專利名稱：一種高碳鉻鐵的快速冷卻脫碳方法
技術領域：
本發明涉及一種高碳鉻鐵的快速冷卻脫碳方法，屬高碳鉻鐵降低碳含量的方法及應用的技術領域。
背景技術：
含鉻合金鋼是最重要的金屬結構材料，制備含鉻合金鋼的主要材料是高碳鉻鐵，高碳鉻鐵含有碳、磷有害物質，必須進行脫除或降低其含量，含鉻合金鋼對高碳鉻鐵的要求是嚴格的，其含碳量必須< 7%，否則碳含量的增加將影響含鉻合金鋼的力學性能。目前，高碳鉻鐵是由礦熱爐生產的，其碳含量大都達到8%，超出了含鉻合金鋼所用高碳鉻鐵的碳指標，故必須降低高碳鉻鐵的碳含量。降低高碳鉻鐵碳含量的方法也有多種形式，例如真空固態脫碳法、液態冶煉溫度和渣型調整脫碳法、轉爐吹氧脫碳法，以達到降低高碳鉻鐵碳含量的目的，但這些方法也存在諸多弊端，例如工 藝復雜、生產周期長、產品成本高、環境污染嚴重，以致提高了含鉻合金鋼的生產成本和限制了含鉻合金鋼的生產數量。
發明內容
發明目的
本發明的目的是針對背景技術的狀況，采用在高碳鉻鐵冶煉澆鑄過程中快速對鑄錠進行冷卻，使高碳鉻鐵的含碳量< 3%，以節約能源，提高生產效率，達到快速脫碳的目的。技術方案
本發明使用的化學物質材料為:高碳鉻鐵、潔凈水，其準備用量如下:以千克、升為計
量單位
高碳鉻鐵:FeCr55C1000 100 kg±l kg 潔凈水:H2O10000 L± 100 L
快速冷卻脫碳方法如下:
(O高碳鉻鐵切塊
稱取高碳鉻鐵100kg,用機械切制成IOOmmX 50mmX 80mm的塊狀；
(2)熔煉高碳鉻鐵
高碳鉻鐵的熔煉是在電阻熔煉爐中進行的，是在加熱過程中完成的；
①稱取高碳鉻鐵塊100kg，加入電阻熔煉爐中；
②開啟電阻熔煉爐，加熱高碳鉻鐵塊，加熱速度20°C/min,加熱至1600°C ± 10°C，高碳鉻鐵熔化，成熔體；
(3)高碳鉻鐵熔體澆鑄，快速冷卻析出石墨
高碳鉻鐵熔體的澆鑄是在鑄模中進行的，快速冷卻是在外水循環冷卻水槽中完成的；
①將鑄模置于冷卻水槽內，循環水槽內的冷卻水要淹沒鑄模體積的9/10；
②開啟冷卻水槽上的水泵及進水閥、出水閥，使冷卻水槽內的潔凈水流動循環，潔凈水流動速度100L/min ；
③澆鑄，將高碳鉻鐵熔體對準鑄模進行澆鑄，注滿為止；
④冷卻，高碳鉻鐵熔體在澆鑄過程中由流動的潔凈水進行快速冷卻，在1000°C以上時，冷卻速度為1_5°C /s，在1000°C以下時，冷卻速度為0.ι-re /s ；
快速冷卻后為含石墨的高碳鉻鐵鑄錠；
(4)破碎、制粉
①將含石墨的高碳鉻鐵鑄錠用機械切制成塊狀，塊狀尺寸為5mmX8mmX5mm；
②破碎機破碎，將塊狀高碳鉻鐵置于破碎機內進行破碎，成顆粒狀，顆粒直徑^ Φ2πιπι ;
③球磨制粉，將高碳鉻鐵顆粒置于 球磨機內進行球磨，球磨轉數30r/min,球磨后成含石墨顆粒的聞碳絡鐵粉；
(5)微波加熱脫除石墨顆粒
將含石墨顆粒的高碳鉻鐵粉置于微波加熱爐中，進行微波加熱，加熱溫度6000C ±5°C，恒溫保溫時間IOmin ；
高碳鉻鐵粉在微波加熱過程中將進行氧化反應，脫除石墨顆粒，然后關閉微波加熱爐，使脫除石墨顆粒的高碳鉻鐵粉隨爐自然冷卻至25°C ；
