CN1104261A

CN1104261A - 球化处理装置及其球化处理工艺

Info

Publication number: CN1104261A
Application number: CN 93120914
Authority: CN
Inventors: 刘年路; 曾诚璧; 戈丽萍
Original assignee: Casting Tech Development Inst Tanggu District Tianjin City
Current assignee: Casting Tech Development Inst Tanggu District Tianjin City
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1995-06-28

Abstract

一种关于球墨铸铁生产的炉前球化处理的装置及其球化处理工艺，包内脱硫处理及包内孕育处理的工艺，本发明解决了冲入包内法球化处理时，因反应速度过快而造成的镁吸收率低，成分偏析，并改善了工作环境，利用附图所示的装置可以取消球化剂的熔制工序，并使球化剂粉末得到利用。在反应室内加入脱硫剂，可以进行脱硫处理，加入不足以完全球化数量的球化剂，可以进行孕育处理。用于铸造低成本，高质量指标的各类机械零件。

Description

发明所属技术领域：

本发明涉及一种球墨铸铁生产的炉前球化处理的装置及其球化处理工艺、包内脱硫处理及包内孕育处理的工艺。

现有技术背景：

目前国内外应用的球化处理方法有冲入包内法、钟罩压入法、合金砣压入法、转动包法、自建压力加镁法、镁丝卷线法、有盖浇包加入法、流线法（In-Stream Method）、型内球化法、透气塞法、多孔质过滤片法等。上述的球化处理方法在铁水处理量、操作上、经济成本、设备要求以及质量稳定和环境影响等方面都有各自的优缺点，工厂根据各自的实际情况，采用着不同的球化处理方法。国内外大多数的工厂均采用“冲入包内法”进行处理，因为这种方法相对来讲，设备简单，投资少，操作方便。但是，在冲入包内法球化处理时，铁水与球化剂接触面积大，反应剧烈，造成部分颗粒偏大的球化剂未反应完毕即浮起氧化烧损掉，而颗粒偏小的球化剂其表面积大，其整体抗铁水的冲击力小，在铁水的冲击力和球化反应时镁蒸气压力的作用下极易浮起氧化掉。随着出炉铁水温度的提高，镁的蒸气压力增加，铁水沸腾加剧，球化剂的烧损也随之增加。钟罩压入法和自建压力加镁法球化处理时，虽然可以防止球化剂上浮，但是由于其反应速度快，铁水沸腾剧烈，球化剂的消耗量仍较高，其设备复杂，操作麻烦且安全性差，大量的镁蒸气得不到利用。（球化处理后铁水中的镁存在形式有：一.氧化镁、硫化镁等化合物。二.溶解的镁。三.镁气泡。石墨球化所必要的镁气泡，在理论上只需＜0.01%即可）。

在惯用的冲入包内法球化处理时，使用的球化剂是按一定成份要求予先熔制好的。在熔制过程中镁、稀土元素的烧损是不可避免的。将熔制合格的球化剂破碎成一定的粒度，通常为5-25MM。对于小于5MM的稀土镁硅铁球化剂大多数合金厂都难以处理，各使用工厂在球化处理时将其筛出弃置，即便加入也不计算在加入量范围。据统计，将熔炼合格的球化剂破碎为5-25MM粒度范围时，将产生15%小于5MM的球化剂粉末，这些粉末得不到合理的利用。

上述原因造成了冲入包内法球化处理的成本较高。

另外，为了控制和降低球化处理时产生的镁蒸气压力，减少在熔制球化剂时镁的烧损，在熔制球化剂时加入硅铁，要求含硅量38-44%，使镁熔于硅铁中，通常以Mg2si形式存在，使球化反应时产生的镁蒸气压力在1400℃时降低约60%。球化处理后的孕育处理使铸铁中的含硅量继续增加，对于专业化球铁厂来说，回炉铁中的含硅偏高，对于连续往复使用就出现了问题，而且对机械性能也不利。随着含硅量的增加，铸件成本也随之增加。

发明的目的：

本发明的目的是提供一种生产制造工艺简单，质量稳定可靠，机械性能及铸造性能优良的低成本球墨铸铁的球化处理装置及其球化处理工艺。本发明的另一个目的是提供简便宜行的包内脱硫工艺及高效孕育工艺。

