CN102373361A - 延长球化剂起爆时间的方法和环保型球化剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种延长球化剂起爆时间的方法以及一种具有起爆时间长的球化剂(环保型球化剂)。所述的方法是在球化剂块表面附着一层保温隔热材料。球化剂受到这一层保温隔热材料的保护，温度不会迅速升高，不会迅速起爆，从而延长了球化剂的起爆时间。保温隔热材料粉末通过和球化剂充分搅拌而粘到球化剂表面；或者通过粘结剂粘到球化剂表面；或者通过和粘结剂做成浆料挂到球化剂表面。

Description

延长球化剂起爆时间的方法和环保型球化剂及制备方法

技术领域

本发明是关于金属的铸造，更具体地说，是关于球墨铸铁铸造过程中使用的铁水球化剂。本发明涉及一种延长球化剂起爆时间的方法，以及一种环保型球化剂(具有起爆时间长的球化剂)及其制备方法。

技术背景

球化处理是球墨铸铁生产的关键环节。其过程是向高温铁水中加入球化剂，促进铸铁中的碳形成球状石墨。目前，广泛采用的球化剂主要是稀土镁硅铁合金，广泛采用的球化处理方法是包内冲入法。

稀土镁硅铁合金球化剂主要成分包括稀土、镁、硅和铁。根据牌号不同，镁含量在4-11％范围，稀土含量在0.5-8％范围。这种球化剂由熔配法生产，先将稀土硅铁合金、镁锭、硅铁合金以及硅钙合金、硅钡合金等重熔后浇铸成铸锭；然后再将铸锭破碎成小块。根据牌号不同，球化剂的块度在5-40毫米。

由于镁的熔点和沸点较低，球化处理时，球化剂中的镁进入铁水后，发生汽化，使铁水沸腾起来。铁水沸腾可能使部分球化剂翻滚到铁水表面，如果球化剂中的镁在铁水的近表面汽化，将造成铁水更强烈的沸腾，甚至飞溅，并产生强烈的镁光和烟尘。大量镁光和烟尘，既造成很大的镁烧损，又污染了环境。使用这种球化剂和处理工艺，镁的吸收率低，一般只有30～40％。如果球化处理时铁水温度很高，则反应沸腾更加剧烈，镁的烧损更大，球化剂的消耗也随之增大。铁水出炉温度在1480度以下时，球化剂的加入量一般在1.1-1.2％。如果铁水出炉温度提高到1530度以上，球化剂的加入量要相应提高到2.0％以上。

为了控制强烈的镁光和烟尘，提高镁的吸收率，必须严格控制球化工艺，尽可能使镁在铁水底部汽化。上面有一层较厚的铁水压着，可以有效地抑制铁水沸腾。镁汽化点离铁水表面越深，铁水沸腾程度越小，镁光和烟尘越小，甚至消失。为了达到这个目的，从球化处理装置(也即球化包)的设计到球化剂的放置都有严格要求。首先，要求球化包呈细长型，其高度和内径比大于1.5，这便于提高铁水的深度，从而提高镁汽化点离铁水表面的深度。其次，在球化包底部设置堤坝或凹坑，球化处理时，将碎块球化剂放在堤坝内侧或凹坑内，然后在球化剂上面覆盖孕育剂、无锈铁屑以及草灰、苏打、珍珠岩等集渣剂等，并捣实。这样可以防止在将铁水倒入球化包时直接冲击球化剂，或将球化剂冲到铁水表面，也可以防止铁水沸腾时将球化剂翻滚到铁水表面。这些措施，如果使用得当，都能起到较好的效果。

球化剂中镁含量是另一个因素影响镁光、烟尘的程度以及镁吸收率。为了减少镁光和烟尘、提高镁的吸收率，要控制球化剂中镁的含量在一个较低水平，尤其是在出铁温度较高的情况下，必须使用低镁球化剂。这无疑要增加球化剂的用量，加大了生产成本。

