CN113073172A - 吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法，在采用中频感应电炉制备稀土镁硅铁合金熔体的过程中，从炉料1/2熔化开始到出炉的这段时间内，设置在中频感应电炉上方的炉膛吹氮保护装置向炉膛内吹氮，氮气保护炉膛内的合金熔体；从合金熔体出炉浇铸开始到浇铸结束这段时间内，设置在合金浇铸流道上方的合金浇铸流道吹氮保护装置向合金浇铸流道的中心喷吹氮气，保护合金浇铸流道内的合金熔体。优点，吹氮保护下的稀土镁硅铁合金模锭表面呈黑灰色，白色氧化镁明显减少。吹氮保护的稀土镁硅铁合金成品较之没有吹氮保护的合金成品氧化镁含量降低了3‑4%。尽管吹氮保护所降低的氧化镁量很有限，但能够使临界于合格边缘的产品达到合格。

Description

吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法

技术领域

本发明涉及稀土镁硅铁合金熔体净化技术领域，具体涉及一种降低稀土镁硅铁合金中氧化镁含量同时不增加杂质的炉膛吹氮和浇铸流道吹氮工艺，具体的说是一种吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法。

背景技术

稀土镁硅铁合金是指由硅铁、钙、镁、稀土等经熔融配置而成的合金，是目前世界上用得最为广泛的球化剂。在球墨铸铁的球化处理过程中，球化剂中氧化镁的含量的高低，对球化效果有很大影响。氧化镁在球化处理中属于无效镁，氧化镁含量偏高会阻碍石墨从片状转化为球状，造成铸件力学性能降低。因此，球化剂中氧化镁的含量必须控制在一定范围之内。相关国家标准中规定：球化剂中氧化镁的含量不得大于其中镁含量的10%。

因此采用有效方法降低稀土镁硅铁合金中氧化镁含量，对提高球化效果有着十分重要的意义。

目前，采用中频电炉制备稀土镁硅铁合金，在熔炼和浇铸阶段由于高温和暴露于空气中，难以避免地会产生氧化镁。为此，人们开发并采用了许多方法和措施来降低合金中的氧化镁含量。例如：

1、采用中频感应电炉中熔炼稀土镁硅铁合金，为减少镁的烧损，通过控制加料次序，首先让镁与硅结合成稳定的镁硅相。

2、熔炼中通过功率控制，先低功率化镁，后高功率熔炼化料，尽可能缩短熔炼时间，减少镁的烧损。

3、选用较纯净的稀土镁硅铁合金原材料入炉熔炼。

4、避免炉料受潮，炉料中的水分会导致氧化镁升高。

5、在熔炼稀土镁硅铁合金过程中添加覆盖熔剂，从而避免和尽量减少金属镁及其合金的氧化。

6、在浇铸稀土镁硅铁合金时采用带盖的合金锭模，减少金属镁及其合金与氧的接触。

7、在惰性气体保护下，熔炼稀土镁硅铁合金和浇铸合金模锭。

即便如此，稀土镁硅铁合金成品中氧化镁的含量通常在临界点，即氧化镁的含量接近或超过镁总量的10%，如能再降低一点也是好的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提供一种能降低稀土镁硅铁合金中氧化镁含量，不增加杂质的方法。吹氮保护——是通过安装在中频感应电炉炉膛以及合金浇铸流道上方的喷吹装置，向感应电炉内的合金熔体以及向合金浇铸流道吹入惰性气体-氮气，在合金熔体上方形成正压氮气保护，以达到隔绝空气保护合金熔体不被氧化的方法。

采取的技术方案：一种吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法，包括在采用中频感应电炉制备稀土镁硅铁合金熔体的过程中，从炉料1/2熔化开始到出炉的这段时间内，设置在中频感应电炉上方的炉膛吹氮保护装置向炉膛内吹氮，氮气保护炉膛内的合金熔体；从合金熔体出炉浇铸开始到浇铸结束这段时间内，设置在合金浇铸流道上方的合金浇铸流道吹氮保护装置向合金浇铸流道的中心喷吹氮气，氮气保护合金浇铸流道内的合金熔体。

