专利名称：球墨铸铁球化处理方法
技术领域：
本发明是关于生产球墨铸铁的球化处理方法，更具体地说是将球化剂放入球化包中砌筑的球化反应室内进行的冲入包内法的球化处理方法。
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> 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并在球化反应结束后产生的渣易留存在铁水中。②将球化剂中的Mg含量控制在8%左右或< 8%来缓解反应。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。本人申请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”和公开号CN101509084A名称为“球化剂的生产方法”的两项专利申请，现均已获得专利权，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，需利用堤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堤坝内，堤坝必须有足够的高度，例如新修砌的IOOOkg球化包的堤坝高度达23cm，堤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。包内的堤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。2011年10月24日，本人又申请了国际申请号为PCT/CN2011/001762，名称为“无烟球化处理方法”的发明专利。其特点是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。其不足之处是固定外衬方形钢管的整体块状稀土镁硅铁球化剂需依赖支杆压头，不利于采用覆盖包盖的球化方式，支杆压头的损坏及在高温球化处理过程中外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂在熔损后移动上浮都会影响球化处理的质量。2012年6月21日及2012年10月8日本人先后申请了 “球化处理方法”及“球化处理的方法”两项中国发明专利，简化了固定外衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂的方式，并有效地提高了镁的吸收率。其不足之处是外衬矩形或方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂的重量是预先制成固定的，在球化处理铁水重量及铁水成分变化时调整其加入量不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种球墨铸铁球化处理方法，是将球化剂放入到球化包中砌筑的球化反应室内进行的冲入包内法的球化处理方法,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，精确控制球化反应时间，提高产品质量、降低生产成本，操作简便，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。利用中国发明专利公布号CN102851566A名称为“球化处理的方法”将化学成分为Mg ( 20%、含Si <65%和含ERS 3%的整体稀土镁硅铁球化剂注入到方形钢管内凝固冷却。