CN110616287A - 一种球化处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁液球化处理工艺，在保留喂丝法反应平稳，烟尘少，成分稳定，渣量少，作业环境好，劳动强度低等优点的基础上，由于可调节射入角度方向、射入深度和射入频率，实现了球化剂加入速度的可调，使得球化剂与铁液充分接触，球化剂吸收率得到提高，同时，由于射入设备简单，可移动，可适用于多台设备同时使用，降低了设备投入，简化了球化工艺。

Description

一种球化处理工艺

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种将球化剂射入铁液的球化处理工艺。

背景技术

球化处理作为球墨、蠕墨铸铁的关键技术，有钟罩法、盖包法、压力法、转包法、冲入法、流槽法、型内法、喂丝法等，下面分别进行说明。

(1)钟罩加Mg法:适用于Mg或Mg合金的球化剂处理。上世纪50年代初曾用于小批量生产。由于具有Mg吸收率很低(5％～15％)、烟尘及Mg光污染严重、不安全等缺点，目前已经被弃用；

(2)压力加Mg法：采用纯Mg或纯Mg+ReSiFe作球化剂。1958～1967年曾在国内广泛使用，优点是Mg吸收率比钟罩压入法高，但安全性差，而且球化处理后压力包不能直接用于浇注，铁液需要倒入浇注包才能进行浇注，引起铁液温度降低；

(3)转包法：适用于Mg球化剂。主要用于大批量生产、大中型球墨铸铁件w(S)量高的铁液。优点是：Mg吸收率较高(60％～70％)，烟尘及Mg光污染较轻，可处理高S铁液(质量分数0.15％)；缺点是：设备费用较高，操作较繁杂，可用纯Mg或Mg焦处理；

(4)型内法：国外曾用于机器造型的大量流水线生产，高强度高韧性球墨铸铁件，低S的铁液，近年来已很少有使用此法的报道。优点是：Mg吸收率高(70％～80％)，无Mg光及烟尘，无球化孕育衰退现象，球化稳定孕育强烈；缺点是：对铁液温度、w(S)量、球化剂成分与粒度及过滤浇道有较严格要求，易产生夹渣。

(5)密封流槽法：适用于ReMg合金的球化剂，主要用于批量生产。Mg吸收率较高60％～70％)，烟尘及Mg光污染较少，设备费用不太高，但修理费工，操作较繁杂。

(6)型上法：适用于ReFeSiMg或FeSiMg合金的球化处理，主要用于流水线生产、低S的铁液。与型内法大体相同，型上附加反应器，可多次使用；

(7)冲入法：适用于ReFeSiMg:或FeSiMg合金的球化处理，是目前应用最普遍的方法，广泛用于各种温度和含S的铁液及各种批量生产的各类球墨铸铁件。优点是：设备简单，操作简便，处理包可以直接用于浇注，没有倒包温降；缺点是：Mg吸收率低(30％～40％)，烟尘闪光较严重。

(8)盖包法：适用于ReFeSiMg:或FeSiMg合金的球化剂，应用广泛。Mg吸收率比冲入法高，烟尘及Mg光略少，操作简便，比冲入法仅多一个包盖，费用增加不多，而且处理包移除包盖后也可以直接用于浇注，没有倒包温降；

(9)喂丝法：采用包芯机，将适当粒度、一定成分的球化剂包在薄钢皮内制成包芯线，然后使用可调节喂丝速度的专用喂丝设备，将包芯线以适当的速度连续不断地插入铁液中，实现对铁液的球化处理。优点有：可以任意调节球化剂中的w(Mg)量，球化剂成分可以不受稀土镁合金熔炼困难的限制，少加或不加稀土，充分利用Mg的球化优势，有利于获得细小、圆整的球状石墨；合金加入量少，产生渣量少，铁液纯净度高；自动化操作，定量准确，人为误差小，而且初次处理不成功很容易再次补加球化剂；烟尘少，Mg光弱，改善劳动环境。缺点是设备比较复杂，占地面积较大，球化剂需要包丝处理，工艺复杂，成本高。

以上方法中，目前国内主要采用冲入法和喂丝法，在实践中发现，喂丝法虽然是目前最先进的方法，但缺点也太明显，设备庞大且固定，需要购买专门定做的高成本的丝线；在操作上，技术要求高，由于丝线是连续的，为了控制球化起爆点，实际喂丝速度有一个最佳点，过快的喂丝速度会造成丝线在炉底缠绕，造成过度起爆，且对坩埚底部带来伤害，过慢速度造成丝线在铁液表面起爆，镁蒸气过早逸出，起不到球化作用，这就决定了球化剂加入速度是固定的，除非通过换丝线的直径来实现加料速度调节，这在喂丝法中是不经济的。在设备上，要求喂丝机有稳定的夹持力，与喂丝机配套的丝线要求包芯紧实，尺寸稳定，对于粉末包芯线很难做到，因而还存在断线风险。因此有必要提供一种新的球化处理工艺，能够克服现有技术存在的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种球化处理工艺。通过采用向铁水中射入球化剂子弹的方式，可以方便地调节射入角度方向、射入深度和射入频率，实现了球化剂加入速度的可调，使得球化剂与铁液充分接触，球化剂吸收率得到提高，从而客服了现有技术存在的缺点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

