CN108637231B - 一种球化处理用铁水包及其制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铁水包领域。本发明的一种球化处理用铁水包，包括用耐火砖砌筑成的上侧壁和用浇注料浇注成型的球化室，所述的上侧壁下部与球化室侧壁上部密封连接，所述的球化室包括位于其底部内侧、将球化室内部分隔为缓冲坑和球化剂放置坑的堤坝。本发明的一种球化处理用铁水包的制作工艺，包括步骤1：球化室浇注料的原料准备；步骤2：球化室开始浇筑；步骤3：球化室烘烤烧结；步骤4：上侧壁的包衬制作；步骤5：烘烤；步骤6：高温铁水烫包2～3次。本发明的一种球化处理用铁水包及其制作工艺具有铁水包使用寿命长、成本低、制造难度低、铁水包球化效果优异的特点。

Description

一种球化处理用铁水包及其制作工艺
技术领域
本发明涉及一种铁水包，更具体地说，尤其涉及一种球化处理用铁水包及其制作工艺。
背景技术
铁水包用于钢铁铸造车间浇注作业，在炉前承接铁水后，由行车运到铸型处进行浇注。浇注时通过手动或电动方式驱动安装于包体上的减速机构使包体发生倾转，对铸型进行浇注。球化包有异于灰铁的铁水包，一般都在包底设置堤坝，球化处理时，将球化剂放于出水槽的另一侧，也是靠近浇注一侧，可以避免铁水对球化剂对冲，起到延缓球化的效果。但是制作球化包和堤坝的材料各异，导致球化包和堤坝的使用寿命短及球化效果各不相同。传统的球化包中存在的问题有：
(1)如图1、图2所示为传统的一种球化包，其主体1’和堤坝2’均使用耐火砖砌筑而成。由于耐火砖砌筑的堤坝2’强度有限，加上铁水的冲刷和侵蚀，导致耐火砖堤坝2’很快就垮塌，而需要重新砌筑，如此以往，势必影响成本和球化质量。
(2)传统的一种铁水包整体使用浇注料浇注成型，因浇注料价格昂贵，因此整体制作成本较高，并且因铁水包侧壁较高，浇筑的工艺要求高、制作难度大，同时需采用专用设备对包衬材料进行烧结。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种球化处理用铁水包，具有使用寿命长、制造成本低、制造难度低、球化效果优异的特点。
本发明的第二个目的在于提供一种球化处理用铁水包的制作工艺，可降低铁水包气孔率，可提高铁水包强度和抗铁水侵蚀能力，从而提高铁水包使用寿命的特点。
本发明的技术方案如下：
一方面，一种球化处理用铁水包，包括用耐火砖砌筑成的上侧壁和用浇注料浇注成型的球化室，所述的上侧壁下部与球化室侧壁上部密封连接，所述的球化室包括位于其底部内侧、将球化室内部分隔为缓冲坑和球化剂放置坑的堤坝。
进一步的，所述的上侧壁顶部边缘设有包嘴，所述的堤坝将球化室内绕其中心点平均分隔成至少三个坑体，各所述的坑体中距离包嘴最远的一个为缓冲坑，其余的坑体为球化剂放置坑。
进一步的，所述的堤坝的中部和堤坝位于缓冲坑其中一侧的部分均高于其余部分。
进一步的，所述的上侧壁下部边缘的内侧为向下延伸的环状凸台，所述的球化室侧壁上部边缘的内侧为与环状凸台相适配且向下延伸的凹陷部。
进一步的，所述的球化室的侧壁高于堤坝。
进一步的，所述的球化室底部的厚度为150～200mm，所述的堤坝的高度为250～350mm，所述的球化室侧壁比堤坝高50～80mm，所述的上侧壁和球化室侧壁的厚度均为100～150mm。
进一步的，所述的浇注料的原料包括：85.0-91.0％的氧化铝、4.5-5.0％的二氧化硅、1.5-2.1％的氧化钛、1.0-1.5％的氧化铁、4.2-4.4％的氧化铬。
进一步的，所述的浇注料的原料中，氧化铝占88.0％；二氧化硅占4.7％；氧化钛占1.8％；氧化铁占1.2％；氧化铬占4.3％。
另一方面，一种球化处理用铁水包的制作工艺，包括以下步骤，