如说明书附图中图1至图4所示设置有反应室的球化处理包:在球化包的底部由堤坝顶部第一耐火砖和堤坝顶部第二耐火砖及堤坝顶部第三耐火砖、设置有下反应口及中反应缝隙的堤坝下层耐火砖、堤坝下层第一耐火砖及堤坝下层第二耐火砖砌筑的堤坝，在球化包底中部设置有下反应口及中反应缝隙的堤坝下层耐火砖，其两端被砌筑的堤坝下层第一耐火砖及堤坝下层第二耐火砖所固定，在设置有下反应口及中反应缝隙的堤坝下层耐火砖上端砌筑有堤坝顶部第一耐火砖，其两端被堤坝顶部第二耐火砖和堤坝顶部第三耐火砖所固定，堤坝顶部第二耐火砖与比邻的第二上盖 耐火砖接触的部位为其反应室内侧下面凸出的台阶形状，堤坝顶部第三耐火砖与比邻的第一上盖耐火砖接触的部位为其反应室内侧下面凸出的台阶形状，第二上盖耐火砖与比邻的堤坝顶部第二耐火砖接触的部位为其端部上面凸出的台阶形状与堤坝顶部第二耐火砖反应室内侧下面凸出的台阶形状相吻合，第二上盖耐火砖与堤坝顶部第二耐火砖的顶面高度相等；第一上盖耐火砖与比邻的堤坝顶部第三耐火砖接触的部位为其端部上面凸出的台阶形状与堤坝顶部第三耐火砖反应室内侧下面凸出的台阶形状相吻合，第一上盖耐火砖与堤坝顶部第三耐火砖的顶面高度相等；第一上盖耐火砖与比邻的第二耐火砖及第二楔形耐火砖接触的部位为其下面凸出的台阶形状，第二耐火砖与比邻的第一上盖耐火砖接触的部位为第二耐火砖端部上面凸出的台阶形状与第一上盖耐火砖下面凸出的台阶形状相吻合，第二耐火砖与比邻的第一上盖耐火砖的顶面高度相等；第二上盖耐火砖与比邻的第二耐火砖及第二楔形耐火砖接触的部位为其下面凸出的台阶形状，第二耐火砖与比邻的第二上盖耐火砖接触的部位为第二耐火砖端部上面凸出的台阶形状与第二上盖耐火砖下面凸出的台阶形状相吻合，第二耐火砖与比邻的第二上盖耐火砖的顶面高度相等；第二扁钢与第二铁丝焊接成直角悬挂在第二耐火砖的顶部，将第二楔形耐火砖大平面一端朝下，其小平面的一端朝上，插入第一上盖耐火砖和第二上盖耐火砖之间，第二楔形耐火砖的下端与第一上盖耐火砖和第二上盖耐火砖之间留有活动间隙，第二楔形耐火砖下端的大平面与第一上盖耐火砖及第二上盖耐火砖的底面平齐，第二楔形耐火砖与第二耐火砖之间夹有第二扁钢，第一扁钢与第一铁丝焊接成直角悬挂在堤坝顶部第一耐火砖反应室内侧的顶部，将第一楔形耐火砖小平面一端朝下，其大平面的一端朝上，插入第二楔形耐火砖和堤坝顶部第一耐火砖之间，第一楔形耐火砖与堤坝顶部第一耐火砖之间夹有第一扁钢，第一楔形耐火砖与第一上盖耐火砖及第二上盖耐火砖之间均留上下贯通的上反应缝隙，在球化包的反应室中设置有半环状耐火砖，半环状耐火砖与堤坝顶部第二耐火砖及堤坝顶部第三耐火砖砌筑在一起，第三上盖耐火砖比邻第二上盖耐火砖砌筑在堤坝顶部第二耐火砖和半环状耐火砖之上，第四上盖耐火砖比邻第一上盖耐火砖砌筑在堤坝顶部第三耐火砖和半环状耐火砖之上，半环状耐火砖的顶面低于堤坝顶部第三耐火砖反应室内侧下面凸出的台阶形状的顶部高度，半环状耐火砖的顶面低于堤坝顶部第二耐火砖反应室内侧下面凸出的台阶形状的顶部高度；堤坝顶部第一耐火砖和堤坝顶部第二耐火砖及堤坝顶部第三耐火砖顶部高度平齐，上述砌筑的反应室中除第一楔形耐火砖和第二楔形耐火砖之外其它的耐火砖均为固定砌筑，将修筑好的球化处理包烘干后用于球化处理。根据理论计算及实际测量得知以方形钢管100X 1OOmm其壁厚为4.5mm长度为230mm时，内置整体稀土镁硅铁球化剂含Mgl5%、含REl %、Si54%，其外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂重量为8.70kg，外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂的比重为3.78克/cm3，无外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂的比重为2.97克/cm3，铁水比重以7克/cm3计算，处理1OOOkg铁水时加入外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂的上浮力为:23X10X10 = 2300 (cm3)，2300X (7-3.78) = 7.4 (kg)。