CN113502369A

CN113502369A - 连铸铸铁型材生产变质处理新方法

Info

Publication number: CN113502369A
Application number: CN202110679245.1A
Authority: CN
Inventors: 刘保建; 时胜利; 张欣昱
Original assignee: Xian University of Technology
Current assignee: Xian University of Technology
Priority date: 2021-06-18
Filing date: 2021-06-18
Publication date: 2021-10-15

Abstract

本发明公开了连铸铸铁型材生产变质处理新方法，包括保温结晶炉、喂丝机、包芯线、陶瓷管，所述保温结晶炉的上方安装有喂丝机，所述喂丝机与包芯线一端连接，所述包芯线穿过陶瓷管，所述陶瓷管安装在保温结晶炉的上端,所述陶瓷管的一端缠绕在包芯线卷的外部，所述包芯线卷的中间旋转连接在线卷安装座的中心；将温度、成分合格的铁水通过茶壶浇注口注入保温结晶炉内，在连铸生产线的保温结晶炉顶上面开设一孔洞，孔洞内埋设一根耐高温陶瓷管，通过驱动喂丝机使包芯线按一定速度穿越陶瓷管,从而保证连铸型材得到稳定、可靠、优良的金相组织和机械性能。

Description

连铸铸铁型材生产变质处理新方法

技术领域

本发明涉及机械行业铸造技术领域，具体为连铸铸铁型材生产变质处理新方法。

背景技术

球化、蠕化、孕育变质处理是生产球墨铸铁、蠕墨铸铁、高牌号灰铸铁及高合金铸铁的重要环节之一。所谓变质处理就是在成分、温度合格的铁水中添加少量特殊的球化、蠕化、孕育剂，促进石墨化，控制石墨形态、数量，防止渗碳体的形成，保证金相组织、力学性能合格，提高力学性能或特殊性能的工艺方法。

球墨、蠕墨、孕育铸铁是指向铁水中加入一定数量的球化剂、蠕化剂或孕育剂,通过变质处理，使铁水在结晶、凝固过程中，碳以球状、蠕虫状或片状石墨的形态形核、生长,。凝固后铸铁的组织中得到所要求的球状、蠕虫状或片状石墨的金相组织和希望的物理性能。由此可见，变质处理是铸铁连铸生产的重要、关键环节。

以球铁为例，目前国内外变质处理的方法主要有:

浇包冲入法、喂丝球化法、压力加镁法、转包法、盖包法和型内处理法等。其中,应用最广泛的是浇包冲入法。其最大的优点是操作简便，使用广泛。但是,这种处理方法球化剂中镁的吸收率低，大约只有30-40％，球化处理时因镁的燃烧产生大量烟尘，导致劳动条件恶化、污染环境等问题。为了克服这种缺点,随后出现了盖包法、压力加镁法、GF转包法、喂丝法和型内球化处理等方法。

目前,国外广泛采用压力加镁法。镁的吸收率可达70-80％,处理过程工作环境良好，但设备投资比较高，操作复杂，处理时间长，铁水降温多，且处理时压力大，易发生事故，国内较少采用。

转包法与冲入法相似，球化处理过程中仍产生镁光、烟雾，反应室的小孔容易堵塞，清理困难，难于连续生产，不适合连铸生产要求。投资也相对较大。

盖包法是在冲入法基础上改进发展而来的，它是在冲入法所用的铁水包上面增加一个耐火材料砌成的浇口盆包盖。球化处理前，球化、孕育剂与冲入法一样，放置于铁水包底部的堤坝一侧坑内。然后将包盖盖于铁水包上并封闭好。铁液通过盆式包盖底部所留孔口进入包内与铁水发生反应，反应完后，取开包盖进行浇注。该法能减少烟尘，提高镁的吸收率至50-60％。铁水温降也可减少，缺点在于操作麻烦，增加工人高温环境的工作量，操作难以规范化，推广有难度。

近年来，喂丝法在国内得到推广应用。其特点是喂丝机可以根据所生产的铸铁牌号、形状尺寸设定喂丝(包芯线)的牌号、长度、直径、速度等参数，进行定量处理。所用的球化剂、孕育剂按配比制成商品包芯线，使用方便。镁的吸收率相对也比较高。此法需要在专门的喂丝站进行。设备投资较冲入法高。由于包芯线被喂丝机输送于开放的铁水包内与铁水进行反应，仍不可避免产生烟尘和氧化渣，加之又多了进出专用喂丝站的出入转运，用时较长，铁水降温较多，也存在球化、孕育衰退问题，一般还需要进行二次孕育。该法还受喂丝机、包芯线及喂丝工艺等因素影响。

