专利名称：加盖球化包的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铸造工艺中的铁水包，具体涉及一种用于对球墨铸铁进行球化处理的铁水包。
背景技术：
球化处理是球墨铸铁生产中重要的工艺环节，采用何种球化处理工艺直接关系到 球化质量的高低和稳定、工艺操作的繁简、设备投入的多少、球化成本的高低和作业环境的 优劣。硅铁镁稀土合金冲入法球化处理工艺由于具有设备简单、操作方便等优点从上世纪 60年代起在球铁生产中得到广泛的应用。近半个世纪来，冲入法球化工艺虽有不断的改进， 如采用高径比大的专用球化包、包内球化室的改进、球化合金上覆盖铁屑和小钢板以及球 化合金的改进等，但基本情况没有改变。与各种新的球化工艺相比其不足之处愈益显露，如 包口敞开，空气中氧与铁液中镁反应不受限制，使球化元素大量烧损，不仅增加球化剂的消 耗，还产生大量烟雾和镁光，严重污染环境。而且电炉倾倒铁液时由于落点的变化亦使球化 质量不稳定，难以满足高质量球铁铸件生产的要求。纵观欧美发达国家，从80年代起开始 逐步淘汰传统的“三明治”法(即敞口包冲入法)球化工艺，转而采用盖包法、喂丝法、转包 法等先进的球化处理工艺，至90年代末，几乎很少再用敞口包冲入法进行球化处理。而国 内的铸铁企业时至今日，由于种种原因仍大部分在用冲入法球化处理。目前常用的球化处理工艺有冲入法、盖包法、喂丝法、转包法、型内法、压入法等。 采用何种球化工艺要根据企业铸件的种类和质量要求，熔化工艺和生产设备条件等综合考 虑。为使铸造企业更好地选用合适的球化工艺，需对各种球化工艺优缺点作一对比，见表1。
注①此处压入法指采用自建压力球化包处理。②冲天炉熔炼时原铁液含硫量可以放宽，但须多耗球化合金或球化合金包芯线。在以上6种球化处理工艺中，型内法需要对不同铸件的浇注系统设计专门的球化 反应室及挡渣措施，使工艺出品率及铸型布置型腔的可用面积大为减少，且为防止夹杂产 生，要求原铁液的硫量< 0.01%，对重要铸件还须100%进行球化率检测等固有的缺点，即 使在欧美发达国家，使用厂家也很少。压入法是早期的球化处理工艺，无论外加压力还是自建压力方法都存在操作麻 烦，处理时间长，铁液温降大，安全性较差等固有缺点而逐步被弃用。包芯线喂丝法是80年代后期德国、美国从冶金行业钢液精炼技术移植到球化工 艺上来，因其可根据铁液的重量和冶金质量实现精确控制球化合金加入和自动化作业的优 点在欧美铸造企业获得广泛使用。国内我公司在95年率先将包芯线喂丝法应用于气压浇 注炉出铁槽内处理蠕铁排气管铁液，2004年曾投资建造包内喂丝球化处理工作站并进行了 试制，但因喂丝机和电控系统质量不好而故障频繁，包盖密封性差而铁液飞溅严重等问题 而未能投入大批量生产。从试制的情况表明该工艺受喂丝机系统、包芯线质量和喂丝工艺 等因素的影响较大，包芯线含镁量高而球化反应十分激烈，镁吸收率不高(甚至低于冲入 法)，操作过程较为复杂。虽然可以通过努力改进上述问题，但总的球化处理成本较冲入法 高，对于价格竞争压力大的普通球铁件似乎有些奢侈。不要轻信有些文章关于喂丝法镁吸 收率高，可节约成本的说法。我们的实践表明作为一种新的球化工艺，喂丝法更适合于技术 含量、质量要求、价值量高的球铁铸件，尤其适用于控制范围严格的蠕化处理上，但必须有 好的硬件设备、包芯线和工艺控制。除了冲入法外，目前国内外广泛使用的球化工艺主要就是盖包法、喂丝法、和GF 转包法3种。其中转包法由于采用纯镁球化剂，球化质量好且稳定，可以直接处理含硫量高 的冲天炉铁液，若配备带倾转和秤量的专用处理叉车或专用处理吊车以及带抽尘的处理室 可组成高效、大处理能力的机械化系统，因此在欧洲大型铸造企业应用较多。在国内已有新 兴铸管、昆山GF铸造等公司采用，但是该工艺设备复杂，配套要求高，一次投入费用大，处 理时每包都要清理球化室和隔板孔，密封球化室盖，倒清转包内残渣，操作比较复杂，因此 较适用于一次处理量大、经济实力和技术能力强的大型铸造企业。[0011]盖包法是在冲入法的基础上开发出来的球化处理工艺，基本克服了冲入法存在的 缺点，其基本原理是在冲入法球化包上加装一个盖子。因此操作过程与冲入法类同，球化剂 及辅料以及生产配套设备基本不需要改变，对于采用敞口包冲入法球化处理的中小型铸造 企业来说，改为盖包球化处理时只需添置加盖球化处理包即可，适合我国国情，易于推广应
