【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于耐磨金属材料制备，具体涉及一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法。
技术介绍
1、铸铁具有良好的耐磨性能，虽然它的力学性能比钢差，脆性较大，容易碎裂，但在相同条件下比钢的成本低。若采取相应的设计和工艺处理，在一定条件下也能满足不同的要求，故较为广泛用作摩擦副的耐磨材料。但铸铁是使用时不仅受到严重的磨损，而且承受较大负荷，如何获得高而均匀的硬度值是提高其耐磨性的关键。
2、专利cn112359273a提出一种高硬度的高碳中铬耐磨铸铁及其制备方法，其化学成分为：c 3.61～3.99wt％，cr 12.11～14.99wt％，si 0.51～0.79wt％，mn 0.61～0.89wt％，mo 1.71～1.99wt％，b 0.31～0.39wt％，zr 0.51～0.89wt％，p≤0.049wt％，s≤0.049wt％，余量为fe，尽管其性能优越，但其制备成本高流程长的问题依然没有解决。
3、专利cn106222536a提出一种铬含量较低、耐磨性能较好的合金耐磨铸铁材料及其制备方法，在制备方法中，包括原材料准备、熔炼、化学分析、净化、变质处理的步骤，在变质处理中，加入了稀土硅铁和硅铁的混合物，以去除金属液中的氧，达到去杂的目的。
4、本专利技术中，通过降低铬的加入量，同时通过稀土元素来去除杂质，使得合金耐磨材料中的铬的含量降低为5％～10％。虽然降低了cr的含量，在一定程度上减少了制备成本，但流程长的问题依旧存在。上述专利虽然可以制备高性能耐磨铸铁，但流程长、成本高的问题没有涉
技术实现思路
1、为实现废旧轮胎中钢丝的资源化和高值化利用，针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种利用轮胎钢丝含稀土冶炼耐磨铸铁的方法，包括以下步骤：
2、(1)利用废旧轮胎剥离机得到单股钢丝短纤维；
3、(2)将剥离的钢丝短纤维压制成钢丝块；
4、(3)开启感应电炉，以低功率预热后，将钢丝块和保护渣加入感应电炉中，调高功率开始熔炼钢丝，待钢丝全部熔化，进行匀速搅拌形成稳定的涡流，加入铁合金和增碳剂，利用涡流搅拌装置将铁合金快速卷入，形成均匀的熔池；
5、(4)将熔池表面渣层去除，将铸铁水倾倒进模具中进行浇铸，随后进行热处理，得到产物耐磨铸铁。
6、其中：
7、所述步骤(1)中，单股钢丝短纤维的直径小于0.5mm，平均长度为40～80mm，化学成分为c 0.65～0.90％，si 0.10～0.40％，mn 0.30～0.80％，p≤0.025％，s≤0.02％，cu≤0.3％，zn≤0.2％，余量为fe和不可避免的杂质，其表面的橡胶残留量小于0.3％。
8、所述步骤(2)中，压制的钢丝块尺寸为(300±20)mm*(300±20)mm*(300±20)mm。
9、所述步骤(3)中，保护渣选用cao-caf2-al2o3基预熔型保护渣，其添加量为钢丝质量的2～8％，其成分为：caf2 47～53％，cao 15～25％，al2o3 21～23％，mgo+tio2+sio2 7.5～8.5％，其余为不可避免的杂质。
10、所述步骤(3)中，预热阶段的电炉功率为额定功率的20～40％，温度为800～1000℃；熔炼阶段的电炉功率为额定功率的80～100％，预热时间不少于10min；涡流搅拌速率为60～100rpm；加入铁合金和增碳剂后，控制熔炼温度为1500～1550℃，熔炼时间为不低于30min。
11、所述步骤(3)中，铁合金为高碳铁合金，包括铬铁、镍铁、锰铁、硅铁、钼铁、稀土铁，合金元素含量大于50％，磷、硫元素含量小于0.05％，碳含量大于5％，其中，按质量分数计，铁合金的添加量与入炉钢丝质量比例为：铬铁合金14～18％，钼铁合金1～2％，镍铁合金0.3～0.8％，锰铁合金0.8～1.5％，硅铁合金1.5～2.5％，稀土合金≤0.05％，增碳剂≤4％。
12、所述步骤(3)中，增碳剂的固定碳含量大于75％。
13、所述步骤(4)中，浇铸后的耐磨铸铁件的成分为：c 2.0～3.3％，si≤1.2％，p≤0.06％，s≤0.06％，mn≤2％，cu≤1.2％，cr 7.0～10.0％，mo≤3.0％，la≤0.05％，fe余量。
14、所述步骤(4)中，热处理工艺为在900～1000℃保温2～6h后油淬，于200～600℃保温6～12h空冷。
15、所述步骤(4)中，所得含稀土耐磨铸铁的布氏硬度大于700。
16、与现有的废旧轮胎处理技术相比，本专利技术特点和有益效果是：
17、(1)轮胎钢丝的橡胶残留量小。由于橡胶中含有大量硫，如果处理不当会引起硫融入钢液，导致钢液中硫含量超标。本方法有效减少了钢丝表面的橡胶残留，缩短炼钢流程，节约能耗，生产效率提高20～30％。
18、(2)轮胎钢丝的烧损小。钢丝密度小，将轮胎钢丝压制成块入炉，提高了加料效率，加入的钢丝块迅速被钢液吞没，避免了钢丝发生烧损，使得烧损率小于1％。
19、(3)热量散失少。保护渣使钢液隔绝空气避免了钢液氧化，并且有效抑制热量散失。
20、(4)合金元素收得率高。利用涡流搅拌装置将铁合金卷入熔池，使铁合金快速熔化，钢液成分更加均匀，增大cr、ni、mn等元素的收得率，使得各有价组元的收得率大于95％；
21、(5)钢液洁净度高。采用低硫低磷铁合金，避免合金化过程有害元素的引入，提高了铸钢的洁净度。
22、(6)产品组织结构均匀。铸铁球的热处理强化了铸铁球的机械性能，消除浇铸时产生的残余应力，以获得均匀的组织结构。
