专利名称：球化处理装置及球化处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明是关于生产球墨铸铁的球化处理装置及球化处理工艺，更具体的说是采用稀土镁硅铁球化剂冲入包内法球化处理的生产工艺。
背景技术：
在生产球墨铸铁件的企业中普遍采用冲入包内法球化处理生产工艺。在冲入包内法球化处理时，广泛采用稀土镁硅铁合金作为球化剂。冲入包内法球化处理操作方便，经球化处理后不需倒包铁水降温小。长期以来，国内外同行对冲入包内法球化处理工艺技术及稀土镁硅铁球化剂的生产工艺进行了不懈的努力研究。
目前，在以稀土镁硅铁为球化剂采用冲入包内法球化处理的生产工艺，当出铁温度在1480℃以上，球化处理包在连续使用的红热包状态下，Mg含量在≥8％时，球化反应状况随温度的升高而加剧，出现强烈的镁光、甚至造成铁水飞溅，结果是Mg及RE有效元素的吸收率降低，造成经过球化处理的铁水后期衰退，球化级别下降。传统的解决办法是①在熔炼球化剂时加入一定量的SiCa合金提高含Ca量来缓解其爆发反应，增加SiCa合金无疑使生产成本增加。②将球化剂中的Mg含量控制在8％左右或≤8％来减缓反应。③在稀土镁硅铁球化剂投入铁水包的堤坝内，在其上覆盖生铁属并打实，也有在包内加入浇冒口、碎铁块降低包内铁水反应温度。④在包内投入球化剂及孕育硅铁后，在其上覆盖珍珠岩聚渣剂或在其上覆盖铁板。上述措施虽然对控制镁合金反应的剧烈状况有效果，但是反应结束，铁水降温较大，铁水表面浮渣多，球化反应的稳定性受铁水温度的影响而变化，有效元素的吸收率波动范围大；对于冲天炉熔炼的高温铁水在球化前的原铁水含硫量偏高时，只有采取提高球化剂的加入量并增加球化剂中RE及Ca的含量，而目前在高温处理状况下将球化剂中Mg的含量再增加是很有限的。
在目前已知及公开的技术资料中得知，采用矿热炉“一步法”直接生产稀土镁硅铁合金球化剂的生产工艺有生产制造成本低、生产效率相对较高的特点，但是对于含RE及Ca较高时，工艺难度增加并受生产设备条件等因素的影响，其批量生产受到制约。
发明内容
本发明的目的是解决冲入包内法球化处理时反应剧烈、有效元素吸收率低的问题，稳定并提高产品质量、降低生产成本并做到能源的循环利用。
由试验得知，在冲入包内法球化处理时，采用方法①在堤坝内投入传统的稀土镁硅铁球化剂再覆盖0.3～0.6％72％SiFe孕育剂同采用方法②在包内置入含Mg15～18％含Si53～60％含RE1.5～2.5％的熔炼球化剂合金再覆盖0.3％72SiFe孕育剂进行比较①②两种方式投入包内球化剂加孕育剂总和的含Si量是一样的，原铁水含硅量也相同，在都是正常球化反应的状态下，最终的含硅量也是接近的，其球化孕育效果也是一样的。在采用方法①进行球化处理反应状况较剧烈的时候，不仅Mg、RE元素吸收率低，含Si量的吸收率也降低。
要控制高温铁水球化反应的剧烈状况，减少烟尘镁光，提高有效元素的吸收率，必须改变传统冲入包内法球化处理时，镁合金球化剂垂直向上的剧烈反应方式。经反复研究设计了如附图1所示的球化处理装置，由支杆压头1、转向轴2、上下移动定位3是转轴螺栓及螺母、压杠4、平衡铁5、立柱及定位标尺6、予埋转轴7、等零件组成；支杆压头1外衬耐火材料部分是以螺纹钢、铁丝焊制的骨架，修复方便可长期连续使用，转向轴2通过调整螺栓8可以上下调节压头与铁水包堤坝之间的距离并可调整压头水平方向的旋转，转向轴2通过调整螺栓9可以左右调节支杆压头的移动并可调整支杆压头的前后方向的旋转，转向轴2通过以螺栓及螺母10为轴可以进行左右方向的旋转调节并通过螺栓及螺母11完成定位紧固，并由螺栓及螺母10和螺栓及螺母11将转向轴2同压杠4联接在一起，压杠4和立柱及定位标尺6由螺栓及螺母12联接并可以螺栓及螺母12为轴旋转移动，上下移动定位3由螺栓及螺母同平垫13及上限位转柄14、下限位转柄15组合，通过调整压杠4上的螺栓及平垫16及上限位转柄14上的螺栓及平垫17来调节并保持支杆压头与球化铁水包堤坝之间的距离，平衡铁5可调节压杠的平衡减少旋转时的转动阻力，予埋转轴7通过螺栓及螺母18将立柱及定位标尺6联接紧固为一体，调节螺栓及螺母18可以做予埋转轴7与立柱及定位标尺6之间转动、定位，立柱及定位标尺6中的立柱及定位标尺为焊接成的一个整体。