用。 由于盖包法具有表1所列的优点，在欧美发达国家铸造企业中早已得到普遍使 用。国内虽有一些厂家采用，而且有增加的趋势，但数量不多，范围不广。妨碍盖包法使用 的主要问题是，虽然它与转包法、喂丝法相比设备简单、操作方便，但与冲入法相比，工艺操 作上要麻烦一些，如包盖的开合、铁液的定量、包盖孔的清渣、扒渣、包或盖的清理修筑和烘 包等。必须在选择盖包类型和设计盖包时考虑如何使操作更方便，不然就会妨碍盖包法的 使用和推广。国外加盖包类型主要有固定式包盖、活动式包盖、升降式包盖、茶壶式处理包4 种。固定式和茶壶式处理包的包盖都固定在包体上，不能随意打开，无法进行扒渣操作，在 国内炉料质量较差和铁液硫量较高情况下，包内积渣严重，球化包很快不能使用。我们曾在 国内某外资铸造公司看到茶壶式处理包的使用，不仅清包筑包工作十分繁重，而且由于大 的进铁口敞开，镁光烟雾很多，球化剂加入量并不能减少。因此，虽然加盖包比较简单，但现有技术尚未公开能够适应各种生产条件且操作 方便的加盖包产品，影响了该工艺的推广应用。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种操作方便的加盖球化包，以克服现有技 术的上述缺陷。为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案一种加盖球化包，包括包 体和包盖，所述包体内设有容腔，包体上连接有门架，所述包盖上连接有包盖吊架，包盖的 顶部设有铁液盆，铁液盆的底部设有漏液孔，所述漏液孔与包体内的容腔相连通。优选地，所述包盖的底部与包体上沿相接触的部位设有弹性密封垫。进一步地，所述包盖的底部设有一圈罩板和一个凸台，所述罩板罩在包体上沿的 外围，所述凸台位于包体容腔的上方，罩板与凸台之间形成一环形凹槽，所述弹性密封垫位 于该环形凹槽内。优选地，所述漏液孔的直径
，式中W为处理铁液的重量，单位kg ;t
为铁液经过漏液孔的时间，单位s ；h为铁液盆内铁液的深度，单位cm。优选地，所述门架包括两根立柱和一根横梁，两根立柱的下端与包体相连接，两根 立柱的上端与横梁相连接，横梁上设有吊环。进一步地，包盖吊架包括两根包盖立柱和一根包盖横梁，两根包盖立柱的下端与 包盖相连接，两根包盖立柱的上端与包盖横梁相连接，包盖横梁位于门架横梁的下方。进一步地，包盖吊架包括两根包盖立柱和一根包盖横梁，两根包盖立柱的下端与 包盖相连接，两根包盖立柱的上端穿过门架横梁与包盖横梁相连接，包盖横梁位于门架横 梁的上方，包盖横梁上也设有吊环，两根包盖立柱与门架横梁之间为滑动配合。[0023]进一步地，两根包盖立柱的上端与包盖横梁相铰接。优选地，所述包体沿高度方向至少分成可拆卸的两段。本实用新型的有益效果是本实用新型加盖球化包的包盖顶部设有铁液盆，铁液 盆内可以容纳大量铁液，铁液盆和铁液的自重可以提高包盖与包体之间的密封性，保证球 化包内的球化剂和铁液反应时建立适当压力，可防止镁蒸汽和烟 尘泄露，改善操作人员工 作环境，同时增加镁吸收率。包盖上设有包盖吊架，可以用起吊装置将包盖打开，以方便加 球化剂、扒渣和浇注等操作。本实用新型可用于盖包法球化处理工艺，能有效提高镁吸收 率，在保证球化率前提下，可显著降低球化剂用量。加盖包球化处理工艺与敞口包相比，可 大大减少球化反应时的烟尘和镁光，显著降低烟尘排放并改善作业环境，符合环境保护要 求；加盖包球化处理工艺与敞口包相比，球化处理的温降可减少20 30°C，可相应降低铁 液的出炉温度，从而节省电能消耗；由于加盖包处理时大大减少了铁液与外界空气的接触， 使镁的氧化渣显著减少，不仅便利扒渣操作且节省除渣剂的消耗。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型一种加盖球化包的结构示意图。图2是