该种球化处理工艺，包括以下步骤：

步骤S1：将纯镁和/或稀土镁合金粉末加入铜管，通过专用模具挤压剪切，获得所需形状的球化剂子弹；

步骤S2：将1480-1540℃的铁水倒入球化包中，加带射入口的球化包盖；

步骤S3:将球化剂子弹装入射弹枪，将枪口对准球化包盖的射入口；

步骤S4：根据需要射入铁液的深度，调节气压，获得需要的射入初始速度，将球化剂子弹射入铁液，最终使得球化剂在球化包底部气化，完成对铁液的球化。

进一步，所述射入初始速度在100米/秒到150米/秒之间。

进一步，所述射弹枪为气动射弹枪，通过压缩空气压力，在压缩空气的驱动下，将球化剂子弹射入铁液。

作为本发明的另一个发明目的，本发明还公开了一种球化包设备，球化包设备上设置有带射入口的球化包盖。

作为本发明的第三个发明目的，本发明还公开了一种熔炼电炉，包括如前所述的球化包设备。

本发明的有益效果是：在保留喂丝法反应平稳、烟尘少、成分稳定、渣量少、作业环境好、劳动强度低的优点外，本发明的创新工艺由于采用可调节射入角度方向、射入深度和射入频率，实现了球化剂加入速度的可调，同时根据不同需求控制球化剂的射入位置，使得球化剂与铁液充分接触，球化剂吸收率得到提高，同时，由于射入设备简单，可移动，可适用于多台设备同时使用，降低了设备投入，简化了球化工艺，属于本领域的重大创新。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的工艺流程图；

图2为球化剂子弹结构示意图；

图3为发射球化剂子弹的过程示意图；

图4为实施例一的产品金相图；

图5为实施例二的产品金相图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一种球化处理工艺，包括以下步骤：

步骤S1：将纯镁和/或稀土镁合金粉末加入铜管，通过专用模具挤压剪切，获得所需形状的球化剂子弹；通常情况下，本发明采用如图2所示的子弹造型，当然也可以采用其他形状，可以根据实际需要进行选择。

步骤S2：将1480-1540℃的铁水倒入球化包中，加带射入口的球化包盖；铁水可以是原料生铁、硅铁、锰铁等一种或多种原料熔化而成；

步骤S3:将球化剂子弹装入射弹枪，将枪口对准球化包盖口；通常采用的射弹枪为气动射弹枪，通过压缩空气压力，在压缩空气的驱动下，将球化剂子弹射入铁液。当然也可以采用其他动力驱动的射弹枪。

步骤S4：根据需要射入铁液的深度，调节射入的初始速度，将球化剂子弹射入铁液，最终使得球化剂在球化包底部气化，完成对铁液的球化。一般情况下，射入初始速度在100米/秒到150米/秒之间。

以下为具体实施例：

实施例1：如图3所示，将配比好的原料生铁、硅铁、锰铁等1000公斤加入中频炉，加热至1530℃熔化，将铁水11转入球化包12中，加带射入口的球化包盖10，铁液深度约为1000mm，称取已加工好稀土镁合金的球化剂子弹3.1公斤(本实施例中，是将纯镁3、稀土镁合金粉末2加入铜管1中制得球化剂子弹)，约1000发。将球化剂子弹8装入特制的气动射弹枪4，将枪口对准球化包盖口，调节压缩空气6压力，输出气压0.45MPa，启动扳机，对准球化包底部，在压缩空气的驱动下，通过活塞顶针5撞击，将球化剂子弹射入铁液11，控制射速10发/秒，子弹方向可微调，最终使得球化剂在球化包底部13气化，完成对铁液的球化。待球化剂发射完成后，打渣，浇铸，取样。产品金相图见图4，球化率级别2级以上，石墨大小级别：6级以上，抗拉强度1082MPa，延伸率4.8％；

实施例2：将配比好的原料生铁、硅铁、锰铁等250公斤加入中频炉，加热至1530℃熔化，在炉芯上加盖，铁液深度约为500mm，称取已加工好稀土镁合金子弹0.8公斤，约300发。调节输出气压0.35MPa，启动扳机，对准球化包底部，旋转枪口发射球化剂子弹，控制射速5发/秒，待球化剂发射完成后，打渣，浇铸，取样。产品金相图见图5，球化率级别2级以上，石墨大小级别：6级以上，抗拉强度1105MPa，延伸率4.3％；

本发明将纯镁、镁稀土镁合金外包铜皮或其他配方球化剂包于铜皮等材料放入模具加工成适合液态铁水中穿行的弹头，再放入弹匣中，用压缩气体或用压缩气体驱动的撞针为动力，将球化弹从枪膛射入铁液，调节气压，获得不同射入深度，球化速度、球化剂量由气动枪发射间歇调节控制。本发明的技术特点在于：

①射入法相比喂丝法是间歇的，可射可停，且射入深度可通过气压调节，将球化过程转变为可控加入量，加入速度、加入深度均可调的工艺；

②设备简单，可移动，轻便；

③镁的气化逸出铁液表面燃烧量很少，减少镁光和烟尘；

④由于镁在铁液中吸收率的提高，减低了球化剂的使用量，降低了生产成本。

主要流程：最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种球化处理工艺，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤S1：将纯镁和/或稀土镁合金粉末加入铜管，通过专用模具挤压剪切，获得所需形状的球化剂子弹；

步骤S2：将1500-1550℃的铁水倒入球化包中，盖上带有射入口的球化包盖；

步骤S3:将球化剂子弹装入射弹枪，将枪口对准球化包盖口射入口；

步骤S4：根据需要射入铁液的深度，调节空气压力获得需要的射入初始速度，将球化剂子弹射入铁液，最终使得球化剂在球化包底部气化，完成对铁液的球化。

2.根据权利要求1所述的一种球化处理工艺，其特征在于：所述射入初始速度在100米/秒到150米/秒之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种球化处理工艺，其特征在于：所述射弹枪为气动射弹枪，通过压缩空气压力，在压缩空气的驱动下，将球化剂子弹射入铁液。

4.一种球化包设备，其特征在于：所述球化包设备上设置有射入口的球化包盖。

5.一种熔炼电炉，其特征在于：包括如权利要求4所述的球化包设备。