由于支杆压头1到立柱支点的距离为上下移动定位3到立柱支点距离的2倍，所以上下移动定位3做5mm的调节可以准确改动支杆压头上下变动10mm。对于每一个球铁铸件的生产企业而言，在球化处理时，球化处理包的位置及高度是固定的，所以在堤坝式球化包19装入球化剂20到达预定位置后，将支杆压头1压在球化剂20上面，转动上限位转柄14，将压杠4固定，在支杆压头1没有压盖的球化剂20上面均匀投入适宜的孕育硅铁21，在孕育硅铁21上面可酌情覆盖少许珍珠岩22。由于支杆压头1如图2所示有效地控制住了球化剂的反应面积并减少了珍珠岩22的覆盖面积，使其覆盖层的抵抗力加强。当铁水冲入包内后，只有通过堤坝和支杆压头1之间的缝隙与球化剂接触，使球化剂的反应沿水平方向进行，提高了有效元素的吸收率，调节支杆压头1与堤坝之间的距离可控制球化的反应时间和反应强度，对于处理1000kg的球化包，当反应时间为2分30秒以上时，可以完全消除球化处理反应产生的烟尘镁光。当球化反应结束后，转动上限位转柄14，将压杠4下压，使支杆压头1离开球化包19，支撑轴23为抬高支杆压头时固定压杠4与立柱定位标尺6之间距离的支撑轴。
采用上述球化处理装置可有效地控制球化反应时间和反应强度，为提高球化剂中的镁含量、调整Mg与RE的比例创造了条件。利用矿热炉“一步法”生产含Mg≤20％、RE≤3％、Si≤65％的稀土镁硅铁球化剂，只需单台矿热炉在生产65％～75％SiFe时，在硅铁液出炉时利用其余热冲熔少量稀土硅铁合金，扒渣、称重、测温后压入镁锭就完成了球化剂的熔制工序，简化了其工艺程序，扩大了采用矿热炉生产球化剂的范围。将由矿热炉“一步法”生产的Mg≤20％、RE≤3％、Si≤65％的球化剂与上述球化处理装置组合，可获得最佳效果。含RE 30％的稀土硅铁也可以采取中国专利公开号CN1932061A的办法将所需要量的稀土硅铁先投入包内，在其上投入含Mg量较高的低RE含量或无RE含量的镁硅球化剂，延迟稀土硅铁反应，以充分保留和发挥其抗球化干扰元素的作用。此球化处理装置不仅适用于出铁槽放水较慢的冲天炉熔炼生产，更适合于出铁水速度较快的电炉熔炼生产，对于被处理球化包内堤坝上沿处内径≤φ460mm的时候，其支杆压头(1)的压头可以修整为圆形，如图3所示，并将支杆压头(1)的位置移动到装入球化剂的堤坝坑内中心部位。
本发明的有益效果是解决了冲入包内法球化处理时反应剧烈、有效元素吸收率低的问题，对于稳定并提高产品质量起到了积极作用，将稀土镁硅铁球化剂中的Mg含量提高至≤20％，减少了RE含量的比例，使球化剂的加入量降低，减少了球化处理时投入包内的孕育剂，球化反应后液面渣少，铁水降温少，在保证球化及孕育效果的条件下经济实惠的生产工艺组合。在冲入包内法球化处理时，可以调整控制球化反应的开始时间及球化反应时间，使生产环境得到有效改善；为保证矿热炉“一步法”生产镁硅球化剂创造了条件，充分发挥能源的循环利用，取消了稀土镁硅铁球化剂的二次熔炼工艺，消除了环境污染。
图1是本发明球化处理装置在冲入包内法球化处理前的状况图，图2是球化处理包压入支杆压头后的俯视图，图3是球化处理包压入支杆圆形压头后的俯视图，图4是定位标尺上、下移动定位3的主视图，图5是定位标尺上、下移动定位3的左视图。
具体实施例方式
实施例1在冷风冲天炉熔炼条件下进行，熔化率为2吨/小时，采用附图1所示的球化处理装置，采用堤坝式铁水包，每包处理铁水重量为500kg，红热包连续运转使用，支杆压头1为圆形，出铁槽铁水温度为1485℃，原铁水含硫量0.036％，含Mg15％、RE1.5％、Si53％的经熔制的球化剂加入量1.1％，72SiFe孕育剂包内加入0.3％，二次硅钡孕育加入0.2％，反应开始时间在出铁水30秒以后，控制球化反应时间在100秒以上时，为无镁光铁水沸腾反应，球化反应结束后9分钟取样，球化级别2级，抗拉强度为487Mpa，延伸率为21％。