延长球化剂起爆时间(球化剂熔解，镁开始汽化的时间)是抑制球化剂产生强烈镁光和烟尘，提高镁的吸收率的有效途径。延长球化剂起爆时间，在球化剂中的镁进入铁水发生汽化之前，有更多的铁水灌入球化包，提高了球化包中铁水的深度，从而提高了镁汽化点离铁水表面的深度，有利于抑制镁汽化时产生的铁水沸腾，减小镁光和烟尘。公开号为CN1427086A的专利申请书中提出了一种延长球化剂起爆时间的方法：将球化剂和阻燃剂混合，并加入净化剂、脱硫剂和除渣剂等。这种方法是将球化剂和其它添加剂机械混合。但由于球化剂和其它添加剂的粒度不同，可能会使其它添加剂产生偏聚，影响使用效果。

无论是使用细长型球化包、在球化包底部筑坝、将球化剂捣实，还是在球化剂中添加阻燃剂，这些措施都能不同程度地减小镁光和烟尘，提高镁的吸收率，但在实际生产中，由于受到生产条件的限制，操作人员的素质等影响，有时效果并不满意，有必要对球化剂进一步优化，生产出使用方便，安全有效的球化剂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提出改进。本发明的第一方面涉及一种延长球化剂起爆时间的方法，从而减小球化剂造成的铁水沸腾、镁光和烟尘，提高镁的吸收率。技术解决方案是在球化剂表面涂覆一层保温隔热材料，例如碳化硅粉，石墨粉，净化剂，脱硫剂，聚渣剂，等待……，或这些材料的混合物。这层保温隔热材料在球化剂表面形成一个保温隔热层，可以有效地延长球化剂的起爆时间。所述的保温隔热材料不仅可以在球化剂表面形成保温隔热层，同时又能对球铁生产带来有益帮助。

碳化硅是高温耐火材料，同时它又是很好的铸铁孕育剂。将碳化硅粉涂覆在球化剂表面，一方面，由于它的耐高温特性，可以大大延长球化剂的起爆时间，另一方面，碳化硅又促进了球铁的孕育。

石墨是铸造生产中常用的增碳剂，同时又是很好的保温隔热材料。因此，将石墨粉涂覆在球化剂表面，可以延长球化剂的起爆时间，同时，又起到了增碳作用。

净化剂，脱硫剂，聚渣剂等铸造辅料大多由SiO₂、CaO、CaC等组成。这些氧化物或碳化物都有较好的保温隔热效果。将这些材料涂覆在球化剂表面，既可以大大延长球化剂的起爆时间，又可以对铁水进行净化、脱硫以及聚渣处理。

碳化硅粉，石墨粉，净化剂，脱硫剂，聚渣剂是铸造生产中常用的辅助材料。将它们涂覆在球化剂表面，不仅起到了延长球化剂起爆时间的作用，还起到了孕育、净化、脱硫、聚渣等作用，不会使球铁性能退化。可谓一举两得。这些材料不会使球铁性能退化也是非常关键的。

本发明的第二方面涉及一种环保型球化剂。这种球化剂具有较长的镁起爆时间，球化处理时，铁水沸腾小，镁光和烟尘少，可以用肉眼直接观察铁水包的球化反应，不刺眼睛，而且镁的吸收率高。技术解决方案是在球化剂表面涂覆一层保温隔热材料，例如碳化硅粉，石墨粉，净化剂，脱硫剂，聚渣剂，等等……，或这些材料的混合物。同时又能对球铁生产带来有益帮助。这层保温隔热材料在球化剂表面形成一个保温隔热层，可以有效地延长球化剂的起爆时间。

本发明的第三方面涉及一种球化剂的制备方法。技术解决方案是，利用搅拌或粘结剂将保温隔热材料涂覆在球化剂表面。所述的粘结剂是水玻璃或硅溶胶。它们是耐火材料行业和铸造行业常用的粘结剂，本身也是保温隔热材料，非常适合。