冷卻后為含碳量< 3%的鉻鐵粉；
(6)檢測、分析、表征
對制備的含碳量< 3%的鉻鐵粉的形貌、色澤、化學成分進行檢測、分析、表征；
用碳分析儀進行含碳量分析；
結論:脫碳后的鉻鐵粉為灰黑色粉體，含碳量< 3%。有益效果
本發明與背景技術相比具有明顯的先進性，是針對高碳鉻鐵冶煉過程中含碳量高的弊端，采用在高碳鉻鐵熔煉澆鑄過程中進行快速冷卻析出石墨，制成鑄錠，然后進行破碎、球磨、制粉，用微波加熱法脫除石墨顆粒，制得含碳量低的鉻鐵粉，此方法工藝先進，數據翔實精確，先用快速冷卻法析出石墨，經粉碎制粉、微波加熱去除鉻鐵粉中的石墨顆粒，脫碳效果好，可使鉻鐵的含碳量< 3%，是十分理想的高碳鉻鐵的脫碳方法。
圖1為高碳鉻鐵熔體澆鑄、快速冷卻脫碳狀態圖 圖2為高碳鉻鐵脫碳后產物形貌圖
圖中所示，附圖標記清單如下:
1、冷卻水槽，2、澆鑄模具，3、高碳鉻鐵熔體，4、冷卻水，5、進水閥，6、出水閥，7、水泵，8、電控箱，9、顯示屏，10、指示燈，11、電源開關，12、水泵控制器，13、水流量調控器，14、時間控制器，15、導線，16、槽蓋，17、固定架。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明做進一步說明:
圖1所示，為高碳鉻鐵熔體澆鑄、快速冷卻脫碳狀態圖，各部位置、連接關系要正確，按量配比，按序操作。高碳鉻鐵的熔體澆鑄、快速冷卻脫碳是在冷卻水槽內進行的，是在外水循環的快速冷卻下完成的；
冷卻水槽I為長方體矩形，在冷卻水槽I上部為槽蓋16,內部為冷卻水4,在冷卻水槽I的槽蓋16上置放澆鑄模具2，并由固定架17固定，澆鑄模具置于冷卻水4中，冷卻水4要淹沒澆鑄模具2體積的9/10 ;在冷卻水槽I的右上部設有進水閥5，進水閥5連接水泵7，在冷卻水槽I的左下部設有出水閥6 ;在冷卻水槽I的右部設有電控箱8，在電控箱8上設有顯示屏9、指示燈10、電源開關11、水泵控制器12、水流量調控器13、時間控制器14 ;水泵7通過導線15與電控箱8連接。圖2所示，為高碳鉻鐵脫碳后產物形貌圖，圖中可知，含碳量低的鉻鐵為灰黑色粉體，呈 不規則堆積。
權利要求
1.一種高碳鉻鐵的快速冷卻脫碳方法，其特征在于:使用的 化學物質材料為:高碳鉻鐵、潔凈水，其準備用量如下:以千克、升為計量單位 高碳鉻鐵:FeCr55C1000 100 kg±l kg 潔凈水:H2O10000 L± 100 L 快速冷卻脫碳方法如下: (O高碳鉻鐵切塊 稱取高碳鉻鐵100kg,用機械切制成IOOmmX 50mmX 80mm的塊狀； (2)熔煉高碳鉻鐵 高碳鉻鐵的熔煉是在電阻熔煉爐中進行的，是在加熱過程中完成的； ①稱取高碳鉻鐵塊100kg，加入電阻熔煉爐中； ②開啟電阻熔煉爐，加熱高碳鉻鐵塊，加熱速度20°C/min,加熱至1600°C ± 10°C，高碳鉻鐵熔化，成熔體； (3)高碳鉻鐵熔體澆鑄，快速冷卻析出石墨 高碳鉻鐵熔體的澆鑄是在鑄模中進行的，快速冷卻是在外水循環冷卻水槽中完成的； ①將鑄模置于冷卻水槽內，循環水槽內的冷卻水要淹沒鑄模體積的9/10； ②開啟冷卻水槽上的水泵及進水閥、出水閥，使冷卻水槽內的潔凈水流動循環，潔凈水流動速度100L/min ； ③澆鑄，將高碳鉻鐵熔體對準鑄模進行澆鑄，注滿為止； ④冷卻，高碳鉻鐵熔體在澆鑄過程中由流動的潔凈水進行快速冷卻，在1000°C以上時，冷卻速度為1_5°C /s，在1000°C以下時，冷卻速度為0.