141119CN104148597A21申请号201410386566222申请日20140806B22D7/0620060171申请人辽宁科技学院地址117004辽宁省本溪市高新技术产业开发区香槐路176号72发明人马贺利林君鲁平杜成武陈韧彭可武74专利代理机构北京科亿知识产权代理事务所普通合伙11350代理人汤东凤54发明名称液态成型原渣作模衬浇注铁合金的模具和方法57摘要本发明公开一种液态成型原渣作模衬浇注铁合金的模具，包括底板，底板上方包括中空的金属衬板，金属衬板的内壁设置有固态渣捣打料制成的内衬板，内衬板内设置有由冶炼高碳铬铁所。
2、产生的熔渣制成的渣衬；渣衬上设置有用于浇筑铁合金的凹坑，凹坑底部设置有凹槽状垄台。本发明还公开了一种液态成型原渣作模衬浇注铁合金的方法，用铁合金冶炼产生的原渣作模衬，成型过程液态渣浇注，冷却后强度高，致密，因所用渣熔点高于铁合金熔点，解决锭模寿命问题；渣衬底表面有按铁合金粒度要求设计的凹坑，合金破碎时有合适的受力点，粉化率大大降低。在铁合金有凹痕的背面施加外力，对其进行破碎。本发明降低铸铁模损耗，降低高碳铬铁粉化率。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图2页10申请公布号CN104148597ACN104148。
3、597A1/1页21一种液态成型原渣作模衬浇注铁合金的模具，其特征在于，包括底板4，所述底板4上方包括中空的金属衬板1，所述金属衬板1的内壁设置有固态渣捣打料制成的内衬板2，内衬板2内设置有由冶炼高碳铬铁所产生的熔渣制成的渣衬3；所述渣衬3上设置有用于浇筑铁合金的凹坑6，所述凹坑6底部设置有凹槽状垄台7。2根据权利要求1所述的液态成型原渣作模衬浇注铁合金的模具，其特征在于，所述渣衬3的材质为高碳铬铁冶炼过程中产生的熔渣，所述熔渣按照质量份由以下组分构成25022703的SIO2、35013897的MGO和30033298的AL2O3，119165的CAO、235400的CR2O3和115168。
4、的FEO，以上成分总和接近100。3根据权利要求1所述的液态成型原渣作模衬浇注铁合金的模具，其特征在于，所述耐渣材料为碳砖。4根据权利要求1所述的液态成型原渣作模衬浇注铁合金的模具，其特征在于，所述凹坑6的形状如下上方为四棱台，下方为梯形体；凹坑6的梯形体部分的下表面设置有凹槽状垄台7。5根据权利要求1所述的液态成型原渣作模衬浇注铁合金的模具，其特征在于，所述凹槽状垄台7的凹角为不小于60的圆角。6一种液态成型原渣作模衬浇注铁合金的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施步骤1、用金属制作中空的金属衬板1、在金属衬板1内壁捣打散装固态渣形成内衬板2，并用耐渣材料制作上表面设置有凹槽9的阳模8，作。
5、底，将冶炼高碳铬铁所产生的熔渣浇入其中，并在液态熔渣上加上金属底板4，待熔渣冷却凝固后，形成渣衬3，将阳模8取出，形成渣衬3的凹坑6，凹槽9的部分对应形成凹坑6的凹槽状垄台7；步骤2、将模具倒过来，金属底板4即为模具的底，将待浇注的液态铁合金浇入渣衬的凹坑6中，铁冷却至195205，液态铁合金5形成固态的铁锭，取出铁锭，渣衬3下次重复使用。7根据权利要求6所述的液态成型原渣作模衬浇注铁合金的方法，其特征在于，所述步骤1中的熔渣以不大于10/MIN降温速率缓冷至1360，再以15/MIN的降温速率冷却至480，空冷至195205，形成渣衬3。8根据权利要求6所述的液态成型原渣作模衬浇注铁合金的方。
6、法，其特征在于，所述熔渣按照质量分数由以下组分构成25022703的SIO2、35013897的MGO和30033298的AL2O3，119165的CAO、235400的CR2O3和115168的FEO，以上组分总量接近100，所述耐渣材料为碳砖。9根据权利要求6所述的液态成型原渣作模衬浇注铁合金的方法，其特征在于，所述凹坑6的形状为上方为四棱台，下方为梯形体；凹坑6的梯形体部分的下表面设置有凹槽状垄台7。10根据权利要求6所述的液态成型原渣作模衬浇注铁合金的方法，其特征在于，所述凹槽9的凹角为不小于60的圆角。权利要求书CN104148597A1/5页3液态成型原渣作模衬浇注铁合金的模具和方。