步骤1：球化室浇注料的原料准备，使浇注料的原料混合后密度为2.5～3.2克每立方厘米，最高使用温度为1600～1800℃；
步骤2：球化室开始浇筑，采用浇注料和水进行搅拌均匀，倒入模具内成型，其中，加水的重量为浇注料重量的4.7％～5.5％；
步骤3：球化室烘烤烧结；
步骤4：上侧壁的包衬制作，把球化室整体放置在包底，并固定好，沿球化室的侧壁继续砌耐火砖至完毕；
步骤5：烘烤，烘烤工艺包括：上侧壁制作完成22～26小时后进行烘烤，以80～120℃/小时升温至500～700℃，并保温10～14小时；
步骤6：高温铁水烫包2～3次，每次3-5分钟。
进一步的，步骤3的球化室烘烤烧结工艺包括以下步骤，
步骤3-1：在室温下固化20～24小时后，脱模；
步骤3-2：以20℃/小时升温至100℃后，保温8小时，遇到大量水蒸汽时，停止加热，待蒸汽溢出后，继续加热；
步骤3-3：以20℃/小时升温至230℃后，保温4小时；
步骤3-4：以50℃/小时升温至550℃后，保温4小时；
步骤3-5：以75℃/小时升温至900℃后，保温8小时；
步骤3-6：以100℃/小时升温至1100℃后，保温8小时。
本发明具有的有益效果为：
1.本发明的一种球化处理用铁水包，其上侧壁采用传统的耐火砖砌筑而成，并通过用浇注料浇注成型的球化室，球化室的底部内侧为堤坝，堤坝将球化室内部分隔为缓冲坑和球化剂放置坑，在浇注作业时，铁水从缓冲坑内流入放置有球化剂的球化剂放置坑，可以在铁水包内进行球化处理；同时，与传统的整体采用耐火砖砌筑成的球化包相比，本发明的一种球化处理用铁水包使用寿命更长，可使用1800包次以上，是传统整体砖砌的球化包三倍以上；与传统的整体采用浇注料浇注成型的铁水包相比，本发明的一种球化处理用铁水包的球化室的侧壁高度低，对制模和浇注的要求低，且制造方便；因此，本发明的一种球化处理用铁水包具有使用寿命长、制造成本低、制造难度低、球化效果非常优异的特点；
2.堤坝将球化室内绕中心点平均分隔为多个坑体，多个坑体中距离包嘴最远的部分为缓冲坑其余为球化剂放置坑，与传统的球化包只有一个球化剂放置坑相比，本发明的一种球化处理用铁水包通过多个球化剂放置坑并且球化剂放置坑位于靠近包嘴的一侧，球化处理时稳定，球化剂烧损小，不仅减少球化剂的加入量，而且球化质量稳定、优异，同时球化室挂渣减少、清理方便，可降低劳动强度，帮助改善工作环境；
3.堤坝的中部和堤坝位于缓冲坑其中一侧的部分均高于其余部分，球化处理铁水时，因堤坝位于缓冲坑一侧的部分较高，铁水会从缓冲坑的另一侧流向球化剂放置坑，并且，堤坝的中部也较高，铁水会依次流过多个球化剂放置坑进行有效的球化、反应平稳，进一步提高铁水球化质量，球化剂烧损小；
4.上侧壁下部边缘的内侧为向下延伸的环状凸台，球化室侧壁上部边缘的内侧为与环状凸台相适配且向下延伸的凹陷部，上侧壁和球化室通过环状凸台和凹陷部相互密封连接，便于更好吻合，还可以在连接处出现缝隙时防止铁水从缝隙中渗漏，提高安全性；
5.球化室的侧壁高于堤坝，可防止初期球化反应时铁水剧烈冲刷用耐火砖砌成的上侧壁，从而提高使用寿命；
6.球化室浇注料的原料包括：85.0-91.0％的氧化铝、4.5-5.0％的二氧化硅、1.5-2.1％的氧化钛、1.0-1.5％的氧化铁、4.2-4.4％的氧化铬，其中本发明中氧化铝含量比传统铁水包中氧化铝的含量高，明显提高了本发明的一种球化处理用铁水包耐压性能和耐高温性能，同时，本发明在氧化铬含量比传统铁水包中氧化铬的含量低的情况下，其抗铁水高温侵蚀的性能还有所提升，可使用1800包次以上，比传统整体浇注式的球化包高约20％，且降低了原料的成本，因此，本发明的一种球化处理用铁水包具有使用寿命长、成本低的特点；
7.本发明的一种球化处理用铁水包的制作工艺，通过其特定的烘烤和烧结处理，可有效降低浇筑成型的球化室的气孔率，提高铁水包强度和抗铁水侵蚀能力，从而提高铁水包使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为背景技术中的一种球化包示意图；