本发明技术方案，在中频感应电炉制备稀土镁硅铁合金熔体的过程中，在熔炼和浇铸不同阶段对合金熔体实施吹氮保护。

本发明方法，氮气为无色无味气体，占大气量的4/5，容易获得。氮气不会对大气造成污染，因此该工艺又是一个环保工艺，可以广泛地应用于稀土镁硅铁合金工厂的生产中。

上述方法的具体步骤如下：

（1）原材料投入中频感应电炉内熔炼；

（2）当炉膛内炉料熔化到1/2时，炉膛吹氮保护装置操控吹氮喷枪使喷嘴伸入炉膛内，喷嘴处于距离合金熔体表面150-200mm的位置处，开始吹氮；直至炉膛内炉料完全熔化，停止吹氮，操控吹氮喷枪复位；

（3）中频感应电炉，将电流降至0A；

（4）倾炉，将熔融的合金熔体浇入合金锭模内；

（5）倾炉到位后，合金浇铸流道吹氮保护装置操控吹氮喷枪使喷嘴处于距离合金浇铸流道上方150-200mm的位置处，开始吹氮；直至合金浇铸完毕，停止吹氮，操控吹氮喷枪复位，中频感应电炉复位；

（6）待合金浇铸锭模内的合金熔体温度降至1150℃，将合金熔体吊起，在空气中冷却；

（7）待合金模锭表面冷却呈暗红色，将合金模锭送至堆放。

本发明方法，应用中频感应电炉制备稀土镁硅铁合金，通过顶吹氮气在合金熔体上方形成正压氮气保护，能够防止合金熔体的二次氧化，降低氧化镁含量。

本发明方法的进一步改进，将吊钩插入合金熔体内，合金凝固后采用行车起吊至空中。

本发明方法的进一步改进，步骤2中，炉膛吹氮保护装置内的喷嘴位于炉膛的中心位置处。炉膛吹氮喷嘴布置在愈靠近炉膛中心时，保护效果愈好。

本发明方法的进一步改进，步骤5中，合金浇铸流道吹氮保护装置内的喷嘴位于合金浇铸流道的中心位置处。合金浇铸流道的吹氮喷嘴布置在愈靠近合金浇铸流道中心时，保护效果愈好。

本发明技术方案中的中频感应电炉为市售的已知产品，本领域技术人员已知。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1、本发明的吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法，首次提出在合金熔体温度最高区域实施局部吹氮保护。

2、本发明的吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法，炉膛和合金浇铸流道吹氮不改变原有熔炼工艺，与其它降低氧化镁的方法措施不相冲突，可以共同使用。

附图说明

图1为中频感应电炉制备稀土镁硅铁合金过程中，在熔炼阶段的示意图。

图2为炉膛吹氮保护系统内的喷枪调节系统和吹氮喷枪的第一装配示意图。

图3为炉膛吹氮保护系统内喷枪升降机构的上升状态示意图。

图4为炉膛吹氮保护系统内链条松紧调节装置的示意图。

图5为炉膛吹氮保护系统内的喷枪调节系统和吹氮喷枪的第二装配示意图。

图6为中频感应电炉制备稀土镁硅铁合金过程中，在浇铸阶段的工作示意图。

图7为合金浇铸流道吹氮保护系统内的喷枪平移机构和弧形的流道喷枪的装配示意图。

图8为弧形的流道喷枪的氮气管路示意图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图1-8和具体实施方式做进一步的描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例提供的一种吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法，采用中频感应电炉制备稀土镁硅铁合金熔体过程中，在熔炼和浇铸的两个阶段，在合金熔体温度最高区域实施局部吹氮保护，在合金熔体上方形成正压氮气保护，以达到隔绝空气保护合金熔体不被氧化的方法。

一种吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法，在采用中频感应电炉制备稀土镁硅铁合金熔体的过程中，从炉料1/2熔化开始到出炉的这段时间内，设置在中频感应电炉上方的炉膛吹氮保护装置向炉膛内吹氮，氮气保护炉膛内的合金熔体；从合金熔体出炉浇铸开始到浇铸结束这段时间内，设置在合金浇铸流道上方的合金浇铸流道吹氮保护装置向合金浇铸流道的中心喷吹氮气，氮气保护合金浇铸流道内的合金熔体。

