专利名称：无烟球化处理方法
技术领域：
本发明是关于球化剂的生产方法及球化处理装置，更具体地说是采用块状稀土镁硅铁球化剂配合处理装置采用冲入包内法的无烟球化处理的方法。
背景技术：
在生产球墨铸铁件的企业中广泛采用稀土镁硅铁合金作为球化剂。稀土镁硅铁 合金球化剂是目前国内外用量最大的球化剂，但是在其传统的生产过程中能耗高，熔损 大，环境污染严重，传统球化剂由于镁的吸收率低，其加入量较大。长期以来，国内外 的技术人员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°C以上，球化处理包在连续使用的红热包状态下，Mg含量在时，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，结果是有效元素 Mg及RE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%左右或来缓解 反应。③在稀士镁硅铁球化剂投入铁水包的提坝内，在其上覆盖生铁屑并打实，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Mg、RE和Si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。本人已申请了中国发明专利公开号CN101029367A名称为“球化处理装置及 球化处理工艺”和公开号CN101509084A名称为“球化剂的生产方法”的两项专利申 请，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，也解决了稀土 镁硅铁球化剂在熔制过程中反应剧烈、烧损较大、球化剂合金成分偏析的问题，尚需改 进的问题采用球化处理装置进行球化处理，需利用提坝式球化处理包的结构，为了将 稀土镁硅铁球化剂及孕育剂全部投入到提坝内，提坝必须有足够的高度，例如新修砌的 IOOOkg球化包的提坝高度达23cm，提坝高度的增加使球化剂熔化沸腾反应的爆发点位置 提高，不利于有效元素的吸收及铁水的净化。控制球化反应的时间需根据观察处理包的 状况来控制支杆压头的位置，要做到无镁光无烟球化处理所需时间较长。包内的提坝经 球化处理后容易挂渣、损坏，出现这些问题将影响球化处理质量的稳定，同时也增加了 修理铁水包的工作量。发明 内容本发明的目的是提供一种无烟球化剂，配合球化处理装置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，精确控制球化反应时间，提高产品质量、降 低生产成本，充分发挥和利用资源，显著改善球化剂制作过程及使用过程的生产环境。为实现上述目的，利用矩形或方形钢管13在其一侧面中部上开设数个调压通孔 17或调压缝19，对于矩形钢管应在小面积的一端面中部开设调压通孔17或调压缝19， 将熔制好的含Mg《20%、含和含RE《3%的稀土镁硅铁球化剂合金液注入到开 设有调压通孔17或调压缝19的矩形或方形钢管13内，待其凝固冷却后，就获得了具有 以矩形或方形钢管13为外衬、两端开放的块状球化剂，为进一步控制管材内球化剂的反 应速度，采用同钢管壁厚相等的钢板以焊接的方式封堵矩形或方形钢管13两端开口的一 部分，以减少高温铁水同块状球化剂的接触面，控制球化剂的反应时间和反应状态；采 用公开号CN101029367A名称为“球化处理装置及球化处理工艺”的球化处理装置在球 化处理包内设置了可移动位置并能在所需要位置固定的支杆压头1，支杆压头1的压头底 面为一平面，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，支杆压头1可 经受高温铁水的反复冲击和含镁量<20%的球化剂熔化沸腾剧烈反应时的冲击，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，在定位标尺的端部设置了上下移动 定位3，在压杠4的另一端悬挂有平衡铁5。外衬矩形或方形钢管13的球化剂是一个密 实的长方体，其体积较小，整体稀土镁硅铁球化剂14熔化沸腾反应的爆发点位置较低， 并沿水平方向进行的球化反应，有利于有效元素的吸收及铁水的净化。球化处理包可以 修砌成平底球化包或提坝较低的提坝式球化包，对于平底球化包，如图1、图2和图3所 示，将外衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂18开设有调压通孔17的一面比邻球 化包中心部位放置，将支杆压头1压在外衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂18 上面固定，在靠近包壁的一侧投放硅铁孕育剂。