图2为背景技术中的一种球化包的俯视图；
图3为本发明实施例1的一种球化处理用铁水包示意图；
图4为本发明实施例1的一种球化处理用铁水包的俯视图；
图5为图3的A部放大图；
图6为本发明实施例2的一种球化处理用铁水包的俯视图。
其中：1-上侧壁、2-球化室、3-堤坝、4-缓冲坑、5-球化剂放置坑、6-包嘴、7-环状凸台、51-一级球化剂放置坑、52-二级球化剂放置坑、1’-主体、2’-堤坝。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
参阅图3～5所示，本发明的一种球化处理用铁水包，包括用耐火砖砌筑成的上侧壁1和用浇注料浇注成型的球化室2，上侧壁1下部与球化室2侧壁上部密封连接，球化室2包括位于其底部内侧、将球化室2内部分隔为缓冲坑4和球化剂放置坑5的堤坝3。
本发明的一种球化处理用铁水包，其上侧壁1采用传统的耐火砖砌筑而成，并通过用浇注料浇注成型的球化室2，球化室2的底部内侧为堤坝3，堤坝3将球化室2内部分隔为缓冲坑4和球化剂放置坑5，在浇注作业时，铁水从缓冲坑4内流入放置有球化剂的球化剂放置坑5，可以在铁水包内进行球化处理。同时，与传统的整体采用耐火砖砌筑成的球化包相比，本发明的一种球化处理用铁水包使用寿命更长，可使用1800包次以上，是传统的球化包三倍以上。与传统的整体采用浇注料浇注成型的铁水包相比，本发明的一种球化处理用铁水包的球化室2的侧壁高度低，对制模和浇注的要求低，且制造方便。因此，本发明的一种球化处理用铁水包具有使用寿命长、制造成本低、制造难度低、球化效果优异的特点。
上侧壁1顶部边缘设有包嘴6，堤坝3将球化室2内绕其中心点平均分隔成至少三个坑体，各坑体中距离包嘴6最远的一个为缓冲坑4，其余的坑体为球化剂放置坑5。本实施例中，堤坝3将球化室2内绕其中心点平均分隔成三个坑体，三个坑体包括两个球化剂放置坑5和一个缓冲坑4。
堤坝3将球化室2内绕其中心点平均分隔为三个坑体，即堤坝3为接近Y型的结构，与传统的球化包只有一个球化剂放置坑5相比，本实施例的一种球化处理用铁水包通过两个球化剂放置坑5并且球化剂放置坑5位于靠近包嘴6的一侧，球化处理时稳定，球化剂烧损小，不仅减少球化剂的加入量，而且球化质量稳定、优异，同时球化室2挂渣减少、清理方便，可降低劳动强度，帮助改善工作环境。
上侧壁1下部边缘的内侧为向下延伸的环状凸台7，球化室2侧壁上部边缘的内侧为与环状凸台7相适配且向下延伸的凹陷部，两者之间通过耐火泥粘接。上侧壁1和球化室2通过环状凸台7和凹陷部相互密封连接，便于更好吻合，还可以在连接处出现缝隙时防止铁水从缝隙中渗漏，提高安全性。
球化室2的侧壁高于堤坝3，可防止铁水冲刷用耐火砖砌成的上侧壁1，提高使用寿命。
球化室2底部的厚度为150～200mm，堤坝3的高度为250～350mm，球化室2侧壁比堤坝3高50～80mm，上侧壁1和球化室2侧壁的厚度均为100～150mm。
球化室2的制造中，浇注料的原料包括：85.0-91.0％的氧化铝(AL2O3)、4.5-5.0％的二氧化硅(SiO2)、1.5-2.1％的氧化钛(TiO2)、1.0-1.5％的氧化铁(Fe2O3)、4.2-4.4％的氧化铬(Cr2O3)。更具体的，其中，氧化铝占88.0％；二氧化硅占4.7％；氧化钛占1.8％；氧化铁占1.2％；氧化铬占4.3％。
球化室2浇注料的原料包括：85.0-91.0％的氧化铝、4.5-5.0％的二氧化硅、1.5-2.1％的氧化钛、1.0-1.5％的氧化铁、4.2-4.4％的氧化铬，其中本发明中氧化铝含量比传统铁水包中氧化铝的含量高，明显提高了本发明的一种球化处理用铁水包耐压性能和耐高温性能。同时，本发明在氧化铬含量比传统铁水包中氧化铬的含量低的情况下，其抗铁水高温侵蚀的性能还有所提升，降低了原料的成本。因此，本发明的一种球化处理用铁水包具有使用寿命长、成本低的特点。