本实施例中，吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法，包括如下步骤：

（1）原材料投入中频感应电炉内熔炼；

（2）当炉膛内炉料熔化到1/2时，炉膛吹氮保护装置操控吹氮喷枪使喷嘴伸入炉膛内，喷嘴处于距离合金熔体表面150-200mm的位置处，开始吹氮；直至炉膛内炉料完全熔化，停止吹氮，操控吹氮喷枪复位；

（3）中频感应电炉，将电流降至0A；

（4）倾炉，将熔融的合金熔体浇入合金锭模内；

（5）倾炉到位后，合金浇铸流道吹氮保护装置操控吹氮喷枪使喷嘴处于距离合金浇铸流道上方150-200mm的位置处，开始吹氮；直至合金浇铸完毕，停止吹氮，操控吹氮喷枪复位，中频感应电炉复位；

（6）待合金浇铸锭模内的合金熔体温度降至1150℃，将合金熔体吊起，在空气中冷却；

（7）待合金模锭表面冷却呈暗红色，将合金模锭送至堆放。

本方法步骤1的具体方法如下：

按订单、原材料成分确定各种原材料加入量配方；加入量以融化后熔体液面高度不超过炉膛深度的70%为宜。按配方称取各种原材料；选用较纯净的原材料，禁止受潮炉料入炉熔炼。控制加料次序先向炉内加入硅铁垫底，后加入镁锭，先让镁与硅结合成稳定的镁硅相；然后加入块状废钢，再后加入RE、Ca等组分。熔炼时先低功率熔化镁，后高功率熔化其他原材料，尽可能缩短熔炼时间，减少镁的烧损。

本方法中，步骤2，通过目视观察或者从熔炼时间，判断炉膛内炉料熔化是否到1/2。当炉膛内炉料熔化到1/2时，炉膛吹氮保护装置操控吹氮喷枪使喷嘴伸入炉膛内，喷嘴处于距离合金熔体表面150-200mm的位置处，且喷嘴位于炉膛的中心位置处。炉膛吹氮喷嘴布置在愈靠近炉膛中心时，保护效果愈好。开始吹氮，在炉膛内的合金熔体上方形成正压氮气保护，以达到隔绝空气保护合金熔体不被氧化。直至炉膛内炉料完全熔化，停止吹氮，操控吹氮喷枪复位，搅拌炉料至均匀。

本方法中，步骤4，倾炉，为已知方法。倾炉是为了将炉膛内的合金熔体倒入浇入合金锭模内。合金锭模为本领域内的已知模具。

本方法中，步骤5，倾炉到位后，合金浇铸流道吹氮保护装置操控吹氮喷枪使喷嘴处于距离合金浇铸流道上方150-200mm的位置处，合金浇铸流道的吹氮喷嘴布置在愈靠近合金浇铸流道中心时，保护效果愈好。开始吹氮，在合金浇铸流道的合金熔体上方形成正压氮气保护，以达到隔绝空气保护合金熔体不被氧化。

本方法中，喷嘴3采用广角实心锥喷嘴，广角实心锥喷嘴为市售产品。

本方法中，步骤6和7，将吊钩插入合金熔体内，合金凝固后采用行车起吊至空中，在空气中冷却。待，合金熔体合金冷却至表面呈暗红色时，行车将合金吊运至专用堆放场地。合金模锭要经过破碎才能交给用户。

如图1所示，中频感应电炉制备稀土镁硅铁合金过程中，在熔炼阶段：中频感应电炉13内投入原材料熔炼，通过目视观察或者从熔炼时间，判断炉膛内炉料熔化是否到1/2，当炉膛内炉料熔化到1/2时，操控吹氮喷枪使喷嘴伸入炉膛内，喷嘴处于距离合金熔体表面150-200mm的位置处，且喷嘴位于炉膛的中心位置处，开始吹氮，在炉膛内的合金熔体上方形成正压氮气保护，以达到隔绝空气保护合金熔体不被氧化。直至炉膛内炉料完全熔化，停止吹氮，操控吹氮喷枪复位，搅拌炉料至均匀。

如图1所示，炉膛吹氮保护装置包括供氮系统1、一个吹氮喷枪2和调整吹氮喷枪2位置的喷枪调节系统，供氮系统1通过输氮高压软管4连接吹氮喷枪2，吹氮喷枪2的端头处设置喷嘴3，喷枪调节系统连接吹氮喷枪2。