7、法技术领域0001本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种液态成型原渣作模衬浇注铁合金的模具，本发明还涉及一种液态成型原渣作模衬浇注铁合金的方法。背景技术0002铬铁合金作为铁合金的三大品种之一，是以铬与铁为基本元素的合金，其中还含有碳、硅及少量其他元素。铬铁依据其含碳量不同又分为高碳铬铁C60100和中C1040、低C025050、微碳C003015铬铁，主要用于冶炼特殊钢，且约有百分之八十的铬铁用于不锈钢生产，因此铬铁产品结构直接受不锈钢冶炼工艺发展的影响。由于采用氩氧脱碳法AOD和真空吹氧脱碳法VOD生产不锈钢，含碳低的铬铁使用量逐年下降，而对高碳铬铁的需求量大大增加。国内年产不锈钢在200。
8、0万吨左右，需高碳铬铁400万吨左右。20112013年国内高碳铬铁产量见表1。0003表120112013年国内高碳铬铁产量数据，单位/万吨0004日期2011年2012年2013年1月26215232225214523133023652410005425247260520258276616268529971726312815287327913272331101226732411114242351213243195说明书CN104148597A2/5页4合计223430075399650006高碳铬铁是以铬矿含CR2O340、熔剂硅石和焦炭为原料，经高温碳还原铬矿中的铬、铁及少量其它元素，并。
9、渗碳，得到符合要求的液态高碳铬铁。目前，国内外液态铁合金的成型方法主要是模铸。液态铁水去渣浇入铸模冷却形成一定厚度的平板型铸锭一次破碎清除杂质二次破碎成品，成品要求有一定的块度，而从一次破碎到成品的过程中有7左右的铁合金变成了金属粉末3MM，需要重新回炉，成品铁收率低。锭模的材质是耐高温铸铁，常使锭模与液态合金发生熔融焊接和因热应力而开裂。合金粉化和金属模消耗，给铁合金厂造成很大损失，尤其铬铁合金因硬度大，难以破碎。国外有厂家采用散浇铸和机械破碎方法来获得用户需要的颗粒产品，铁水逐炉逐层浇铸于浇铸床中，浇铸床浇满后，运至破碎站进行机械破碎。这种方法生产效率高，但浇铸场紊乱，产品疏松、夹渣严重，。
10、产品回炉碎铁多。球团浇注机生产的产品94达到了12MM以上的粒度，这种块度产品用户可以接受，但该工艺对合金的熔点、表面张力、粘度和氧化物熔点等要求很多，无法推广。日本设计了一种带式浇注机，只需分筛就能得出合格颗粒状产品，但这种特殊设计的浇注机操作和维护费用昂贵。北京科技大学和八一铁合金厂在研究铁合金的连铸，因铁合金在连续浇注过程中纵向摩擦阻力大，结晶温度区间宽，铸坯容易拉漏，现场实验进展缓慢。0007目前，铁合金浇注主要采用铁模，因浇注温度高，模子容易热裂，降低使用寿命；锭模为平底，浇注的铁合金厚度均匀，无合适的受力点不易破碎，合金粉化率高。发明内容0008本发明的目的是提供一种液态成型原渣作。
11、模衬浇注铁合金的模具，解决了现有技术中存在的铁合金连续浇注时铸坯容易拉漏、现行铁模使用寿命短的问题。0009本发明的另一目的是提供一种液态成型原渣作模衬浇注铁合金的方法。0010本发明所采用的第一技术方案是，一种液态成型原渣作模衬浇注铁合金的模具，包括底板，底板上方包括中空的金属衬板，金属衬板的内壁设置有固态渣捣打料制成的内衬板，内衬板内设置有由冶炼高碳铬铁所产生的熔渣制成的渣衬；渣衬上设置有用于浇筑铁合金的凹坑，凹坑底部设置有凹槽状垄台。0011本发明的特点还在于，0012渣衬的材质为高碳铬铁冶炼过程中产生的熔渣，熔渣按照质量分数由以下组分构成25022703的SIO2、35013897的M。
12、GO和30033298的AL2O3，119165的CAO、235400的CR2O3和115168的FEO。0013耐渣材料为碳砖。0014凹坑的形状如下上方为四棱台，下方为梯形体；凹坑的梯形体部分的下表面设置有凹槽状垄台。0015凹槽状垄台的凹角为不小于60的圆角。0016本发明所采用的第二技术方案是，一种液态成型原渣作模衬浇注铁合金的方法，具体按照以下步骤实施0017步骤1、用金属制作中空的金属衬板、在金属衬板内壁捣打散装固态渣形成内衬说明书CN104148597A3/5页5板，并用耐渣材料制作上表面设置有凹槽的阳模，作底，将冶炼高碳铬铁所产生的熔渣浇入其中，并在液态熔渣上加上金属底板，待熔。