本发明的一种球化处理用铁水包的制作工艺，包括以下步骤，
步骤1：球化室2浇注料的原料准备，使浇注料的原料混合后密度为2.98克每立方厘米，最高使用温度为1750℃；
步骤2：球化室2开始浇筑，采用浇注料和水进行搅拌均匀，倒入模具内成型，其中，加水的重量为浇注料重量的4.7％～5.5％；
步骤3：球化室2烘烤烧结；
步骤4：上侧壁1的包衬制作，把球化室2整体放置在包底，并固定好，沿球化室2的侧壁继续砌耐火砖至完毕；
步骤5：烘烤，烘烤工艺包括：上侧壁1制作完成24小时后进行烘烤，以100℃/小时升温至600℃，并保温12小时；
步骤6：在使用前用，高温铁水烫包2～3次，每次3-5分钟。
其中，步骤3的球化室2烘烤烧结工艺包括以下步骤，
步骤3-1：在室温下固化20～24小时后，脱模；
步骤3-2：以20℃/小时升温至100℃后，保温8小时，遇到大量水蒸汽时，停止加热，待蒸汽溢出后，继续加热，目的是防止材料爆裂；
步骤3-3：以20℃/小时升温至230℃后，保温4小时；
步骤3-4：以50℃/小时升温至550℃后，保温4小时；
步骤3-5：以75℃/小时升温至900℃后，保温8小时；
步骤3-6：以100℃/小时升温至1100℃后，保温8小时。
本发明的一种球化处理用铁水包的制作工艺，通过其特定的烘烤和烧结处理，可有效降低浇筑成型的球化室2的气孔率，提高铁水包强度和抗铁水侵蚀能力，从而提高铁水包使用寿命。
实施例2
如图6所示，本发明实施例2的一种球化处理用铁水包与实施例1基本一致，其包括实施例1中的一种球化处理用铁水包的所有特征。此外，堤坝3的中部和堤坝3位于缓冲坑4其中一侧的部分均高于其余部分。球化处理铁水时，因堤坝3位于缓冲坑4一侧的部分较高，铁水会从缓冲坑4的另一侧流向球化剂放置坑5，并且，堤坝3的中部也较高，铁水会依次流过多个球化剂放置坑5进行有效的球化。在铁水进入球化处理用铁水包前，在球化室2中沿铁水流向将球化剂放入多个球化剂放置坑5中，装有球化剂的球化剂放置坑5数量可根据实际需要进行调整，可以只有一个球化剂放置坑装有球化剂，也可以所有球化剂放置坑都放有球化剂。铁水进入缓冲坑4后从堤坝3高度较低的一侧溢出到与其相邻的球化剂放置坑5中与球化剂混合。该结构能确保所有铁水基本能与球化剂充分接触，进一步提高铁水球化质量，球化剂烧损小。
更具体的，本实施例中，球化剂放置坑5为两个，两个球化剂放置坑5在逆时针方向依次为第一球化剂放置坑51和第二球化剂放置坑52。铁水球化时，铁水在本实施例的一种球化处理用铁水包内逆时针流动，即依次流过缓冲坑4、第一球化剂放置坑51和第二球化剂放置坑52。堤坝3位于缓冲坑4与第二球化剂放置坑52的部分比其他部分高。
本发明实施例2的一种球化处理用铁水包同样具有使用寿命长、制造成本低、制造难度低、球化效果优异的特点。
本发明的实施例1和实施例2与现有技术相比，各项性能均具有显著的提高。其中，将传统的一种球化包作为对比例1，将传统的一种铁水包作为对比例2。
对比例1：如图1、图2所示的传统的一种球化包，其主体1’和堤坝2’均使用耐火砖砌筑而成。
对比例2：传统一种球化包，其主体1’和堤坝2’均使用浇注料浇注成型。浇注料的原料具体为：氧化铝占77.1％；二氧化硅占14.2％；氧化铁占1.4％；氧化铬占7.3％。主体1’和堤坝2’采用专用木模或钢板模浇注成型待自然干后，使用大型专用烘包器对整个球化包进行烘烤烧结。
下表是规格为7吨的铁水包在实际使用中的各项参数对比：