喷枪调节系统包括喷枪升降机构5和喷枪回转机构6，喷枪回转机构6置于现场地面，喷枪升降机构5设置在喷枪回转机构6内的回转板61上，跟随回转板61整体旋转，喷枪升降机构5内伸出的喷枪安装臂51连接吹氮喷枪2调整吹氮喷枪2的竖直高度。

在具体实施时，喷枪回转机构6固定于操作现场位置的依据是，保证炉膛吹氮保护系统内吹氮喷枪2位于炉膛的上方，进一步，保证喷嘴3距离炉膛内的合金熔体15液面上方150-200mm。

如图1所示，炉膛吹氮保护装置内，吹氮喷枪2为耐热不锈钢管，吹氮喷枪由耐热不锈钢喷嘴安装块、耐热不锈钢管组焊而成。吹氮喷枪2一端设置喷嘴安装块，喷嘴安装块上装有喷嘴3，吹氮喷枪2另一端通过管接头连接输氮高压软管4，由输氮高压软管4接入供氮系统1传输氮气。

如图2所示，喷枪回转机构6还包括回转底板62、回转支承63、回转气缸64和回转驱动齿条65，回转底板62设置于现场地面，回转支承63转动置于回转底板62上，回转板61固定在回转支承63上，跟随回转支承63一起旋转。回转驱动齿条65外啮合回转支承63上的啮合齿，回转驱动齿条65通过齿条座66固定，回转驱动齿条65贯穿过齿条座66，齿条座66与回转底板62一同设置于现场地面之上。回转驱动齿条65的一端通过连接叉头67与回转气缸64的活塞杆连接，回转气缸64固定。

本实施例中，回转支承63为市售外齿式回转支承（JB/T 2300-2018）。回转气缸64选用市售的双作用气缸。回转气缸64通过角座固定于操作的现场。回转气缸64的活塞杆端头处设置连接叉头67，连接叉头67铰接回转驱动齿条65的端部，连接叉头67实现了回转气缸64的活塞杆与回转驱动齿条65之间的刚性连接。

本实施例中，喷枪回转机构6内，回转气缸64的活塞杆伸缩，通过回转驱动齿条65推动回转支承63旋转，回转板61一起旋转，回转板61的旋转带动喷枪升降机构5旋转。喷枪升降机构5旋转可以将喷嘴3布置在愈靠近炉膛中心时，保护效果愈好。当回转气缸64的活塞杆全部伸出时，回转板61使安装在喷枪安装臂51上喷嘴3对准炉膛中心，免除了安装限位挡铁装置。

如图2所示，喷枪升降机构5还包括升降气缸55、门型框架52、升降板53、一组升降滚轮56和两个链条松紧调节装置54，升降气缸55采用市售的法兰式双作用气缸，升降气缸55竖直设置在回转板61上，一组升降滚轮56设置在升降气缸55的活塞杆端头处，门型框架52竖直设置在回转板61上，升降板53竖直设置并沿门型框架52上下滑动，其中一个链条松紧调节装置54设置在回转板61上，另一个链条松紧调节装置54设置在升降板53的板面上，一根链条57的两端分别连接两个链条松紧调节装置54，同时链条57与一组升降滚轮56内的两个滚轮啮合。

如图2所说，喷枪升降机构5内，喷枪安装臂51垂直于升降板53的板面设置，喷枪安装臂51的自由端悬吊吹氮喷枪2，吹氮喷枪2与喷枪安装臂51垂直设置。

本实施例的，喷枪升降机构5内，升降气缸55、一组升降滚轮56和两个链条松紧调节装置54，构成了行程倍增机构。采用行程倍增机构可以使升降气缸55的行程减半，有利于延长气缸的使用寿命。

本实施例中链条57，优选采用套筒滚子链条。升降气缸55选用市售的双作用气缸。

如图3所示，喷枪升降机构5内，升降气缸55的活塞杆伸出，推动一组升降滚轮56上升，一组升降滚轮56在升降过程中，驱动链条57运动，从而提升升降板53。带动喷枪安装臂51上升，实现了喷嘴3高度位置的调整。在升降板53的提升下降过程中，链条57的长度不变。