无外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂的上浮力为:23X9.1X9.1 = 1904.63 (cm3)，1904.63X (7-2.97) = 7.676 (kg)。上述两种球化剂在球化反应时所产生的上浮力随着球化反应时间的增加其体积逐渐减少，上浮力也减少，铁水冲入球化包内后，首先从球化包内设置的下反应口及中反应缝隙进入反应室，当冲入铁水的高度超过反应室顶部球化反应开始后，上反应缝隙、中反应缝隙及下反应口控制了球化反应的状态及铁水进出入反应室的通道，外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂可以有效的控制球化反应的时间，对于无外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂改变其体积尺寸的大小并配合适量的硅铁孕育剂采用上述球化处理方法也可以控制球化反应时间。根据上述的球化处理方法，为了进一步提高稀土元素的利用率，设计并制作了在外衬矩形钢管的整体镁硅铁球化剂内部置有外衬方形钢管的镧铈稀土金属，外衬矩形钢管的整体镁硅铁球化剂与外衬方形钢管的镧铈稀土金属其合金外露开口的方向相同，以焊接的方式将外衬方形钢管的镧铈稀土金属与容纳整体镁硅铁球化剂的复合外衬矩形钢管联结在一起，将熔制好的镁硅铁球化剂合金液注入到复合外衬矩形钢管内凝固冷却。为了加速球化剂合金液的冷却，在冲入球化剂合金液的组合排列的矩形钢管之间增设冷却铁并设置球化剂合金液上盖铁板，减少球化剂的化学成分偏析及熔损；铁水冲入球化包，球化反应开始后，在整个球化反应过程的最后小于50%的反应时间内，外衬方形钢管的镧铈稀土金属开始参与球化反应，有效补充所需的稀土元素含量。根据上述的球化处理方法，采用在整体镁硅铁球化剂内部置有外衬方形钢管的镧铈稀土金属的方式，在整体镁硅铁球化剂内部置有外衬方形钢管的稀土元素含量< 33%的整体稀土镁硅铁合金，外衬矩形钢管的整体镁硅铁球化剂与外衬方形钢管的稀土元素含量(33%的整体稀土镁硅铁台金其合金外露开口的方向相同，以焊接的方式将外衬方形钢管的稀土元素含量<33%的整体稀土镁硅铁合金与容纳整体镁硅铁球化剂的复合外衬矩形钢管联结在一起，将熔制好的镁硅铁球化剂合金液注入到复合外衬矩形钢管内凝固冷却，在冲入球化剂合金液的组合排列的矩形钢管之间增设冷却铁并设置球化剂合金液上盖铁板；铁水冲入球化包，球化反应开始后，在整个球化反应过程的最后小于50%的反应时间内，外衬方形钢管的稀土元素含量< 33%的整体稀土镁娃铁合金开始参与球化反应,有效补充所需的稀土元素含量。根据上述的球化处理方法，采用矿热炉冶炼的硅铁合金液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开口朝上组合排列的矩形钢管或方形钢管中，或将上述合金液浇注到由冷却铁为间隔的四个侧面、浇注成无外衬钢管的整体稀土镁硅铁球化剂，由于外衬钢管的整体球化剂或无外衬钢管的整体球化剂之间均增设冷却铁并设置球化剂合金液上盖铁板的原因，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。其球化处理步骤如下:a、将外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂放入到球化包的反应室中，将硅铁孕育剂投入反应室，将第一扁钢与第一铁丝焊接的组合件悬挂在堤坝顶部第一耐火砖反应室内侧的顶部，将第二扁钢与第二铁丝焊接的组合件悬挂在第二耐火砖的顶部，将第二楔形耐火砖比邻第二耐火砖、第二楔形耐火砖的大平面一端朝下，其小平面的一端朝上，插入第一上盖耐火砖和第二上盖耐火砖之间，将第一楔形耐火砖小平面一端朝下，其大平面的一端朝上，插入第二楔形耐火砖和堤坝顶部第一耐火砖之间摊紧；b、铁水冲入球化包进行球化反应；C、球化反应结束后将浮起的第一楔形耐火砖及第二楔形耐火砖取出；d、扒渣后采用加入量0.1%粒度彡5mm成分为Mg3-6%、REl-2%、40-50% Si的复