实施例2在冷风冲天炉熔炼条件下进行，熔化率为5吨/小时，采用附图1所示的球化处理装置，采用堤坝式铁水包，每包处理铁水重量为1100kg，红热包连续运转使用8小时，出铁槽铁水温度为1420-1490℃，原铁水含硫量0.06％，根据铸件的壁厚不同，采用Mg16％、RE3％、Si58％经熔制的球化剂破碎为＜50mm的粒度加入量1.3～1.5％，72SiFe孕育剂粒度＜3mm在包内加入0.3％，二次硅钡孕育加入量为0.2％，在铁水冲入包内60秒后，球化反应开始，反应时间在2分30秒以上时，为无镁光铁水沸腾反应，反应时间为1分30秒时有镁光出现，但镁光强度明显低于传统球化反应时产生的镁光，无铁水飞溅现象，球化反应结束后12分钟取样，球化级别2级，抗拉强度为498Mpa，延伸率为22.4％。当班次球化处理的铁水浇注的铸件金相检验全部合格，与传统工艺相比球化剂加入量降低0.3～0.5％，孕育剂加入量降低0.2～0.3％。
权利要求
1.一种关于生产球墨铸铁的球化处理装置，其特征由支杆压头(1)、转向轴(2)、上下移动定位(3)、压杠(4)、平衡铁(5)、立柱及定位标尺(6)、予埋转轴(7)等零件组成，支杆压头(1)外衬耐火材料部分是以螺纹钢、铁丝焊制的骨架，修复方便可长期连续使用，转向轴(2)通过调整螺栓(8)可以上下调节压头与铁水包堤坝之间的距离并可调整压头水平方向的旋转，转向轴(2)通过调整螺栓(9)可以左右调节支杆压头的移动并可调整支杆压头的前后方向的旋转，转向轴(2)通过以螺栓及螺母(10)为轴可以进行左右方向的旋转调节并通过螺栓及螺母(11)完成定位紧固，并由螺栓及螺母(10)和螺栓及螺母(11)将转向轴(2)同压杠(4)联接在一起，压杠(4)和立柱及定位标尺(6)由螺栓及螺母(12)联接并可以螺栓及螺母(12)为轴旋转移动，上下移动定位(3)由螺栓及螺母同平垫(13)及上限位转柄(14)、下限位转柄(15)组合，通过调整压杠(4)上的螺栓及平垫(16)及上限位转柄(14)上的螺栓及平垫(17)来调节并保持支杆压头与球化铁水包堤坝之间的距离，平衡铁(5)可调节压杠的平衡减少旋转时的转动阻力，予埋转轴(7)通过螺栓及螺母(18)将立柱及定位标尺(6)联接紧固为一体，调节螺栓及螺母(18)可以做予埋转轴(7)与立柱及定位标尺(6)之间转动、定位，立柱及定位标尺(6)中的立柱及定位标尺为焊接成的一个整体。由于支杆压头(1)到立柱支点的距离为上下移动定位(3)到立柱支点距离的2倍，所以上下移动定位(3)做5mm的调节可以准确改动支杆压头上下变动10mm；在堤坝式球化包(19)装入球化剂(20)到达预定位置后，将支杆压头(1)压在球化剂(20)上面，转动上限位转柄(14)，将压杠(4)固定，在支杆压头(1)没有压盖的球化剂(20)上面均匀投入适宜的孕育硅铁(21)，在孕育硅铁(21)上面可酌情覆盖少许珍珠岩(22)，当铁水冲入包内后，只有通过堤坝和支杆压头(1)之间的缝隙与球化剂接触，使球化剂的反应沿水平方向进行，调节支杆压头(1)与堤坝之间的距离可以控制球化反应的时间和反应强度；球化反应结束后，转动限位转柄(14)，将压杠(4)下压，使支杆压头(1)离开球化包(19)。
2.根据权利要求1所述的球化处理装置，其特征是装入球化包(19)的球化剂(20)是利用矿热炉在生产65-75％SiFe时，利用其降温余热“一步法”生产的Mg≤20％、RE≤3％、Si≤65％的稀土镁硅铁球化剂。
3.根据权利要求1所述的球化处理装置，其特征是对于被处理球化铁水包内堤坝上沿处内径≤Φ460mm的时候，其支杆压头(1)的压头可以修整为圆形，并将支杆压头(1)的位置移动到装入球化剂的堤坝坑内中心部位。
全文摘要
本发明涉及一种关于生产球墨铸铁的球化处理装置，通过调整支杆压头与堤坝的缝隙来控制铁水与球化剂接触，改变了常规球化反应时向上的冲击反应，使球化反应沿水平方向进行，调节支杆压头与堤坝之间的距离可以控制球化反应的时间和反应强度。利用此装置可以采用矿热炉在生产65－75％SiFe时，利用其降温余热“一步法”生产的含Mg≤20％、RE≤3％、Si≤65％的稀土镁硅铁球化剂，适合各种条件下的球化处理，操作简便，生产成本低，可大批量连续生产。
文档编号C22C33/10GK101029367SQ200710090250
公开日2007年9月5日 申请日期2007年4月17日 优先权日2007年4月17日
发明者刘年路 申请人:刘年路