如图4所示，本实施例中，两个链条松紧调节装置54的设置，可以方便地调整对准初始位置。链条松紧调节装置54包括调节座54-1、固定座54-2和螺杆螺母副54-3，调节座54-1为截面呈“U”型的叉头，链条57的端头通过销轴铰接在调节座54-1内，固定座54-2通过螺钉固定；螺杆螺母副54-3内的螺杆为双头螺杆，双头螺杆同时连接调节座54-1和固定座54-2，并通过螺母锁固。

具体实施时，固定座54-2的结构可以依据需要进行任意设计。例如，本实施例中，两个链条松紧调节装置54内的固定座54-2分别安装在设置在回转板61和升降板53上，且两个固定座54-2的结构不同。设置在回转板61上的固定座54-2采用的是门型式结构，设置在升降板53上的固定座54-2采用的是“L”型板。如图3和4所示。

如图5所示，本实施例中，在升降板53的板面与门型框架52之间设置多个滚动副，来保证升降板53在提升和下降过程的位置，多个滚动副起到导向作用。滚动副包括导向滚轮59和带有轴承的轴承座58，轴承座58通过螺钉安装在升降板53的板面上，轴承座58内设置转动轴，且转动轴一端伸出安装导向滚轮59，导向滚轮59沿门型框架52的纵梁内侧开设的滑道滚动。

如图5所示，本实施例具体实施时，在升降板53的板面上两两对称共设置四个滚动副。升降板53在提升或者下降过程中，四个滚动副保证升降板53始终沿竖直方向运动。

如图2和5所示，本实施例中，为了进一步提高喷枪安装臂51的稳定性能，在喷枪安装臂51与升降板53设置加强肋8，加强肋8、升降板53与喷枪安装臂51呈直角三角形布置。

本实施例的炉膛吹氮保护装置，在齿轮、齿条、链轮和链条等处设置防尘罩保护。

如图6所示，中频感应电炉制备稀土镁硅铁合金过程中，在浇铸阶段：中频感应电炉13倾倒，中频感应电炉13内熔炼的合金熔体14流出，沿着合金浇铸流道15注入合金浇铸锭模16内。

在整个浇铸过程中，本发明的合金浇铸流道吹氮保护系统在合金浇铸流道15的上方对合金熔体14进行吹氮，在合金熔体14上方形成正压氮气保护，以达到隔绝空气保护合金熔体不被氧化。

如图6所示，本实施例中，合金浇铸流道吹氮保护装置包括供氮系统1、多个吹氮喷枪2和驱动多个吹氮喷枪2一起直线移动的喷枪平移机构7，每个吹氮喷枪2的端头处都设置喷嘴3，多个吹氮喷枪2两两连接，构成弧形的流道喷枪9；每个喷嘴3均通过一根分管氮气管10连接到供氮系统1内的输氮高压软管4端头处的分配器11上，喷枪平移机构7连接流道喷枪9。

如图7所示，喷枪平移机构7包括平移气缸71、平移框架72和平移角座73，平移气缸71和平移框架72都置于现场地面上，平移角座73通过多个滚动副12连接平移框架72，平移气缸71的活塞杆端头处连接平移角座73，平移角座73与流道喷枪9连接。

在具体实施时，平移气缸71选用市售的双作用气缸。平移气缸71通过气缸角座76固定在现场，平移框架72由U型槽钢和钢板焊接而成，平移框架72的底部固定在现场。平移气缸71和平移框架72的现场位置的依据，是保证流道喷枪9处于合金浇铸流道15的上方，使得流道喷枪9上的喷嘴3距离合金浇铸流道150-200mm。

喷枪平移机构7的使用，在平移气缸71的气缸活塞杆全部伸出时，使安装在平移角座73上的弧形的流道喷枪9的所有喷嘴3对准合金浇铸流道中心，免除了安装限位挡铁装置。同时，喷枪平移机构内，采用悬臂式的平移角座，使得本机构不处于受高温区域。

如图7所示，平移气缸71的活塞杆端头处设置有气缸叉头74，气缸叉头74铰接平移角座73上设置的连接板。气缸叉头74与连接板实现了平移气缸71的活塞杆与平移角座73之间的刚性连接。

如图6和8所示，本实施例中，弧形的流道喷枪9是根据合金浇铸流道组焊成合适的形状，设置多个喷嘴安装块，实现多点连续喷吹。吹氮喷枪2为耐热不锈钢管，吹氮喷枪由耐热不锈钢喷嘴安装块、耐热不锈钢管组焊而成。吹氮喷枪2一端设置喷嘴安装块，喷嘴安装块上装有喷嘴3和安装管接头，安装管接头上安装分管氮气管10，分管氮气管10接入到输氮高压软管4端头处的分配器11上。