对于提坝较低的球化包，如图4和图5 所示，将外衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂18开设有调压通孔17的一面比邻 球化包包壁，另一端紧贴提坝放置，将支杆压头1压在外衬矩形或方形钢管的整体稀土 镁硅铁球化剂18上面固定，在反应口的两端及靠近包壁处投放硅铁孕育剂。在没有开设 调压通孔17或调压缝19时，铁水冲入球化包后，位于外衬矩形或方形钢管的整体稀土镁 硅铁球化剂18两端口处的球化剂同高温铁水接触后先开始熔化沸腾反应，随后熔化的球 化剂沸腾反应时，由于深度的加长，沸腾反应的压力随之加大，频率变慢，铁水沸腾状 况加剧；如图3和图6所示，在开设调压通孔17或调压缝19后，使球化剂熔化沸腾反 应可由调压通孔17或调压缝19喷射出来，缩短了球化剂熔化沸腾反应的途径，使压力减 小，反应状况趋于平缓。由实验得知，调压通孔17直径为8 14mm时均可获得理想的 效果，调压缝19的缝隙宽度应在2 4mm为宜，处理铁水温度较高时，调压通孔17或 调压缝19的开口面积应较小，处理铁水温度较低时，其开口面积应较大。上述支杆压头1可以采用以立柱及定位标尺6上第三螺栓及螺母12为转轴旋转 的压杠4上的转向轴2的第一螺栓8联结支杆压头1的方式将支杆压头1放置在外衬矩形 钢管的整体稀土镁硅铁球化剂18上面并固定；也可以采用电动机传动起重设备的钩头16 悬吊具有配重铁15的支杆压头1，该支杆压头1是上述以立柱上第三螺栓及螺母12为转 轴旋转的压杠4上的转向轴2的第一螺栓8联结支杆压头1的基础上，在其支杆压头1上增加了配重铁15，将支杆压头1放置在外衬矩形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂18上面， 待球化反应结束后，将支杆压头1离开球化包。由于矩形或方形钢管13外观规则整齐， 将其开口朝上组合排列后将采用矿热炉冶炼的硅铁合金一步法生产或电炉二次重熔法生 产的稀土镁硅铁球化剂合金液浇注到其中，由于矩形或方形钢管13的原因，加速了球化 剂合金液的冷却凝固，减少了球化剂的化学成分偏析，外衬矩形或方形钢管13的整体球 化剂合金不需破碎及筛分，便于搬运码放。其球化处理步骤如下 a、将按要求外衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂18放入球化处理包内 7到达预定位置后，将可移动支杆压头1压在其上并固定；b、在球化包内7投入硅铁孕育剂；
C、铁水冲入球化包7进行球化反应；d、球化反应结束后，将支杆压头1离开球化包7。本发明的有益效果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，铁水降温少，实现了无镁光无烟球化处理。能够精确控制球化反应时间，在 冲入的铁水温度波动< 30°C的情况下，球化反应时间上下偏差小于5秒钟。以传统的含 Mg8%,含RE5%和含Si41%的球化剂同以矩形或方形钢管13为外衬，内置含Mgl5%、 含RE1%和含Si54%的整体球化剂相比，即采用一步法生产或电炉二次重熔法生产的外 衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂18同传统的稀土镁硅铁球化剂作对比，其产 品生产成本可以降低14% 18%，在球化处理时含外衬矩形或方形钢管在内的整体稀土 镁硅铁球化剂18加入重量可以比传统球化剂降低10 15% ；在球化处理后需要补加球 化剂时，采用以立柱及定位标尺6上第三螺栓及螺母12为转轴旋转的压杠4上的转向轴 2的第一螺栓8联结支杆压头1的方式或采用电动机传动起重设备的钩头16悬吊具有配 重铁15的支杆压头1的方式，将所需补加量的外衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅铁球 化剂18以铁丝及铁皮联结在支杆压头1的底面，将其压入铁水中，补充所需的有效元素 镁；改善了球化剂制作过程及使用过程的生产环境。同最接近的中国发明专利公开号 CN101029367A名称为“球化处理装置及球化处理工艺”相比较，在相同的稀上镁硅铁 球化剂化学成分和相同球化处理温度的条件下，加设有外衬矩形或方形钢管的整体稀士 镁硅铁球化剂18的球化反应时间更精确，缩短了无烟球化反应的时间，有效元素Mg、 RE和Si的吸收率高，在球化处理后含镁量偏低需要补加时，可以及时加入。