发明的内容：

其技术解决方案是制造一个如附图所示可以移动的球化处理反应室，对现有的普通铁水包1焊接一个用来转动的套管2，再配备其它装置就可以使普通平底铁水包在冲入法处理铁水时，球化处理每吨球铁的成本可以降低55-80%，并使工作环境得到改善，减少了烟尘镁光。采用该装置可以取消对球化剂的熔炼工序过程，并保持原有的优点。其工艺过程是直接将熔炼球化剂所需的原料（以处理铁水的重量百分比计）0.33%-0.56%75硅铁、＜0.05%稀土元素（稀土元素以稀土合金方式加入）、0.04-0.12%镁块依次加入到用碳素钢或铸铁铸造的反应室4内，以薄铁皮制的反应室盖6封闭反应室口，即可用来球化处理，省去了球化剂的熔制工序，并消除了球化剂熔制过程中的元素烧损。将装好球化剂5的反应室与反应室支架3用镙栓来固定连接，然后将其***套管，穿好销栓7将反应室推向铁水包邻近的包嘴一侧，根据铁水的出炉温度在反应室周围覆盖适量的铁末，再覆盖适量的木屑，在包嘴的另一侧冲入铁水后，将反应室移动至铁水包中心，使铁水包内各处的球化反应均匀进行。反应室内径等于反应室内高，反应室口面积小于反应室内水平面截面积的50%，当需进一步控制反应速度时，反应室口面积应小于反应室内水平面截面积的30%。在球化处理开始时，铁水冲入铁水包内首先将反应室盖熔化，铁水漫进反应室口接触到镁块。镁的比重1.738克/厘米³，熔点为651℃，沸点为1107℃。镁比硅铁、稀土合金的比重及熔点都低，处于反应室下层的镁首先熔化并上浮浸泡硅铁和稀土合金。硅、稀土元素与镁所形成的固溶体具有较镁低的熔点及较镁高的沸点，从而使镁蒸气上浮的压力减小，镁蒸气的沸腾减弱。为了使硅、稀土元素尽快与镁互溶，应减小硅铁及稀土合金的颗粒尺寸，控制在3MM以下即可。但是，为防止破碎后的硅铁及稀土合金受潮、氧化，将其分别定量装入密封的塑料袋内以备用。改变反应室口的面积及调解反应室与铁水包底的间距，可以控制球化反应速度，反应室口的面积缩小、反应室与铁水包底的距离减小后，球化反应速度减慢，使镁蒸气的上浮量减少，氧化镁白烟大幅度降低，镁的利用率提高。反应室支架的结构为焊接连接。

采用上述球化处理装置及其球化处理工艺，将小于5MM的球化剂粉末以处理铁水重量的0.9-1.4%加入到反应室内，封闭反应室口，即可进行球化处理。该工艺将工厂难以处置的球化剂粉末利用起来。通过试验证明，采用该工艺球化处理后得到的金相组织（在熔炼条件、铁水成份、球化剂成份相同条件下）球化级别可稳定的达到1级，石墨大小为7级，其机械性能均相应提高。

利用本发明的球化处理装置可以在包内进行脱硫处理或进行脱硫、球化复合处理。在反应室内加入占处理铁水重量0.3-0.5%粒度小于3MM的碳酸钙（石灰石），再加入占处理铁水重量0.5-1.0%的石灰（密封于塑料袋内），密封反应室口，可以在铁水包内单独进行脱硫处理。其反应过程是依靠碳酸钙加热至825℃时，分解反应所产生的二氧化碳气体将反应室中的氧化钙和尚未分解完的碳酸钙喷射出来，随着上浮气体，这些微小颗粒在上浮过程中进行脱硫反应。该脱硫反应是在铁水包内自下而上均匀地进行，可以获得理想的脱硫效果。脱硫、球化复合处理的步骤是在反应室内依次加入占处理铁水重量0.33-0.56%75硅铁（粒度小于3MM用塑料袋密封）、0.04-0.07%镁块，再加入占处理铁水重量1.0-1.6%的石灰（密封于塑料袋内）作为脱硫剂，封闭反应室口，就可用于包内脱硫、球化复合处理。在复合处理时，铁水将反应室盖熔化并进入反应室。随着反应室内温度的升高，镁及硅铁相继熔化并开始沸腾，在镁蒸气压力的作用下，氧化钙首先被喷射出来参与脱硫反应，降低了铁水中的含硫量，使镁的有效利用率提高，并使球化处理的成本费用减少。