合孕育剂覆盖铁水。由于上述结构的球化反应室设计合理，取消外衬钢管含Mg ( 20%、含Si ( 65%和含ER ( 3%的整体稀土镁硅铁球化剂仍能够理想地控制球化反应状态，使球化剂的加入量进一步降低。上述结构的球化包在球化处理及浇注过程中设置覆盖包盖，可进一步降低有效元素的逃逸及温降。本发明的有益效果:由于整体稀土镁硅铁球化剂被限制在球化包的反应室中，球化反应时产生的镁蒸气由预留的下反应口、中反应缝隙、上反应缝隙向外扩散，解决了整体稀土镁硅铁球化剂熔损后移动上浮的问题，解决了冲入包内法球化处理时反应剧烈铁水飞溅、有效元素吸收率低的问题。当被处理铁水的化学成分及被处理铁水重量变化时可随时调整球化剂的加入量。能够精确控制球化反应时间，在冲入的铁水温度波动< 100°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%的球化剂同无外衬钢管含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无外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂同传统的稀土镁硅铁球化剂作对比，其球化处理生产成本可以降低50 %，在球化处理时整体稀土镁硅铁球化剂加入重量可以比传统球化剂降低60% ;经试验证明，新工艺球化处理温度由1450°C 1588°C之间变化时，其外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂加入量不变，球化反应时间基本不变，对球化结果无影响，克服了传统工艺球化处理时，随着球化温度的升高需增加球化剂的加入量的问题；改善了球化剂制作过程及使用过程的生产环境。球化处理及浇注过程中铁水降温少并对防止镁的损失和逃逸造成的球化衰退产生了显著效果，有效元素Mg、RE和Si的吸收率高，对于稀土元素RE含量在2 8%的传统稀土镁硅铁球化剂，采用本工艺，其稀土元素RE的用量可以降低50 76 %。
:图1是外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂装入砌筑有反应室球化包的剖视图。图2是外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂装入砌筑有反应室球化包的俯视图。图3是未砌筑第三上盖耐火砖和第四上盖耐火砖,未封闭加料口处的第一楔形耐火砖和第二楔形耐火砖，砌筑有反应室的球化包的俯视图。图4是砌筑有反应室的球化包A-A方向的剖视图。附图标记说明:1为球化包，2为外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂，3为第一楔形耐火砖，4为第二楔形耐火砖，5为堤坝顶部第一耐火砖，6为第二耐火砖，7为设置有下反应口及中反应缝隙的堤坝下层耐火砖，8为第一上盖耐火砖,9为第二上盖耐火砖，10为堤坝顶部第二耐火砖，11为堤坝顶部第三耐火砖，12为第一扁钢，13为第二扁钢，14为半环状耐火砖，15为第三上盖耐火砖，16为第四上盖耐火砖，17为堤坝下层第一耐火砖，18为堤坝下层第二耐火砖，19为第一铁丝,20为第二铁丝,21为中反应缝隙,22为下反应口。
具体实施方式