本发明的设计原理是：在球化剂表面涂覆一层保温隔热材料。当高温铁水灌入球化包时，球化剂受到这一层保温隔热材料的保护，温度不会迅速升高，不会迅速起爆，从而延长了球化剂的起爆时间。这样在球化剂起爆以前，有更多的铁水灌入球化包，提高了镁汽化点离铁水表面的深度，有利于抑制镁汽化时产生的铁水沸腾，并抑制镁光和烟尘。

本发明的有益效果：

1.环保

球化剂在保温隔热层的保护下，球化处理时反应非常平稳，镁的烧损很小，镁光明显小于普通球化剂，可用肉眼直接观察铁水包的球化反应，决不刺眼睛。而且也不会出现象普通球化剂那样烟尘四起、火光冲天的激烈沸腾反应。球化反应的烟尘量要明显少于普通球化剂。这在很大程度上改善了多年以来铁水炉前球化处理时恶劣的作业环境。提高了劳动保护水平。

2.一剂多效

由于选用的保温隔热材料具有孕育、净化、脱硫、聚渣等作用，在延长球化剂起爆时间的同时，有兼具孕育、净化、脱硫、聚渣等作用。

3.减少氧化

涂覆的保温隔热材料不仅能延长球化剂的起爆时间，还能防止球化剂在高温下氧化，提高了抵抗热包的能力。这样，在铸造生产中，不需要等待球化包冷却后再放置球化剂，为连续生产创造了条件，提高了生产率。

4.可以使用高镁含量球化剂

普通球化剂，由于镁含量越高，烧损越严重，必须限制球化剂中镁的含量，尤其是在出铁温度较高的情况下，只能使用低镁含量的球化剂。涂覆了保温隔热材料以后，镁的烧损倾向减小，可以提高球化剂中镁的含量，即使出铁温度较高，也可以使用高镁含量球化剂，这样可以减小球化剂用量，节约成本。

具体实施方式

本发明的实施方式包括：(1)准备球化剂；(2)准备保温隔热材料；(3)在球化剂表面涂覆保温隔热材料；(4)烘干。

球化剂是常规产品，市面上有售。它是由熔配法生产，先将稀土硅铁合金、镁锭、硅铁合金以及硅钙合金、硅钡合金等重熔后浇铸成铸锭；然后再将铸锭破碎成小块。球化剂碎块呈不规则块状。根据牌号不同，球化剂的块度在5-40毫米。

保温隔热材料都是市面上有售的，粉末粒度在1毫米以下，优选0.5毫米以下。

在球化剂块表面涂覆保温隔热材料粉末有三种方法。保温隔热材料粉末用量约占球化剂的1-35％，优选5-25％。

第一种方法：搅拌法。将破碎成小块的球化剂和保温隔热材料粉末充分搅拌，利用球化剂碎块之间的摩擦，将保温隔热材料粉末粘附在球化剂碎块表面。

第二种方法：先将粘结剂涂覆在球化剂表面，然后再将保温隔热材料粉末粘在粘结剂上，脱水干燥后即可。可以使用任何方法将粘结剂涂覆在球化剂表面，可以使用任何方法将保温隔热材料粘在粘结剂上，可以使用任何方法烘干，自然风干或加热烘干都可以。

第三种方法：先将粘结剂和保温隔热材料调和成浆状，然后再将调好的浆料挂到球化剂表面，脱水干燥后即可。可以使用任何方法将粘结剂和保温隔热材料调和成浆状，可以使用任何方法将浆挂在球化剂上，可以使用任何方法烘干，自然风干或加热烘干都可以。

下面结合实施例进一步说明。

实施例一：选用常规8-5球化剂90公斤，名义成分为镁8％，稀土5％，块度5-40毫米；选用石榴石矿粉12公斤，粒度-60目。选用硅灰石矿粉8公斤，粒度-60目。将球化剂、石榴石矿粉和硅灰石矿粉倒入一水泥搅拌机中，开动搅拌机搅拌20分钟后出料，筛去多余的粉末，即得到具有较长起爆时间的球化剂。