13、渣冷却凝固后，形成渣衬，将阳模取出，形成渣衬的凹坑，凹槽的部分对应形成凹坑的凹槽状垄台；0018步骤2、将待浇注的液态铁合金浇入渣衬的凹坑中，铁冷却至195205，液态铁合金形成固态的铁锭，取出铁锭，渣衬下次重复使用。0019本发明的特点还在于，0020步骤1中的熔渣以不大于10/MIN降温速率缓冷至1360，再以15/MIN的降温速率冷却至480，空冷至195205，形成渣衬。0021熔渣按照质量分数由以下组分构成25022703的SIO2、35013897的MGO和30033298的AL2O3，119165的CAO、235400的CR2O3和115168的FEO，所述耐渣材料为碳砖。002。
14、2凹坑的形状为上方为四棱台，下方为梯形体；凹坑的梯形体部分的下表面设置有凹槽状垄台。0023凹槽的凹角为不小于60的圆角。0024本发明的有益效果是用铁合金冶炼产生的原渣作模衬，成型过程液态渣浇注，冷却后强度高，致密，因所用渣熔点高于铁合金熔点，解决锭模寿命问题；渣衬底表面有按铁合金粒度要求设计的凹坑，合金破碎时有合适的受力点，粉化率大大降低，在铁合金有凹痕的背面施加外力，对其进行破碎。本发明降低铸铁模损耗，降低高碳铬铁粉化率。附图说明0025图1是本发明液态原渣成型的模具的结构示意图；0026图2是本发明液态渣冷凝成型后的渣衬锭模的结构示意图；0027图3是本发明阳模的结构示意图；0028图。
15、4是本发明浇注有液态合金的渣衬锭模的结构示意图；0029图5是本发明用渣衬锭模浇的金属锭的结构示意图。0030图中，1金属衬板，2内衬板，3渣衬，4金属底板，5液态合金，6凹坑，7垄台，8阳模，9凹槽。具体实施方式0031下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。0032本发明提供一种液态成型原渣作模衬浇注铁合金的模具，如图2所示，包括底板4，底板4上方包括中空的金属衬板1，金属衬板1的内壁设置有固态渣捣打料制成的内衬板2，内衬板2内设置有由冶炼高碳铬铁所产生的熔渣制成的渣衬3；渣衬3上设置有用于浇筑铁合金的凹坑6，凹坑6底部设置有凹槽状垄台7。0033渣衬3的材质为高碳铬铁冶炼过程中产。
16、生的熔渣，熔渣按照质量分数由以下组分构成25022703的SIO2、35013897的MGO和30033298的AL2O3，119165的CAO、235400的CR2O3和115168的FEO。0034耐渣材料为碳砖。0035凹坑6的形状如下上方为四棱台，下方为梯形体；凹坑6的梯形体部分的下表面说明书CN104148597A4/5页6设置有凹槽状垄台7。0036凹槽9的凹角为不小于60的圆角。0037本发明提供一种液态成型原渣作模衬浇注铁合金的方法，采用上述用于浇注铁合金的模具，具体按照以下步骤实施0038步骤1、用金属制作中空的金属衬板1、在金属衬板1内壁捣打散装固态渣形成内衬板2，并用耐渣。
17、材料碳砖制作上表面设置有凹槽9的阳模8，作底，将冶炼高碳铬铁所产生的熔渣浇入其中，如图1；并在液态熔渣、金属衬板1和内衬板2上加上金属底板4，待熔渣冷却凝固后，形成渣衬3，将阳模8取出，形成渣衬3的凹坑6，凹槽9的部分对应凹坑6的凹槽状垄台7，如图2。0039其中，熔渣按照质量分数由以下组分构成25022703的SIO2、35013897的MGO和30033298的AL2O3，119165的CAO、235400的CR2O3和115168的FEO。0040阳模8选择可短期表面预热至400相对稳定的耐渣材料碳砖，以提高熔渣充型性。0041如图3，阳模8的凹坑6的形状为上方为四棱台，下方为梯形体；四。