图1是将具有外衬矩形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂18配合采用以立柱及定位 标尺6上第三螺栓及螺母12为转轴旋转的压杠4上的转向轴2的第一螺栓8联结支杆压 头1的方式放置在平底式球化包中7的剖视图。图2是在平底式球化包7内投入具有外衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅球化剂 18并压入支杆压头1的俯视图。图3是在平底式球化包7内投入具有外衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅球化剂 18并压入支杆压头1的剖视图。图4是在提坝式球化包7内投入具有外衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅球化剂18并压入支杆压头1的俯视图。图5是将具有外衬矩形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂18配合采用电动机传动起重设备的钩头16悬吊具有配重铁15的支杆压头1的方式放置在提坝式球化包7中的剖视 图。图6、是开设有调压缝19的外衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂18的 视图。附图标记说明1为支杆压头，2为转向轴，3为上下移动定位，4为压杠，5为 平衡铁，6为立柱及定位标尺，7为球化包，8为第一螺栓，9为第二螺栓，10为第一螺栓 及螺母，11为第二螺栓及螺母，12为第三螺栓及螺母，13为外衬的矩形或方形钢管，14 为整体稀土镁硅铁球化剂，15为配重铁，16为起重设备的钩头，17为调压通孔，18为外 衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂，19为在外衬矩形或方形钢管上开设的调压 缝。
具体实施例方式结合附图对本发明的实施作进一步的说明整体稀土镁硅铁球化剂14外衬的矩 形或方形钢管13对控制稀土镁合金的反应状况和反应时间起到了关键作用；采用提坝式 球化包进行球化处理时，由于提坝球化包包底、提坝和支杆压头1的底面三个耐火材料 面将其紧密包围，另一个面有硅铁孕育剂的覆盖，延缓了外衬矩形或方形钢管13的熔化 速度，因此，外衬矩形或方形钢管13的壁厚选择在2 4mm就可以满足球化处理的需 要，对于球化处理温度大于1480°C，球化反应时间较长时，采用平底式球化包时，选择 上限值的壁厚，必要时可在外衬矩形或方形钢管13的外面，两个反应端口面除外涂刷耐 火涂料延缓其熔化。上述所用的外衬矩形或方形钢管13也可以选用铸铁的材质，采用铸 造的方法制造。由实验得知，为防止球化处理时间太短，反应过于激烈，整体稀土镁硅 铁球化剂14放置在球化处理包内的高度以< IOcm为宜，超过IOcm时，应选用矩形钢管 的结构，矩形钢管小面的尺寸应dOcm。上述所用的外衬矩形或方形钢管13及采用同钢 管壁厚相等的钢板以焊接的方式封堵矩形或方形钢管13两端开口的一部分所用的材质均 为普碳钢并无镀层。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 示的具有外衬矩形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂18配合采用以立柱及定位标尺6上第三 螺栓及螺母12为转轴旋转的压杠4上的转向轴2的第一螺栓8联结支杆压头1的方式放 置在提坝式球化包7内，每包处理铁水重量为500kg，红热包连续运转使用，出铁槽铁水 温度为1480°C，原铁水含硫量0.062%，不包括外衬矩形钢管13的整体稀土镁硅铁球化 剂14含Mgl6%、含RE2%和含Si54%，其投入整体稀土镁硅铁球化剂14的重量占被处 理铁水重量的1.05%，72SiFe孕育剂包内加入0.4%，二次硅钡孕育加入0.15%，不覆盖 铁屑和珍珠岩，球化反应时间80秒，为无镁光铁水沸腾反应，球化反应结束后8分30秒 取样，球化级别2级。实施例2 在中频电炉熔炼条件下进行，采用附图3所示的具有外衬矩形钢管的 整体稀土镁硅铁球化剂18配合采用以立柱及定位标尺6上第三螺栓及螺母12为转轴旋转 的压杠4上的转向轴2的第一螺栓8联结支杆压头1的方式放置在平底式球化包7内，每包处理铁水重量为1000kg，电炉出铁水温度为1530°C，原铁水含硫量0.028%，整体稀土镁硅铁球化剂14含Mgl5%、含RE1%和含Si54%，其投入整体稀土镁硅铁球化剂 14的重量占被处理铁水重量的1.0%，72SiFe孕育剂包内加入0.4%，二次硅钡孕育加入 0.2%,在不覆盖铁屑和珍珠岩的情况下，球化反应时间在1分56秒，为无镁光铁水沸腾 反应，球化反应结束后12分钟取样，球化级别2级。