如图8所示，本实施例中，弧形的流道喷枪9上安装四个喷嘴3，四个喷嘴3分别连接四根分管氮气管10，在输氮高压软管4端头处的设置五通分配器。在具体实施时，保证氮气的进气管口径大于所有出气管口径之和，保证每个喷嘴的吹气压力。

如图7所示，本实施例的喷枪平移机构7内，平移角座73与平移框架72之间的多个滚动副12与前述的喷枪升降机构5内升降板53的板面与门型框架52之间的滚动副为相同结构，这里就不再次详细说明。如图8所示。

本实施例的合金浇铸流道吹氮保护装置，喷枪平移机构7内的平移角座73，在平移气缸71的驱动下，推动弧形的流道喷枪9平移，使得弧形的流道喷枪上的喷嘴对应浇铸流道的中心，在浇铸流道形成氮气保护。

本实施例合金浇铸流道吹氮保护装置内，在气缸活塞杆处设置防尘罩保护。

本实施例中，合金浇铸流道吹氮保护装置和炉膛吹氮保护装置内的供氮系统1均可由制氮机组或氮气瓶供氮，供氮系统1还包括氮气调压阀、氮气流量计、氮气流量阀、按钮型手动阀、气控常闭型流体控制阀和输氮高压软管。

本实施例中的供氮系统1，为本领域技术内的已知技术，本领域技术人员已知，具体本实施例不做详细限定和说明。

本实施例中，炉膛吹氮保护装置和合金浇铸流道吹氮保护装置均采用气动控制系统，气动控制系统为本领域技术人员已知。气动控制系统包括过滤减压阀、残压释放阀、按钮型手动阀、双气控换向阀、排气节流式速度控制阀、单向阀、消音器、管接头和通气软管。

采用气动控制与其他的控制方式相比，有如下优点：

1、气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。压力等级低、故使用安全。

2、工作介质是取之不尽的空气，获取压缩空气方便简单。排气处理简单，不污染环境，成本低。

3、输出力以及工作速度的调节非常容易。气缸的动作速度一般为50~500mm/s，比液压和电气方式的动作速度快。

4、可靠性高，使用寿命长。电器元件的有效动作次数约为百万次，一般气控阀的寿命大于5000万次。

5、利用空气的压缩性，可贮存能量，实现集中供气。可短时间释放能量，以获得间歇运动中的高速响应。可实现缓冲。对冲击负载和过负载有较强的适应能力。在一定条件下，可使气动装置有自保持能力。

6、全气动控制具有防火、防爆、防潮的能力。与液压方式相比，气动方式可在高温场合使用。

本实施例中，炉膛吹氮保护装置和合金浇铸流道吹氮保护装置内，吹氮的喷嘴3采用市售广角实心锥喷嘴，该喷嘴对于要求完全覆盖一个区域的喷流应用领域能发挥极佳的效果。广角形实心锥形喷嘴的特点就是能够产生实心锥形喷雾形状、喷射区域成圆形的同时，喷射角度可以在120°-125°之间，这样就在同等高度的条件下覆盖的面积有所增大，同时流量也增加了。喷嘴材质选用耐热不锈钢022Cr17Ni12Mo2，具有良好的耐热性。广角实心锥喷嘴应用于喷吹氮气为本发明首次提出，是本实施例的特征之一。

本实施例的方法具有如下优点：

1、应用中频感应电炉制备稀土镁硅铁合金，通过顶吹氮气在合金熔体上方形成正压氮气保护，能够防止合金熔体的二次氧化，降低氧化镁含量。

2、氮气为无色无味气体，占大气量的4/5，容易获得。

3、氮气不会对大气造成污染，因此该工艺又是一个环保工艺，可以广泛地应用于稀土镁硅铁合金工厂的生产中。

4、炉膛和合金浇铸流道吹氮不改变原有熔炼工艺，与其它降低氧化镁的方法措施不相冲突，可以共同使用。

5、采用吹氮保护熔体需增加氮气供应系统和吹氮喷枪系统。氮气供应系统由制氮机组或氮气瓶、氮气调压阀、氮气流量计、氮气流量阀、高压输气管等组成。炉膛吹氮喷枪系统由：气动回转机构、气动升降机构、吹氮喷枪、广角形实心锥喷嘴等组成。浇铸流道吹氮喷枪系统由：气动喷枪平移机构、吹氮喷枪、广角形实心锥喷嘴等组成。增加的装备设施有限，简单易行，技术改造成本相对较低。对已有制氮机组的企业投资增加更少。