图1中A处的局部放大图。图3是本实用新型另外一种加盖球化包的结构示意图。
具体实施方式
如
图1所示，本实用新型一种加盖球化包由包体1和盖在上面的包盖2构成，包体 1内设有容腔11，以容纳铁液进行球化反应。包盖2的顶部设有铁液盆22，铁液盆22的底 部设有漏液孔21，漏液孔21与包体内的容腔11相连通，从而铁液盆22内的铁液可以从漏 液孔21流入包体容腔11内。包体1上连接有门架4，门架4包括两根立柱41和一根横梁42，两根立柱41的下 端与包体1相连接，两根立柱41的上端与横梁42相连接，横梁42上设有吊环43，以便于用 吊车起吊。包盖2上也连接有包盖吊架3，包盖吊架3包括两根包盖立柱31和一根包盖横梁 32，两根包盖立柱31的下端与包盖2相连接，两根包盖立柱31的上端与包盖横梁32相连 接，包盖横梁32位于门架横梁42的下方。使用时用叉车的叉臂插入包盖吊架3中，可以将 包盖取下和盖上，这样加球化剂、扒渣和浇注时与敞口包完全一样，接铁液和球化处理时盖 上包盖，虽然需要采用叉车操作，但加盖球化包的整体高度较低，更适用于吊车轨较低的厂 房。当叉车工操作熟练后，包盖的取放操作较方便。而且包盖的清理和修筑也比较方便。在包盖2的底部与包体1的上沿相接触的部位设有耐高温的弹性密封垫，如图2 所示，包盖2的底部设有一圈罩板23和一个凸台25，罩板23罩在包体1上沿的外围，凸台 25位于包盖的中心、包体容腔的上方，这样在罩板23与凸台25之间就形成一环形凹槽24， 弹性密封垫5就位于该环形凹槽24内，与包体1的上沿相接触，起密封作用。图3所示是本实用新型的第二种实施例，与上述第一种实施例的不同之处在于包 盖吊架的结构。其包盖吊架也包括两根包盖立柱31和一根包盖横梁32，两根包盖立柱31的下端与包盖2相连接，两根包盖立柱31的上端穿过门架横梁42后与包盖横梁32相连接，包盖横梁32位于门架横梁42的上方，包盖横梁32上也设有吊环33，以便于用吊车起吊。 门架横梁42上设有两个通孔44，以允许两根包盖立柱31穿过，并与两根包盖立柱31之间 滑动配合。当用吊钩钩在吊环33上起吊时，可以将包盖2打开，以便于加球化剂、扒渣和浇 注等操作；当用吊钩钩在门架横梁42上的吊环43起吊时，可以将整个球化包吊起。在起吊 吊环43时，为了避免包盖横梁32与吊钩干涉，将包盖横梁32设计成可翻转的结构，它的两 端通过两根转轴34与两根包盖立柱31的上端相铰接，只要将包盖横梁32翻转下来，就可 以露出吊环43，便于起吊。与第一种实施例相比，这种结构的优点在于只用吊车就可以完成 全部操作，不需要增加叉车。整个操作过程只要用吊车分别吊两个吊攀即可完成。与敞口 包相比操作基本相同，不增加额外动作，比较方便简单。但整体高度要高一些，适用于吊车 轨较高的厂房；在修筑包盖时，须将包盖拆下来。另外，为了方便修筑包体1的球化室，可以将包体1下段做成可拆形式。如图3所 示，包体1沿高度方向分成可拆卸的上段12和下段13，两段之间固定密封连接。为了更好地实施本实用新型，下面介绍本实用新型加盖球化包在设计和使用中需 注意的几个问题。1、在设计包盖时，包盖的漏液孔尺寸必须保证在整个球化反应过程中被铁液所覆 盖，孔径过大，反应未结束漏液孔已敞露，镁蒸汽逃逸会影响镁的吸收率，孔径过小，冲包时 间过长会增大铁液温降，延长操作时间也不利于球化。孔径大小应使铁液盆内铁液在球化
反应结束时流尽为佳。现在一般采用的漏液孔孔径大小的计算公式为D=2.2l√W/t√h式中W——处理铁液重量(kg) ；t——铁液经过流孔时间(秒)；h——包盖内铁 液静压头(cm)。该公式是由托里拆利小孔出流定理导出，导出时设定流体摩擦损失系数Ψ 为0.85。按照我们的实践，对于铁液而言，设为0.75更合适些，因此，漏液孔的直径