ι-re /s ； 快速冷卻后為含石墨的高碳鉻鐵鑄錠； (4)破碎、制粉 ①將含石墨的高碳鉻鐵鑄錠用機械切制成塊狀，塊狀尺寸為5mmX8mmX5mm； ②破碎機破碎，將塊狀高碳鉻鐵置于破碎機內進行破碎，成顆粒狀，顆粒直徑^ Φ2πιιη ; ③球磨制粉，將高碳鉻鐵顆粒置于球磨機內進行球磨，球磨轉數30r/min,球磨后成含石墨顆粒的聞碳絡鐵粉； (5)微波加熱脫除石墨顆粒 將含石墨顆粒的高碳鉻鐵粉置于微波加熱爐中，進行微波加熱，加熱溫度6000C ±5°C，恒溫保溫時間IOmin ； 高碳鉻鐵粉在微波加熱過程中將進行氧化反應，脫除石墨顆粒，然后關閉微波加熱爐，使脫除石墨顆粒的高碳鉻鐵粉隨爐自然冷卻至25°C ； 冷卻后為含碳量< 3%的鉻鐵粉； (6)檢測、分析、表征 對制備的含碳量< 3%的鉻鐵粉的形貌、色澤、化學成分進行檢測、分析、表征； 用碳分析儀進行含碳量分析； 結論:脫碳后的鉻鐵粉為灰黑色粉體，含碳量< 3%。
2.根據權利要求1所述的一種高碳鉻鐵的快速冷卻脫碳方法，其特征在于:高碳鉻鐵的熔體澆鑄、快速冷卻脫碳是在冷卻水槽內進行的，是在外水循環的快速冷卻下完成的；冷卻水槽(I)為長方體矩形，在冷卻水槽(I)上部為槽蓋(16)，內部為冷卻水(4)，在冷卻水槽(I)的槽蓋(16)上置放澆鑄模具(2)，并由固定架(17)固定，澆鑄模具置于冷卻水(4)中，冷卻水(4)要淹沒澆鑄模具(2)體積的9/10;在冷卻水槽(I)的右上部設有進水閥(5),進水閥(5)連接水泵(7)，在冷卻水槽(I)的左下部設有出水閥(6);在冷卻水槽(I)的右部設有電控箱(8)，在電控箱(8)上設有顯示屏(9)、指示燈(10)、電源開關(11)、水泵控制器(12)、水流量調控器(13)、時間控制器(14);水泵(7)通過導線(15)與電控箱(8)連接 。
全文摘要
本發明涉及一種高碳鉻鐵的快速冷卻脫碳方法，是針對高碳鉻鐵含碳量高的弊端，采用在高碳鉻鐵熔煉澆鑄過程中進行快速冷卻析出石墨，制成鑄錠，然后進行破碎、球磨、制粉，用微波加熱法脫除析出的石墨顆粒，制得含碳量低的鉻鐵粉，此方法工藝先進，數據翔實精確，先用快速冷卻法析出石墨，經粉碎、微波加熱去除石墨顆粒，脫碳效果好，可使高碳鉻鐵的含碳量≤3%，是十分理想的高碳鉻鐵的脫碳方法。
文檔編號C22C33/00GK103233158SQ20131014903
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月26日 優先權日2013年4月26日
發明者陳津, 闕仲萍, 趙晶, 張猛, 郝赳赳, 林萬明, 郭麗娜 申請人:太原理工大學