由于本发明有效地控制住球化反应速度并使处理成本大幅度降低，可将该技术扩展到孕育处理的范畴。即加入不足以完全球化数量的球化剂，控制反应速度，可获得最佳孕育效果，获得细小石墨，使抗拉强度增加，而铸铁的白口倾向减小，得到优良的机械加工性能。抗拉强度达250-450N/MM²时，硬度为HB160-210，从而获得高强度、低硬度、低成本并具有良好铸造性能的铸件。

发明的优点：

本发明解决了冲入包内法球化处理时，因球化反应速度过快而造成的镁吸收率低、成份偏析，操作简单方便安全，质量稳定可靠。与普通冲入法比较，球化处理每吨球铁的成本可以降低55-80%。球化级别可以稳定的达到1级，石墨大小由5-6级缩小到7级，机械性能（抗拉强度、延伸率）均相应提高。减小了烟尘镁光，改善了工作环境。适应性强，用途广泛，球化处理的铁水成份均匀、无偏析、质量稳定，可进行包内脱硫及脱硫、球化复合处理，并可以扩展到孕育处理的范畴。取消了对球化剂的熔制工序，并使球化剂粉末得到利用。“球化处理装置及其球化处理工艺”的开发成功，为获得低成本高质量指标的铸铁件开辟了一条新途径，能广泛应用于各类机械零件的制造。

Claims

1、一种生产球墨铸铁的炉前球化处理装置及其球化处理工艺，本发明与现有技术共有的必要技术特征是通过加入球化剂进行球化处理，使铸铁中以游离状态的石墨呈球状或近似球状分布，本发明的特征是通过改变反应室口的面积及调解反应室与铁水包底的间距来控制球化反应速度，球化反应速度减慢，使镁蒸气的上浮量减少，氧化镁白烟大幅度降低，镁的利用率提高，球化反应均匀，克服了成份偏析，质量稳定，并改善了工作环境，反应室内径等于反应室内高，反应室口面积小于反应室内水平面截面积的50%。

2、一种如权利要求1所述球化处理装置的球化处理工艺，其特征是反应室口面积小于反应室内水平面截面积的30%。

3、一种如权利要求1、2所述球化处理装置的球化处理工艺，其特征是直接将球化处理时所需的球化剂原料以处理铁水重量百分比依次加入0.33-0.56% 75硅铁，以稀土合金方式加入小于0.05%的稀土元素，0.04-0.12% 镁块最后加入到反应室，封闭反应室口，即可进行球化处理，取消了稀土镁合金的熔制工序。

4、根据权利要求1、2所述的球化处理装置及其球化处理工艺，其特征是以处理铁水重量百分比在反应室内依次加入0.33-0.56% 75硅铁、0.04-0.07% 镁块，将置于密封塑料袋内的1.0-1.6% 石灰最后加入到反应室，可以在包内进行脱硫、球化复合处理。

5、一种如权利要求1、2所述球化处理装置的球化处理工艺，其特征是将小于5mm的球化剂粉末以处理铁水重量的0.9-1.4%加入到反应室内，封闭反应室口，即可进行球化处理，球化剂粉末得到利用。

6、一种如权利要求1、2所述的球化处理装置，其特征是在反应室内先加入占处理铁水重量0.3-0.5%粒度小于3mm的碳酸钙，再加入占处理铁水重量0.5-1.0%密封于塑料袋内的石灰，可以在包内进行脱硫处理。

7、一种如权利要求1、2所述的球化处理装置，其特征是加入不足以完全球化数量的球化剂，控制反应速度，可获得最佳的孕育效果，抗拉强度达250-450N/mm²时，硬度为HB160-210，具有良好的铸造性能和机械加工性能。