:结合附图对本发明的实施作进一步的说明:以第一楔形耐火砖3及第二楔形耐火砖4封闭反应室的加料口，上反应缝隙的面积< (上反应缝隙的面积+中反应缝隙的面积+下反应口的面积)的20%，采用设置的中反应缝隙21及下反应口 22来控制稀土镁硅铁球化剂的反应状况是提高球化剂吸收率的关键；第一楔形耐火砖3、第二楔形耐火砖4、堤坝顶部第一耐火砖5、第二耐火砖6、堤坝下层第一耐火砖17、堤坝下层第二耐火18均为市场上现有的耐火砖；设置有下反应口及中反应缝隙的堤坝下层耐火砖7、第一上盖耐火砖8、第二上盖耐火砖9、堤坝顶部第二耐火砖10、堤坝顶部第三耐火砖11、第三上盖耐火砖15及第四上盖耐火砖16是将现有的耐火砖用石材切割机将其按要求切割制成，半环状耐火砖14采用薄片耐火砖砌筑而成。上述异型耐火砖也可以委托耐火材料厂直接制作。上述的球化处理方法，也可以采用矩形钢管为整体稀土镁硅铁球化剂的外衬管置换方形钢管。对于球化处理后铁水含硫较低、浇注时间较短时，在球化反应结束扒渣后取消复合孕育剂覆盖铁水。对于球化处理后铁水含硫较低时，在球化反应结束扒渣后取消上述的复合孕育剂进行覆盖铁水；采用仅加入处理铁水重量0.2%粒度< 5_的硅钡孕育剂进行覆盖铁水。
根据上述的球化处理方法，对于球化处理的铁水量> 10吨时，采用在球化包底部中心砌筑两道堤坝，稀土镁硅铁球化剂及硅铁孕育剂放置在两道堤坝之间，在两道堤坝反应室内侧的顶部砌筑有固定的堤坝上盖板，两道堤坝之间预留加料口，推紧楔形耐火砖封闭加料口，活动的楔形耐火砖和固定的堤坝上盖板之间夹有扁钢、铁丝，在两道堤坝的下侧多处均设置有下反应口及中反应缝隙的堤坝下层耐火砖；铁水冲入球化包后，高温气化的镁蒸汽由铁水包底的中心部位沿水平方向分布均匀地向外喷射，活动的楔形耐火砖及堤坝上盖板之间留有的间隙也参与反应。根据上述的球化处理方法，对于球化处理铁水量> 10吨时，也可采用在球化包底部砌筑二个具有下反应口及中反应缝隙相对的均具有以推紧楔形耐火砖及扁钢封闭反应室加料口的结构，两个反应室的反应口之间的距离 >包底半径，在两个反应室的下侧多处均设置有下反应口及中反应缝隙的堤坝下层耐火砖；铁水冲入球化包后，高温气化的镁蒸汽由铁水包底的两端沿水平方向分布均匀地向中心部位喷射，活动的楔形耐火砖及堤坝上盖板之间留有的间隙也参与反应。根据上述的球化处理方法，对于球化前原铁水成分中反球化元素较低时，可采用以无RE成分的Mg ( 20%、含Si ( 70%的镁硅铁球化剂置换整体稀土镁硅铁球化剂进行球化处理。实施例1:在冷风冲天炉熔炼条件下进行，采用附图所示的具有外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂2装入反应室中，被第一楔形耐火砖3及第二楔形耐火砖4封闭加料口固定在铁水包底的方式进行球化处理，每包处理铁水重量为1000kg，红热包连续运转使用，出铁槽铁水温度为1490°C，原铁水含硫量0.062%，不包括外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂含Mgl5%、含RE2%和含Si58%，其投入包括外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂2的重量占被处理铁水重量的1.l%,72SiFe孕育剂包内加入0.4%，在球化反应时不覆盖铁屑和珍珠岩，球化反应结束扒渣后二次复合孕育剂的加入量为0.10%，球化反应时间2分35秒，全部反应过程为均匀喷射状反应，无镁光铁水沸腾反应，球化反应结束后16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，采用无外衬钢管的整体稀土镁硅铁球化剂装入反应室中，被第一楔形耐火砖3及第二楔形耐火砖4封闭加料口固定在铁水包底的方式进行球化处理，每包处理铁水重量为1000kg，电炉出铁水温度为1588°C，原铁水含硫量0.025 %，不包括外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂含Mgl4.5 %、含REl %和含Si58 %，其加入的整体稀土镁硅铁球化剂的重量占被处理铁水重量的0.55 %，包内加入