6、炉膛和浇铸流道吹氮保护操作简单，相对安全。

实施例1

采用3吨中频感应电炉制备稀土镁硅铁合金，炉内装料1000kg。融化后熔体液面高度不超过炉膛深度的70%。

炉膛吹氮保护从炉料1/2熔化开始到出炉，约30~35min。吹氮操作：操控气动的喷枪回转机构6使安装其上的气动的喷枪升降机构5使吹氮喷枪对准炉膛中心，操控喷枪升降机构5下降到喷吹位置（喷嘴处于距离合金熔体表面150-200mm的位置处），打开气控流体阀开始喷吹氮气。喷吹结束后，关闭气控流体阀，操控喷枪升降机构上升到原始位置，喷枪回转机构6旋转使吹氮喷枪离开炉膛中心回归原始位置。

浇铸流道吹氮保护从合金熔体出炉浇铸开始到浇铸结束，约10~15min。吹氮操作：操控气动的喷枪平移机构7使吹氮喷枪移动到喷吹位置即合金浇铸流道上方（使喷嘴处于距离合金浇铸流道上方150-200mm的位置处），打开气控流体阀开始喷吹氮气。喷吹结束后，关闭气控流体阀，操控喷枪平移机构7使吹氮喷枪离开喷吹位置回归原始位置。

本实施例中，吹氮保护下的稀土镁硅铁合金模锭表面呈黑灰色，白色氧化镁明显减少。化验结果表明，吹氮保护的稀土镁硅铁合金成品较之没有吹氮保护的合金成品氧化镁含量降低了3~4%。尽管吹氮保护所降低的氧化镁量很有限，但能够使临界于合格边缘的产品达到合格。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法，其特征在于：在采用中频感应电炉制备稀土镁硅铁合金熔体的过程中，从炉料1/2熔化开始到出炉的这段时间内，设置在中频感应电炉上方的炉膛吹氮保护装置向炉膛内吹氮，氮气保护炉膛内的合金熔体； 从合金熔体出炉浇铸开始到浇铸结束这段时间内，设置在合金浇铸流道上方的合金浇铸流道吹氮保护装置向合金浇铸流道的中心喷吹氮气，氮气保护合金浇铸流道内的合金熔体。

2.根据权利要求1所述的一种吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）原材料投入中频感应电炉内熔炼；

（2）当炉膛内炉料熔化到1/2时，炉膛吹氮保护装置操控吹氮喷枪使喷嘴伸入炉膛内，喷嘴处于距离合金熔体表面150-200mm的位置处，开始吹氮；直至炉膛内炉料完全熔化，停止吹氮，操控吹氮喷枪复位；

（3）中频感应电炉，将电流降至0A；

（4）倾炉，将熔融的合金熔体浇入合金锭模内；

（5）倾炉到位后，合金浇铸流道吹氮保护装置操控吹氮喷枪使喷嘴处于距离合金浇铸流道上方150-200mm的位置处，开始吹氮；直至合金浇铸完毕，停止吹氮，操控吹氮喷枪复位，中频感应电炉复位；

（6）待合金浇铸锭模内的合金熔体温度降至1150℃，将合金熔体吊起，在空气中冷却；

（7）待合金模锭表面冷却呈暗红色，将合金模锭送至堆放。

3.根据权利要求2所述的一种吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法，其特征在于：步骤6中，将吊钩插入合金熔体内，合金凝固后采用行车起吊至空中。

4.根据权利要求2所述的一种吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法，其特征在于：步骤2中，炉膛吹氮保护装置内的喷嘴位于炉膛的中心位置处。

5.根据权利要求2所述的一种吹氮保护下的稀土镁硅铁合金的生产方法，其特征在于：步骤5中，合金浇铸流道吹氮保护装置内的喷嘴位于合金浇铸流道的中心位置处。

Images