0=2. 35更符合实际。2、由于球化处理时，在铁液面和包盖之间镁蒸汽会建立一定的压力，为使镁蒸汽 不顶起包盖而大量逃逸，除了留有足够空间外，还要依靠包盖的自重和包盖内的铁液重量 压住。因此包盖必须有较大的自重，包盖顶部的铁液盆要足够大和足够高，以容纳较多铁 液，这一点对于活动式包盖来说更为重要。不然镁光和烟气会部分逃逸，影响环境和镁吸收率。3、为增加包盖的密封性能，包盖必须把包体上沿全部罩住，因此，本实用新型在包 盖与包体的结合部位做出密封槽，并衬以耐高温弹性密封垫，不然也会使气态镁和烟尘大 量逃逸而影响环境与镁吸收率。4、在加盖包处理操作时要注意以下几点 出铁前，炉内铁液要把渣除尽，以免炉渣将包盖漏液孔堵塞，同时每包处理前都 要观察漏液孔状况，发现挂渣要及时清除。 开始出铁时要加大流量，在铁液盆内迅速建立液面高度，然后尽量保持液面高 度不变。[0045] 包体内球化剂上仍需覆盖小钢片，以延迟球化反应爆发，提高球化效果。 球化反应结束后不要马上除去包盖，可运送至扒渣浇注处再取包盖以减少铁液与空气的接触和温降。
权利要求一种加盖球化包，包括包体(1)和包盖(2)，所述包体(1)内设有容腔(11)，包体(1)上连接有门架(4)，其特征是所述包盖(2)上连接有包盖吊架(3)，包盖(2)的顶部设有铁液盆(22)，铁液盆(22)的底部设有漏液孔(21)，所述漏液孔(21)与包体内的容腔(11)相连通。
2.根据权利要求1所述的加盖球化包，其特征是所述包盖(2)的底部与包体(1)上 沿相接触的部位设有弹性密封垫(5)。
3.根据权利要求2所述的加盖球化包，其特征是所述包盖(2)的底部设有一圈罩板 (23)和一个凸台(25)，所述罩板(23)罩在包体(1)上沿的外围，所述凸台(25)位于包体 容腔(11)的上方，罩板(23)与凸台(25)之间形成一环形凹槽(24)，所述弹性密封垫(5) 位于该环形凹槽(24)内。
4.根据权利要求1所述的加盖球化包，其特征是所述漏液孔(21)的直径 ,式中W为处理铁液的重量，单位kg ;t为铁液经过漏液孔的时间，单位s;h为铁液盆内铁液的深度，单位cm。
5.根据权利要求1所述的加盖球化包，其特征是所述门架(4)包括两根立柱(41)和 一根横梁(42)，两根立柱(41)的下端与包体(1)相连接，两根立柱(41)的上端与横梁(42) 相连接，横梁(42)上设有吊环(43)。
6.根据权利要求5所述的加盖球化包，其特征是包盖吊架(3)包括两根包盖立柱 (31)和一根包盖横梁(32)，两根包盖立柱(31)的下端与包盖(2)相连接，两根包盖立柱 (31)的上端与包盖横梁(32)相连接，包盖横梁(32)位于门架横梁(42)的下方。
7.根据权利要求5所述的加盖球化包，其特征是包盖吊架(3)包括两根包盖立柱 (31)和一根包盖横梁(32)，两根包盖立柱(31)的下端与包盖(2)相连接，两根包盖立柱 (31)的上端穿过门架横梁(42)与包盖横梁(32)相连接，包盖横梁(32)位于门架横梁(42) 的上方，包盖横梁(32)上也设有吊环(33)，两根包盖立柱(31)与门架横梁(42)之间为滑 动配合。
8.根据权利要求7所述的加盖球化包，其特征是两根包盖立柱(31)的上端与包盖横 梁(32)相铰接。
9.根据权利要求1所述的加盖球化包，其特征是所述包体(31)沿高度方向至少分成 可拆卸的两段。
专利摘要本实用新型公开了一种加盖球化包，包括包体和包盖，所述包体内设有容腔，包体上连接有门架，所述包盖上连接有包盖吊架，包盖的顶部设有铁液盆，铁液盆的底部设有漏液孔，所述漏液孔与包体内的容腔相连通。本实用新型加盖球化包的包盖顶部设有铁液盆，铁液盆内可以容纳大量铁液，铁液盆和铁液的自重可以提高包盖与包体之间的密封性，保证球化包内的球化剂和铁液反应时建立适当压力，可防止镁蒸汽和烟尘泄露，改善操作人员工作环境，同时增加镁吸收率。包盖上设有包盖吊架，可以用起吊装置将包盖打开，以方便加球化剂、扒渣和浇注等操作。本实用新型可用于盖包法球化处理工艺，能有效提高镁吸收率，在保证球化率前提下，可显著降低球化剂用量。
文档编号B22D1/00GK201632636SQ201020110898
公开日2010年11月17日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者冯勤伟, 谭昌发, 金永锡, 陈培忠, 龚华林 申请人:上海圣德曼铸造有限公司;苏州市花锦铸造设备有限公司