0.35% 72SiFe孕育剂，球化反应结束扒渣后采用粒度< 5_的硅钡孕育剂进行覆盖铁水其加入量为0.2%，在不覆盖铁屑和珍珠岩的情况下 ，球化反应时间在I分25秒，全部反应过程为均匀喷射状反应，球化反应平稳，无铁水飞溅，球化反应结束后铁水含硫量0.008%，含镁量0.048%，球化反应结束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球化处理方法，其特征的第一部分是球化剂:将熔制好的含Mg彡20%、含Si彡65%和含RE彡3%的稀土镁硅铁球化剂合金液注入到方形钢管内凝固冷却，在冲入球化剂合金液的组合排列的方形钢管之间增设冷却铁并设置球化剂合金液上盖铁板；其特征的第二部分是在球化包(I)的底部由堤坝顶部第一耐火砖(5)和堤坝顶部第二耐火砖(10)及堤坝顶部第三耐火砖(11)、设置有下反应口及中反应缝隙的堤坝下层耐火砖(7)、堤坝下层第一耐火砖(17)及堤坝下层第二耐火砖(18)砌筑的堤坝，在球化包底中部设置有下反应口及中反应缝隙的堤坝下层耐火砖(7)，其两端被砌筑的堤坝下层第一耐火砖(17)及堤坝下层第二耐火砖(18)所固定，在设置有下反应口及中反应缝隙的堤坝下层耐火砖(7)上端砌筑有堤坝顶部第一耐火砖(5)，其两端被堤坝顶部第二耐火砖(10)和堤坝顶部第三耐火砖(11)所固定，堤坝顶部第二耐火砖(10)与比邻的第二上盖耐火砖(9)接触的部位为其反应室内侧下面凸出的台阶形状，堤坝顶部第三耐火砖(11)与比邻的第一上盖耐火砖(8)接触的部位为其反应室内侧下面凸出的台阶形状，第二上盖耐火砖(9)与比邻的堤坝顶部第二耐火砖(10)接触的部位为其端部上面凸出的台阶形状与堤坝顶部第二耐火砖(10)反应室内侧下面凸出的台阶形状相吻合，第二上盖耐火砖(9)与堤坝顶部第二耐火砖(10)的顶面高度相等；第一上盖耐火砖(8)与比邻的堤坝顶部第三耐火砖(11)接触的部位为其端部上面凸出的台阶形状与堤坝顶部第三耐火砖(11)反应室内侧下面凸出的台阶形状相吻合，第一上盖耐火砖(8)与堤坝顶部第三耐火砖(11)的顶面高度相等；第一上盖耐火砖(8)与比邻的第二耐火砖(6)及第二楔形耐火砖(4)接触的部位为其下面凸出的台阶形状，第二耐火砖￠)与比邻的第一上盖耐火砖(8)接触的部位为第二耐火砖(6)端部上面凸出的台阶形状与第一上盖耐火砖(8)下面凸出的台阶形状相吻合，第二耐火砖(6)与比邻的第一上盖耐火砖(8)的顶面高度相等；第二上盖耐火砖(9)与比邻的第二耐火砖(6)及第二楔形耐火砖(4)接触的部位为其下面凸出的台阶形状，第二耐火砖(6)与比邻的第二上盖耐火砖(9)接触的部位为第二耐火砖(6)端部上面凸出的台阶形状与第二上盖耐火砖(9)下面凸出的台阶形状相吻合，第二耐火砖(6)与比邻的第二上盖耐火砖(9)的顶面高度相等；第二扁钢(13)与第二铁丝(20)焊接成直角悬挂在第二耐火砖￠)的顶部，将第二楔形耐火砖(4)大平面一端朝下，其小平面的一端朝上，插入第一上盖耐火砖(8)和第二上盖耐火砖(9)之间，第二楔形耐火砖(4)的下端与第一上盖耐火砖(8)和第二上盖耐火砖(9)之间留有活动间隙，第二楔形耐火砖(4)下端的大平面与第一上盖耐火砖(8)及第二上盖耐火砖(9)的底面平齐，第二楔形耐火砖(4)与第二耐火砖(6)之间夹有第二扁钢(13)，第一扁钢(12)与第一铁丝(19)焊接成直角悬挂在堤坝顶部第一耐火砖(5)反应室内侧的顶部，将第一楔形耐火砖(3)小平面一端朝下