权利要求
1.一种关于生产球墨铸铁的无烟球化处理方法，其特征的第一部分是球化剂利用 矩形或方形钢管(13)在其一侧面中部上开设调压通孔(17)或调压缝(19)，对于矩形钢管 应在小面积的一端面中部开设调压通孔(17)或调压缝(19)，将熔制好的含Mg<20%、 含Si动5%和含的稀土镁硅铁球化剂合金液注入到开设有调压通孔(17)或调压 缝(19)的矩形或方形钢管(13)内凝固冷却，采用同钢管壁厚相等的钢板以焊接的方式封 堵矩形或方形钢管(13)两端开口的一部分来控制球化剂的反应时间和反应状态；其特征 的第二部分是球化处理装置以立柱及定位标尺(6)上第三螺栓及螺母(12)为转轴旋转 的压杠(4)上的转向轴(2)的第一螺栓(8)联结支杆压头(1)的方式，其支杆压头(1)可 移动位置并能在所需的位置固定，其支杆压头(1)的压头底面为一平面，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；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，在定位标尺的端部设置了上下移动定位3，在压杠(4)的另一端 悬挂有平衡铁(5)；其球化处理步骤如下a、按要求将外衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂(18)放入球化处理包(7) 内到达预定位置后，将可移动支杆压头(1)压在其上并固定；b、在球化包(7)内投入硅铁孕育剂；C、铁水冲入球化包(7)进行球化反应；d、球化反应结束后，将支杆压头(1)离开球化包(7)。
2.根据权利要求1所述的球化处理方法，其特征是采用矿热炉冶炼的硅铁合金一步法 生产或电炉二次重熔法生产的稀土镁硅铁球化剂合金液浇注到矩形或方形钢管(13)中。
3.根据权利要求1所述的球化处理方法，其特征是外衬矩形或方形钢管(13)选用铸 铁的材质，采用铸造方法制造。
4.根据权利要求1所述的球化处理方法，其特征是外衬矩形或方形钢管(13)及采用 同钢管壁厚相等的钢板以焊接的方式封堵矩形或方形钢管(13)两端开口的一部分所用的 材质均为普碳钢并无镀层。
5.根据权利要求1所述的球化处理方法，其特征是在外衬矩形或方形钢管(13)上开 设的调压通孔(17)直径为8 14mm。
6.根据权利要求1所述的球化处理方法，其特征是在外衬矩形或方形钢管(13)上开 设的调压缝(19)的缝隙宽度为2 4mm。
7.根据权利要求1所述的球化处理方法，其特征是以采用电动机传动起重设备的钩头 (16)悬吊具有配重铁(15)的支杆压头(1)的方式置换以立柱及定位标尺(6)上第三螺栓 及螺母(12)为转轴旋转的压杠(4)上的转向轴(2)的第一螺栓(8)联结支杆压头(1)的 方式进行球化处理。
8.根据权利要求1或7所述的球化处理方法，其特征是在球化处理后需要补加球化剂 时，采用以立柱及定位标尺(6)上第三螺栓及螺母(12)为转轴旋转的压杠(4)上的转向 轴(2)的第一螺栓(8)联结支杆压头(1)的方式或采用电动机传动起重设备的钩头(16) 悬吊具有配重铁(15)的支杆压头(1)的方式，将所需补加量的外衬矩形或方形钢管的整 体稀土镁硅铁球化剂(18)以铁丝及铁皮联结在支杆压头(1)的底面，将其压入铁水中， 补充所需的有效元素镁。
全文摘要
本发明涉及一种生产球墨铸铁的无烟球化处理方法。利用矩形或方形钢管在其一侧面中部开设了调压通孔或调压缝，将熔制好的含Mg≤20％、含Si≤65％和含RE≤3％的稀土镁硅铁球化剂合金液注入到上述钢管内凝固冷却；采用立柱及定位标尺上的第三螺栓及螺母为转轴旋转的压杠上的转向轴的第一螺栓联结支杆压头的方式或采用电动机传动起重设备的钩头悬吊具有配重铁的支杆压头的方式，利用支杆压头将外衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂固定在球化包内，采用冲入包内法处理，控制球化反应的时间精确，实现了无烟球化处理，反应后Mg、RE和Si的吸收率高，改善了球化剂制作过程及使用过程的生产环境，降低生产成本并提高产品质量。
文档编号C22C33/10GK102021468SQ20101051748
公开日2011年4月20日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者刘年路 申请人:刘年路