型内处理法，该法主要应用传统铸型生产大中型铸件。简言之，就是把变质剂(孕育剂或球化剂)安放于铸型内浇注***专设的适当位置，铁水进入铸型的浇注***与变质剂发生反应后即进入型腔。特点是球化级别高，镁的吸收率高，可达80％以上。铁液降温少，球化孕育可同时作用，变质效果良好。此法的致命缺点是，由于在大气状态下进行反应，产生的氧化物夹渣难以避免，容易进入型腔造成位置不确定夹渣缺陷，造成铸件安全隐患和废品。

在球化剂方面,国内常用的球化剂主要有稀土镁硅铁合金、钙镁球化剂、镍镁合金球化剂。国外大多用纯镁或镁合金。孕育剂多采用硅铁、硅钙、硅钡等合金。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了连铸铸铁型材生产变质处理新方法。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：连铸铸铁型材生产变质处理新方法，包括保温结晶炉、喂丝机、包芯线、陶瓷管，所述保温结晶炉的上方安装有喂丝机，所述喂丝机与包芯线一端连接，所述包芯线穿过陶瓷管，所述陶瓷管安装在保温结晶炉的上端,所述陶瓷管的一端缠绕在包芯线卷的外部，所述包芯线可以是硅钡，硅钙，硅铁孕育剂，也可以是稀土镁硅钡球化孕育一体包芯线。包芯线卷的中间旋转连接在线卷安装座的中心；将温度、成分合格的铁水通过茶壶浇注口注入保温结晶炉内。在连铸生产线的保温结晶炉顶上面开设一孔洞，孔洞内埋设一根耐高温陶瓷管，通过驱动喂丝机使包芯线按一定速度穿越陶瓷管，使得包芯线送达至保温结晶炉下部区域的铁水中，使包芯线与铁水发生反应；变质反应的铁水很快进入结晶器结晶、凝固、成形为型材。保温结晶炉的右侧设置有安装结晶器的出口，由连铸生产线牵引将型材从出口该平稳拉出后成为球化的连铸球铁型材产品。

优选的，根据液面高度变化以1.2—8M/min周期循环变速、变量送入炉底部的铁水区域，使之与铁水进行球化和孕育平稳反应。

优选的，通过在保温结晶炉的茶壶浇注口观察判断，适时、定量补充新的高温铁水，保持炉内铁水的温度和压头在区间波动。

优选的，所述保温结晶炉的上端设置有连接口、茶壶浇注口。

优选的，所述包芯线线卷安装座为一个底板下端固定连接支腿，线卷安装座的上端固定旋转连接有用于连接稀土镁硅钡包芯线卷的旋转轴。

优选的，所述的陶瓷管内孔与包芯线外径为间隙配合，保证喂丝程序顺利通畅。

优选的，生产球铁型材的变质剂型号为MgFeSiRE系列球化孕育一体包芯线；生产灰铁型材的变质剂为SiFeBaCa系列孕育系列包芯线。外部***材料均为低碳钢。

优选的，所述保温结晶炉温度内铁水温度为1380±30℃。

(三)有益效果

本发明提供了连铸铸铁型材生产变质处理新方法。具备以下有益效果：

将温度、成分合格的铁水通过茶壶浇注口注入保温结晶炉内，在连铸生产线的保温结晶炉顶上面开设一孔洞，孔洞内埋设一根耐高温陶瓷管，通过驱动喂丝机使包芯线按一定速度穿越陶瓷管,从而保证连铸型材得到稳定、可靠、优良的金相组织和机械性能。可精确控制包芯线与铁水的变质反应发生在保温结晶炉底部无氧环境区域进行，烟尘、氧化渣产生几率很小且容易上浮，传统的型内处理法易出现的夹渣问题得以规避，从而保证连铸型材得到稳定、可靠、优良的金相组织和机械性能。

附图说明

图1是本发明提出的连铸铸铁型材生产变质处理新方法结构图。

图中：喂丝机1、包芯线2、陶瓷管3、茶壶浇注口4、铁水5、安装结晶器6、型材7、线卷安装座8、稀土镁硅钡包芯线卷9、保温结晶炉10。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种技术方案：连铸铸铁型材生产变质处理新方法，包括保温结晶炉10、喂丝机1、包芯线2、陶瓷管3，所述保温结晶炉10的上方安装有喂丝机1，所述喂丝机1与包芯线2一端连接，所述包芯线2穿过陶瓷管3，所述陶瓷管3安装在保温结晶炉10的上端,所述陶瓷管3的一端缠绕在稀土镁硅钡包芯线卷9的外部，所述稀土镁硅钡包芯线卷9的中间旋转连接在线卷安装座8的中心；将温度、成分合格的铁水5通过茶壶浇注口4注入保温结晶炉10内，在连铸生产线的保温结晶炉10顶上面开设一孔洞，孔洞内埋设一根耐高温陶瓷管3，通过驱动喂丝机1使包芯线2按一定速度穿越陶瓷管3，使得包芯线2送达至保温结晶炉10下部区域的铁水5中，使包芯线2与铁水5发生反应；变质反应的铁水5在区间铁水很快进入结晶器结晶、凝固、成形为型材7，保温结晶炉10的右侧设置有安装结晶器6的出口，由连铸生产线牵引将型材7从出口***平稳拉出，型材7从出口被拉出后成为球化的连铸球铁型材产品。