，其大平面的一端朝上，插入第二楔形耐火砖(4)和堤坝顶部第一耐火砖(5)之间，第一楔形耐火砖(3)与堤坝顶部第一耐火砖(5)之间夹有第一扁钢(12)，第一楔形耐火砖(3)与第一上盖耐火砖(8)及第二上盖耐火砖(9)之间均留有上下贯通的上反应缝隙，在球化包(I)的反应室中设置有半环状耐火砖(14)，半环状耐火砖(14)与堤坝顶部第二耐火砖(10)及堤坝顶部第三耐火砖(11)砌筑在一起，第三上盖耐火砖(15)比邻第二上盖耐火砖(9)砌筑在堤坝顶部第二耐火砖(10)和半环状耐火砖(14)之上，第四上盖耐火砖(16)比邻第一上盖耐火砖(8)砌筑在堤坝顶部第三耐火砖(11)和半环状耐火砖(14)之上，半环状耐火砖(14)的顶面低于堤坝顶部第三耐火砖(11)反 应室内侧下面凸出的台阶形状的顶部高度，半环状耐火砖(14)的顶面低于堤坝顶部第二耐火砖(10)反应室内侧下面凸出的台阶形状的顶部高度；堤坝顶部第一耐火砖(5)和堤坝顶部第二耐火砖(10)及堤坝顶部第三耐火砖(11)顶部高度平齐，上述砌筑的反应室中除第一楔形耐火砖(3)和第二楔形耐火砖(4)之外其它的耐火砖均为固定砌筑，将修筑好的球化处理包烘干后用于球化处理； 其球化处理步骤如下: a、将外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂(2)放入到球化包(I)的反应室中，将硅铁孕育剂投入反应室，将第一扁钢(12)与第一铁丝(19)焊接的组合件悬挂在堤坝顶部第一耐火砖(5)反应室内侧的顶部，将第二扁钢(13)与第二铁丝(20)焊接的组合件悬挂在第二耐火砖￠)的顶部， 将第二楔形耐火砖(4)比邻第二耐火砖￠)、第二楔形耐火砖(4)的大平面一端朝下，其小平面的一端朝上，插入第一上盖耐火砖(8)和第二上盖耐火砖(9)之间，将第一楔形耐火砖(3)小平面一端朝下，其大平面的一端朝上，插入第二楔形耐火砖(4)和堤坝顶部第一耐火砖(5)之间推紧； b、铁水冲入球化包(I)进行球化反应； C、球化反应结束后将浮起的第一楔形耐火砖(3)及第二楔形耐火砖(4)取出； d、扒渣后采用加入量0.1%粒度彡5mm成分为Mg3-6%、REl-2%、40-50% Si的复合孕育剂覆盖铁水。
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液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方形钢管中。
3.根据权利要求1所述的球化处理方法，其特征是以矩形钢管为整体稀土镁硅铁球化剂的外衬管置换方形钢管。
4.根据权利要求1所述的球化处理方法，其特征是以无外衬钢管的MgS20%、含Si ( 65%和含ER ( 3%的整体稀土镁硅铁球化剂置换外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂进行球化处理。
5.根据权利要求1、2、3、4所述的球化处理方法，其特征是在外衬方形或矩形钢管的整体镁硅铁球化剂内部置有外衬方形钢管的镧铈稀土金属，外衬方形或矩形钢管的整体镁硅铁球化剂与外衬方形钢管的镧铈稀土金属其合金外露开口的方向相同，以焊接的方式将外衬方形钢管的镧铈稀土金属与容纳整体镁硅铁球化剂的复合外衬方形或矩形钢管联结在一起，将熔制好的镁硅铁球化剂合金液注入到复合外衬方形或矩形钢管内凝固冷却；在冲入球化剂合金液的组合排列的方形或矩形钢管之间增设冷却铁并没置球化剂合金液上盖铁板；铁水冲入球化包，球化反应开始后，在整个球化反应过程的最后小于50%的反应时间内，外衬方形钢管的镧铺稀土金属开始参与球化反应，有效补充所需的稀土元素含量。