实施例二：选用常规8-5球化剂90公斤，名义成分为镁8％，稀土5％，块度5-40毫米；选用水玻璃2公斤；选用碳化硅粉8公斤，粒度-60目。先将球化剂倒入一水泥搅拌机中，然后将水玻璃倒在球化剂上，开动搅拌机搅拌3分钟，使水玻璃均匀地涂覆在球化剂表面。然后将碳化硅粉倒入搅拌机中，开动搅拌机搅拌5分钟后出料，使碳化硅粉粘结在球化剂表面。最后，将涂覆了碳化硅粉的球化剂送人烘干炉中，在300度烘烤3小时，待烘烤过的球化剂降温后分装，即成产品。

实施例三：选用常规8-5球化剂90公斤，名义成分为镁8％，稀土5％，块度5-40毫米；选用水玻璃2公斤；选用市面上有出售的铁神一号净化孕育剂8公斤，先将球化剂倒入一水泥搅拌机中，然后将水玻璃倒在球化剂上，开动搅拌机搅拌3分钟，使水玻璃均匀地涂覆在球化剂表面。然后将铁神一号净化孕育剂倒入搅拌机中，开动搅拌机搅拌5分钟后出料，使铁神一号净化孕育剂粘结在球化剂表面。最后，将涂覆了铁神一号净化孕育剂的球化剂送人烘干炉中，在300度烘烤3小时，待烘烤过的球化剂降温后分装，即成产品。

实施例四：选用常规8-5球化剂90公斤，名义成分为镁8％，稀土5％，块度5-40毫米；选用硅溶胶5公斤，选用石榴石矿粉5公斤，粒度-60目。选用硅灰石矿粉3公斤，粒度-60目。先将硅溶胶、石榴石粉和硅灰石粉倒入带有搅拌器的桶内搅拌，调和成浆状备用。再将球化剂和浆料倒入一水泥搅拌机中，开动搅拌机搅拌3分钟后出料，使浆料均匀地涂覆在球化剂表面。将涂覆了浆料的球化剂送人烘干炉中，在300度烘烤5小时，待烘烤过的球化剂降温后分装，即成产品。

Claims (10)

1.一种延长球化剂起爆时间的方法。其特征在于在球化剂块表面附着一层保温隔热材料粉末。

2.根据权利要求1所述的保温隔热材料粉末是铸造生产中使用的孕育剂粉末，或者净化剂粉末，或者脱硫剂粉末，或者集渣剂粉末，或者增碳剂粉末，或者上述任意两种或多种粉末的混合物。

3.一种具有起爆时间长的球化剂，其特征在于在球化剂块表面附着一层保温隔热材料粉末。

4.根据权利要求3所述的保温隔热材料粉末是碳化硅粉，粉末粒度在1毫米以下，优选0.5毫米以下。碳化硅粉量占球化剂的1-35％，优选5-25％。

5.根据权利要求3所述的保温隔热材料粉末是石榴石粉，或硅灰石粉，或石榴石粉和硅灰石粉的混合物，混合比例不限，粉末粒度在1毫米以下，优选0.5毫米以下。粉量占球化剂的1-35％，优选5-25％。

6.根据权利要求3所述的保温隔热材料是铁神一号净化剂，含量占球化剂的1-35％，优选5-25％。

7.根据权利要求3所述的保温隔热材料粉末是石墨粉，粉末粒度在1毫米以下，优选0.5毫米以下。粉量占球化剂的1-35％，优选5-25％。

8.根据权利要求3所述的保温隔热材料粉末是通过和球化剂一起充分搅拌而附着到球化剂表面。

9.根据权利要求3所述的保温隔热材料粉末是通过粘结剂粘结到球化剂表面。所述的粘结剂是水玻璃或硅溶胶。

10.根据权利要求3所述的保温隔热材料粉末是通过和粘结剂一起做成浆料后挂到球化剂上的。所述的粘结剂是水玻璃或硅溶胶。。