18、棱台和梯形体部分交界处的外角为钝角，四棱台的外角为钝角；梯形体部分下表面的内角为钝角；凹坑6的梯形体部分的下表面设置有凹槽状垄台7。其凹槽9的凹角为不小于60的圆角，以便渣脱模；在温度高于1360前进行不大于10/MIN的一次缓冷，保证高温相镁橄榄石和尖晶石析出；1160480进行15/MIN的二次缓冷，以消除内应力，抑制固态渣热裂。0042步骤2、将模具倒过来，金属底板4即为模具的底，将待浇注的液态铁合金5浇入渣衬的凹坑6中，如图4，铁冷却至195205，液态铁合金5冷却后形成固态的铁锭，将成型的铁合金从渣衬中取出，如图5，根据合金锭棱角与阳模棱角角度偏差确定液态合金在有凸台底面渣衬中的充型。
19、性。0043实施例10044一种液态成型原渣作模衬浇注铁合金的方法，具体按照以下步骤实施用金属制作中空的金属衬板1、在金属衬板1内壁捣打散装固态渣形成内衬板2，并用耐渣材料碳砖制作上表面设置有凹槽9的阳模8，凹槽9的凹角为60的圆角，作底，将冶炼高碳铬铁所产生的熔渣浇入其中，其中，熔渣按照质量分数由以下组分构成2502的SIO2、3897的MGO和3003的AL2O3，165的CAO、235的CR2O3和115的FEO，并在液态熔渣上加上金属底板4，熔渣以10/MIN降温速率缓冷至1360，再以15/MIN的降温速率冷却至480，空冷至195，待熔渣冷却凝固后，形成渣衬3，将阳模8取出，形成渣。
20、衬3的凹坑6，凹槽9的部分对应形成凹坑6的凹槽状垄台7；将待浇注的液态铁合金浇入渣衬的凹坑6中，铁冷却至205，液态铁合金5形成固态的铁锭，取出铁锭，渣衬3下次重复使用。0045实施例20046一种液态成型原渣作模衬浇注铁合金的方法，具体按照以下步骤实施用金属制作中空的金属衬板1、在金属衬板1内壁捣打散装固态渣形成内衬板2，并用耐渣材料碳砖制作上表面设置有凹槽9的阳模8，凹槽9的凹角为65的圆角，作底，将冶炼高碳铬铁所产生的熔渣浇入其中，其中，熔渣按照质量份由以下组分构成2703的SIO2、3510的说明书CN104148597A5/5页7MGO和3097的AL2O3，167的CAO、349的。
21、CR2O3和148的FEO，并在液态熔渣上加上金属底板4，熔渣以8/MIN降温速率缓冷至1360，再以15/MIN的降温速率冷却至480，空冷至205，待熔渣冷却凝固后，形成渣衬3，将阳模8取出，形成渣衬3的凹坑6，凹槽9的部分对应形成凹坑6的凹槽状垄台7；将待浇注的液态铁合金浇入渣衬的凹坑6中，铁冷却至195，液态铁合金5形成固态的铁锭，取出铁锭，渣衬3下次重复使用。0047实施例30048一种液态成型原渣作模衬浇注铁合金的方法，具体按照以下步骤实施用金属制作中空的金属衬板1、在金属衬板1内壁捣打散装固态渣形成内衬板2，并用耐渣材料碳砖制作上表面设置有凹槽9的阳模8，凹槽9的凹角为60的圆角。
22、，作底，将冶炼高碳铬铁所产生的熔渣浇入其中，其中，熔渣按照质量份由以下组分构成2505的SIO2、3501的MGO和3298的AL2O3，109的CAO、401的CR2O3和168的FEO，并在液态熔渣上加上金属底板4，熔渣以不大于10/MIN降温速率缓冷至1360，再以15/MIN的降温速率冷却至480，空冷至200，待熔渣冷却凝固后，形成渣衬3，将阳模8取出，形成渣衬3的凹坑6，凹槽9的部分对应形成凹坑6的凹槽状垄台7；将待浇注的液态铁合金浇入渣衬的凹坑6中，铁冷却至200，液态铁合金5形成固态的铁锭，取出铁锭，渣衬3下次重复使用。0049通过改变熔渣在耐渣材料中的冷却速度等参数控制渣凝固。
23、过程中析出相的数量，改善热裂性和耐火度；通过步骤1的一步缓冷，促进高碳铬铁渣主晶相镁尖晶石、镁橄榄石优先析出在渣衬表面，提高耐火度；通过步骤1的第二步缓冷，进一步减小因降温渣体积收缩产生的内应力，降低热裂倾向；渣衬在浇注铁合金前，表面温度不得低于200，防止急冷急热，降低渣衬在浇注过程中的热裂倾向；高碳铬铁渣主晶相镁尖晶石、镁橄榄石和堇青石无晶型转变点，作为承接液态合金的模衬从低温到高温的升温过程中，没有因晶型转变造成的体积突变，因三者线膨胀系数较小，内应力较小，热裂倾向小；渣衬底表面一改原平板结构，设置的垄台相当邮票齿孔原理，有凹痕的合金锭会定向破碎。使合金锭出现易破碎的受力点，大大降低金属粉化率。说明书CN104148597A1/2页8图1图2图3说明书附图CN104148597A2/2页9图4图5说明书附图CN104148597A。