进一步地，保温结晶炉液面高度变化控制在1M～1.5M范围时，将包芯线以1.2—8M/min周期循环变速、变量送入炉底部铁水区的铁水5区域，使之与铁水5进行球化、孕育平稳反应。

进一步地，通过在保温结晶炉10的茶壶浇注口4，适时、定量补充新的高温铁水，保持炉内铁水5的温度和压头在区间波动。

进一步地，所述保温结晶炉10的上端设置有连接口、茶壶浇注口4。

进一步地，所述线卷安装座8为一个底板下端固定连接支腿，线卷安装座8的上端固定旋转连接有用于连接稀土镁硅钡包芯线卷9的旋转轴。

进一步地，所述的陶瓷管3内孔与包芯线2外径为见习配合，保证喂丝程序顺利通畅。

进一步地，所述包芯线2内变质剂型号为MgFeSiRE系列球化孕育一体包芯线，孕育专用包芯线为SiFeBaCa系列。外部***材料为低碳钢。

进一步地，所述保温结晶炉10的铁水温度为1380±30℃。

实施例：当铁水液面降至一定高度时，及时定量从茶壶浇注口4补充铁水。控制保温结晶炉10内液面在一定范围波动。喂丝机1按设定的程序，调速、变量、平稳、不间断的输送含有配方球化孕育剂的包芯线2)，连续进行喂丝变质处理。由于包芯线2与铁水在非大气层的无氧状态下发生反应，理论上烟尘和氧化渣产生的概率很小。符合铸造生产绿色环保方向提升。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.连铸铸铁型材生产变质处理新方法，包括保温结晶炉(10)、喂丝机(1)、包芯线(2)、陶瓷管(3)，其特征在于，所述保温结晶炉(10)的上方安装有喂丝机(1)，所述喂丝机(1)与包芯线(2)一端连接，所述包芯线(2)穿过陶瓷管(3)，所述陶瓷管(3)安装在保温结晶炉(10)的上端,所述陶瓷管(3)的一端缠绕在稀土镁硅钡包芯线卷(9)的外部，所述稀土镁硅钡包芯线卷(9)的中间旋转连接在线卷安装座(8)的中心；将温度、成分合格的铁水(5)通过茶壶浇注口(4)注入保温结晶炉(10)内，在连铸生产线的保温结晶炉(10)顶上面开设一孔洞，孔洞内埋设一根耐高温陶瓷管(3)，通过驱动喂丝机(1)使包芯线(2)按一定速度穿越陶瓷管(3)，使得包芯线(2)送达至保温结晶炉(10)下部区域的铁水(5)中，使包芯线(2)与铁水(5)发生反应；变质反应的铁水(5)在区间铁水很快进入结晶器结晶、凝固、成型为型材(7)，保温结晶炉(10)的右侧设置有安装结晶器(6)的出口，由连铸生产线牵引将型材(7)从出口***平稳拉出，型材(7)从出口被拉出后成为球化的连铸球铁型材产品。

2.根据权利要求1所述的连铸铸铁型材生产变质处理新方法，其特征在于，根据液面高度变化以1.2—8M/min周期循环变速、变量送入炉底部铁水区的铁水(5)区域，使之与铁水(5)进行球化和孕育平稳反应。

3.根据权利要求1所述的连铸铸铁型材生产变质处理新方法，其特征在于，通过在保温结晶炉(10)的茶壶浇注口(4)，适时、定量补充新的高温铁水，保持炉内铁水(5)的温度和压头在区间波动。

4.根据权利要求1所述的连铸铸铁型材生产变质处理新方法，其特征在于，所述保温结晶炉(10)的上端设置有连接口、茶壶浇注口(4)。

5.根据权利要求1所述的连铸铸铁型材生产变质处理新方法，其特征在于，所述线卷安装座(8)为一个底板下端固定连接支腿，线卷安装座(8)的上端固定旋转连接有用于连接稀土镁硅钡包芯线卷(9)的旋转轴。

6.根据权利要求1所述的连铸铸铁型材生产变质处理新方法，其特征在于，所述的陶瓷管(3)内孔与包芯线(2)外径为间隙配合，保证喂丝程序顺利通畅。

7.根据权利要求1所述的连铸铸铁型材生产变质处理新方法，其特征在于，所述包芯线(2)内变质剂型号为MgFeSiRE系列球化孕育一体包芯线，也可以是SiFeBaCa系列孕育系列包芯线，外部***材料均为低碳钢。

8.根据权利要求1所述的连铸铸铁型材生产变质处理新方法，其特征在于，所述保温结晶炉(10)内铁水温度为1380℃±30℃。