6.根据权利要求1、2、3、4所述的球化处理方法，其特征是在外衬方形或矩形钢管的整体镁硅铁球化剂内部置有外衬方形钢管的稀土元素含量< 33%的整体稀土镁硅铁合金，夕卜衬方形或矩形钢管的整体镁硅铁球化剂与外衬方形钢管的稀土元素含量< 33%的整体稀土镁硅铁合金其合金外露开口的方向相同，以焊接的方式将外衬方形钢管的稀土元素含量<33%的整体稀土镁硅铁合金与容纳整体镁硅铁球化剂的复合外衬方形或矩形钢管联结在一起，将熔制好的镁硅铁球化剂合金液注入到复合外衬方形或矩形钢管内凝固冷却，在冲入球化剂合金液的组合排列的方形或矩形钢管之间增设冷却铁并设置球化剂合金液上盖铁板；铁水冲入球化包，球化反应开始后，在整个球化反应过程的最后小于50 %的反应时间内，外衬方形钢管的稀土元素含量< 33 %的整体稀土镁娃铁合金开始参与球化反应，有效补充所需的稀土元素含量。
7.根据权利要求1、2、3、4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液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开口朝上组合排列的矩形钢管或方形钢管中，或将上述合金液浇注到由冷却铁为间隔的四个侧面、浇注成无外衬钢管的整体稀土镁硅铁球化剂，由于外衬钢管的整体球化剂或无外衬钢管的整体球化剂之间均增设冷却铁并设置球化剂合金液上盖铁板的原因，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。
8.根据权利要求1、2、3、4所述的球化处理方法，其特征是对于球化处理的铁水量>10吨时，采用在球化包底部中心砌筑两道堤坝，稀土镁硅铁球化剂及硅铁孕育剂放置在两道堤坝之间，在两道堤坝反应室内侧的顶部砌筑有固定的堤坝上盖板，两道堤坝之间预留加料口，推紧楔形耐火砖封闭加料口，活动的楔形耐火砖和固定的堤坝上盖板之间夹有扁钢、铁丝，在两道堤坝的下侧多处均设置有下反应口及中反应缝隙的堤坝下层耐火砖；铁水冲入球化包后，高温气化的镁蒸汽由铁水包底的中心部位沿水平方向分布均匀地向外喷射，活动的楔形耐火砖及堤坝上盖板之间留有的间隙也参与反应。
9.根据权利要求1、2、3、4所述的球化处理方法，其特征是对于球化处理铁水量>10吨时，采用在球化包底部砌筑二个具有下反应口及中反应缝隙相对的、均具有以推紧楔形耐火砖及扁钢封闭反应室加料口的结构，两个反应室的下反应口之间的距离 >包底半径，在两个反应室的下侧多 处均设置有下反应口及中反应缝隙的堤坝下层耐火砖；铁水冲入球化包后，高温气化的镁蒸汽由铁水包底的两端沿水平方向分布均匀地向中心部位喷射，活动的楔形耐火砖及堤坝上盖板之间留有的间隙也参与反应。
10.根据权利要求1、2、3、4所述的球化处理方法，其特征是以无RE成分的含MgS 20%、含Si ( 70%的镁硅铁球化剂置换整体稀土镁硅铁球化剂进行球化处理。
全文摘要
本发明涉及一种生产球墨铸铁的球化处理方法。将熔制好的含Mg≤20％、含Si≤65％和含RE≤3％的整体稀土镁硅铁球化剂放入到球化包中砌筑的球化反应室内进行的冲入包内法的球化处理方法，其球化剂加入量仅为被处理铁水重量的0.4～8％，控制球化反应的时间精确，在球化处理过程及浇注过程铁水降温少，球化处理后Mg、RE和Si的吸收率高，球化反应结束15分钟后不出现球化衰退，改善了球化剂制作过程及使用过程的生产环境，显著降低生产成本并提高产品质量。与稀土元素RE含量在2～8％的传统稀土镁硅铁球化剂比较，采用本工艺进行球化处理实现了稀土元素RE的用量降低50～75％。
文档编号C21C1/10GK103146870SQ20131006687
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月4日 优先权日2013年3月4日
发明者刘年路, 刘昌晨 申请人:天津市万路科技有限公司, 刘年路, 刘昌晨