通过以上表格可以得出，本发明的一种球化处理用铁水包与传统的铁水包和球化包相比，其气孔率明显降低、耐压强度和使用寿命明显提高，并且制造成本低，特别是可获得高的球化率，球化效果优异，相对于传统的铁水包和球化包本发明的一种球化处理用铁水包各项性能均有显著的提升。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以对此球化处理用铁水包做出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (7)

1.一种球化处理用铁水包，其特征在于，包括用耐火砖砌筑成的上侧壁(1)和用浇注料浇注成型的球化室(2)，所述的上侧壁(1)下部与球化室(2)侧壁上部密封连接，所述的球化室(2)包括位于其底部内侧、将球化室(2)内部分隔为缓冲坑(4)和球化剂放置坑(5)的堤坝(3)；所述的上侧壁(1)顶部边缘设有包嘴(6)，所述的堤坝(3)将球化室(2)内绕其中心点平均分隔成至少三个坑体，各所述的坑体中距离包嘴(6)最远的一个为缓冲坑(4)，其余的坑体为球化剂放置坑(5)；所述的堤坝(3)的中部和堤坝(3)位于缓冲坑(4)其中一侧的部分均高于其余部分；所述的浇注料的原料包括：85.0-91.0％的氧化铝、4.5-5.0％的二氧化硅、1.5-2.1％的氧化钛、1.0-1.5％的氧化铁、4.2-4.4％的氧化铬。
2.根据权利要求1所述的一种球化处理用铁水包，其特征在于，所述的上侧壁(1)下部边缘的内侧为向下延伸的环状凸台(7)，所述的球化室(2)侧壁上部边缘的内侧为与环状凸台(7)相适配且向下延伸的凹陷部。
3.根据权利要求1所述的一种球化处理用铁水包，其特征在于，所述的球化室(2)的侧壁高于堤坝(3)。
4.根据权利要求1所述的一种球化处理用铁水包，其特征在于，所述的球化室(2)底部的厚度为150～200mm，所述的堤坝(3)的高度为250～350mm，所述的球化室(2)侧壁比堤坝(3)高50～80mm，所述的上侧壁(1)和球化室(2)侧壁的厚度均为100～150mm。
5.根据权利要求1所述的一种球化处理用铁水包，其特征在于，所述的浇注料的原料中，氧化铝占88.0％；二氧化硅占4.7％；氧化钛占1.8％；氧化铁占1.2％；氧化铬占4.3％。
6.一种如权利要求1所述的球化处理用铁水包的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤，
步骤1：球化室(2)浇注料的原料准备，使浇注料的原料混合后密度为2.5～3.2克每立方厘米，最高使用温度为1600～1800℃；
步骤2：球化室(2)开始浇筑，采用浇注料和水进行搅拌均匀，倒入模具内成型，其中，加水的重量为浇注料重量的4.7％～5.5％；
步骤3：球化室(2)烘烤烧结；
步骤4：上侧壁(1)的包衬制作，把球化室(2)整体放置在包底，并固定好，沿球化室(2)的侧壁继续砌耐火砖至完毕；
步骤5：烘烤，烘烤工艺包括：上侧壁(1)制作完成22～26小时后进行烘烤，以80～120℃/小时升温至500～700℃，并保温10～14小时；
步骤6：高温铁水烫包2～3次,每次3-5分钟。
7.根据权利要求6所述的一种球化处理用铁水包的制作工艺，其特征在于，步骤3的球化室(2)烘烤烧结工艺包括以下步骤，
步骤3-1：在室温下固化20～24小时后，脱模；
步骤3-2：以20℃/小时升温至100℃后，保温8小时，遇到大量水蒸汽时，停止加热，待蒸汽溢出后，继续加热；
步骤3-3：以20℃/小时升温至230℃后，保温4小时；
步骤3-4：以50℃/小时升温至550℃后，保温4小时；
步骤3-5：以75℃/小时升温至900℃后，保温8小时；
步骤3-6：以100℃/小时升温至1100℃后，保温8小时。
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