23、(7)产品性能优越。在冶炼时添加稀土铁合金，使得钢的性能进一步提升。
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1.一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，单股钢丝短纤维的直径小于0.5mm，平均长度为40～80mm，化学成分为C0.65～0.90％，Si 0.10～0.40％，Mn 0.30～0.80％，P≤0.025％，S≤0.02％，Cu≤0.3％，Zn≤0.2％，余量为Fe和不可避免的杂质，其表面的橡胶残留量小于0.3％。
3.根据权利要求1所述的一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，压制的钢丝块尺寸为(300±20)mm*(300±20)mm*(300±20)mm。
4.根据权利要求1所述的一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，保护渣选用CaO-CaF2-Al2O3基预熔型保护渣，其添加量为钢丝质量的2～8％，其成分为：CaF2 47～53％，CaO 15～25％，Al2O3 21～23％，MgO+TiO2+SiO2 7.5～8.5％，其余为不可避免的杂
5.根据权利要求1所述的一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，预热阶段的电炉功率为额定功率的20～40％，温度为800～1000℃；熔炼阶段的电炉功率为额定功率的80～100％，预热时间不少于10min；涡流搅拌速率为60～100rpm；加入铁合金和增碳剂后，控制熔炼温度为1500～1550℃，熔炼时间为不低于30min。
6.根据权利要求1所述的一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，铁合金为高碳铁合金，包括铬铁、镍铁、锰铁、硅铁、钼铁、稀土铁，合金元素含量大于50％，磷、硫元素含量小于0.05％，碳含量大于5％，其中，按质量分数计，铁合金的添加量与入炉钢丝质量比例为：铬铁合金14～17％，钼铁合金1～2％，镍铁合金0.3～0.8％，锰铁合金0.8～1.5％，硅铁合金1.5～2.5％，稀土合金≤0.05％，增碳剂≤4％。
7.根据权利要求1所述的一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，增碳剂的固定碳含量大于75％。
8.根据权利要求1所述的一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，浇铸后的耐磨铸铁件的成分为：C 2.0～3.3％，Si≤1.2％，P≤0.06％，S≤0.06％，Mn≤2％，Cu≤1.2％，Cr 7.0～10.0％，Mo≤3.0％，La≤0.05％，Fe余量。
9.根据权利要求1所述的一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，热处理工艺为在900～1000℃保温2～6h后油淬，于200～600℃保温6～12h空冷。
10.根据权利要求1所述的一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所得含稀土耐磨铸铁的布氏硬度大于700。
...【技术特征摘要】
1.一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，单股钢丝短纤维的直径小于0.5mm，平均长度为40～80mm，化学成分为c0.65～0.90％，si 0.10～0.40％，mn 0.30～0.80％，p≤0.025％，s≤0.02％，cu≤0.3％，zn≤0.2％，余量为fe和不可避免的杂质，其表面的橡胶残留量小于0.3％。
3.根据权利要求1所述的一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，压制的钢丝块尺寸为(300±20)mm*(300±20)mm*(300±20)mm。
4.根据权利要求1所述的一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，保护渣选用cao-caf2-al2o3基预熔型保护渣，其添加量为钢丝质量的2～8％，其成分为：caf2 47～53％，cao 15～25％，al2o3 21～23％，mgo+tio2+sio2 7.5～8.5％，其余为不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的一种利用轮胎钢丝冶炼含稀土耐磨铸铁的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，预热阶段的电炉功率为额定功率的20～40％，温度为800～1000℃；熔炼阶段的电炉功率为额定功率的80～100％，预热时间不少于10min；涡流搅拌速率为60～100rpm；加入铁合金和增碳剂后，控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：张廷安，万兴元，豆志河，王龙，王坤，张蕊，李小龙，张子木，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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