CN115094301A - 微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，包括如下步骤：S1、根据处理铁水重量计算出加入的球化剂和孕育剂的重量；S2、加入一定量的大颗粒球化剂；S3、微颗粒球化剂袋装投放，其上覆盖孕育剂；S4、凹坑的开口处盖上覆盖板；S5、向球化包倾倒铁水，铁水由覆盖板上的孔流入凹坑内；S6、搅拌后静置，扒渣，浇铸。优点，本方法，与普通块状球化剂相比，微颗粒球化剂加入量减少了30%；节省生产成本，提升企业市场竞争力；使显微组织得到改善，球化级别较高，抗拉强度、屈服强度、伸长率明显提高；微颗粒球化剂镁的吸收率达到50%以上，减少环境污染，改善铸造车间的工作环境，工人的身体健康得到保障，具有环保效应。

Description

微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法

技术领域

本发明涉及制备球墨铸铁的球化处理技术领域，为采用微颗粒稀土镁硅铁球化剂包内冲入法的球化处理工艺，具体的说是一种微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法。

背景技术

目前世界上应用最为广泛的球化剂是稀土镁硅铁。90%以上的稀土镁硅铁是采用熔配法制备的。熔配法制备稀土镁硅铁球化剂的工艺流程多数为：配料→熔炼→铸锭→破碎→筛分→包装。

国家标准GBT 4138-2015《稀土镁硅铁合金》中规定：产品粒度范围为5mm~15mm、5mm~25mm、5mm~30mm、8mm~40mm。低于下限和超过上限的都不应超过总质量的5%。

在球化剂从厚度50 mm~100mm的自然块破碎成符合上述产品粒度范围过程中，不可避免地会产生一些低于标准的微颗粒球化剂。破碎出粉率与破碎粒度密切相关，破碎的粒度愈细小，出粉率就愈高。如破碎成5mm~15mm粒度时的出粉率高达30%。

机械行业标准JBT 13472-2018《球墨铸铁用球化包芯线》中规定：球化包芯线芯料粒度范围为0.1mm~2.5mm。粒度小于0.1mm和大于2.5mm的芯料分别不应超过总质量的5%。

低于上述标准的微颗粒球化剂有一部分可以用于球化包芯线的芯料，如粒度为：0.1mm~2.5mm。

粒度更小的，如小于0.1mm的部分则多数回炉重熔。这样造成了能源的浪费，重熔也加重了环境污染。

冲入法球化处理是目前应用最多的球化处理工艺。将球化剂破碎至合适粒度，放入球化包底一侧的堤坝内或一侧的凹坑内，在其上覆盖孕育剂和覆盖剂，然后将铁水冲入。

冲入法是目前国内外应用广泛的球化处理方法。球化处理时，首先将球化剂装入球化包内的堤坝一侧或旁置凹坑内，上面覆盖孕育剂，稍加紧实，然后再覆盖无锈铸铁屑或其他覆盖剂。球化处理时，需避免铁水直接冲浇在球化剂上，应尽可能地将铁水一次冲入球化包的另一侧。

由于球化剂的密度比铁水小，所以在采用冲入法进行球化处理时，常常出现球化剂上浮到铁水表面大量燃烧的现象，这样不但镁的吸收率很低，而且车间的环境污染也非常严重；微颗粒球化剂与普通块状球化剂相比，这种缺点就更为明显，在球化过程中，当铁水浇入球化包时，微颗粒球化剂由于其粒度小的原因，会马上燃烧起来，导致球化效果非常差。

发明内容

为解决粒度低于标准的微颗粒稀土镁硅铁球化剂难于直接用于球化处理、回炉重熔的技术问题，本发明提供一种微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，采取的技术方案是：

一种微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，包括如下步骤：

S1、根据球化包处理铁水的重量计算出所需加入的球化剂和孕育剂的重量；

S2、向球化包中间的凹坑内加入一定量的大颗粒球化剂；

S3、将袋装后的微颗粒球化剂袋投放在球化包中间的凹坑内，在其上覆盖孕育剂；

S4、在球化包中间的凹坑的开口处盖上覆盖板，覆盖板采用与球化处理铁水成分相同牌号的生铁制成；

S5、向球化包倾倒铁水，铁水由覆盖板上的孔流入凹坑内；

S6、搅拌后静置，让球化包内的球化剂和孕育剂充分熔化被吸收，然后扒渣，得到经球化处理的球墨铸铁铁水，然后向铸造模具里浇铸，冷却后成为球墨铸铁件。

本发明方法，采用装袋微颗粒球化剂，同时，球化包内部创新，由旁置凹坑式改变为中间凹坑式，使冲入铁水的操作更为简单易行，不必避让球化剂；同时也使筑包、修包变得简单化，不必考虑凹坑与浇嘴的位置关系；筑包、修包可采用仿形卡板来检测球化包的内部形状是否符合要求。同时，在凹坑上方放置覆盖板，避免铁水直接浇冲在微颗粒球化剂上，迟滞铁水与微颗粒球化剂接触，防止微颗粒球化剂快速燃烧和上浮，延长球化剂的起爆时间，减少烧损和上浮，覆盖板采用与球化处理铁水成分相同牌号的生铁制成，不影响铁水成分。

对本发明技术方案的优选，S2中，加入的大颗粒球化剂的重量占所需球化剂总量8%~10%，为防止袋装后的微颗粒球化剂袋发生粘包现象，先在球化包中间的凹坑内加入大颗粒球化剂，大颗粒球化剂覆盖在凹坑底面。

对本发明技术方案的优选， S5中，向球化包内一次倾倒所需处理重量的铁水，对凹坑内的球化剂采用了覆盖板进行覆盖，使冲入铁水时不需要避让球化剂，避免铁水直接浇冲在微颗粒球化剂上，迟滞铁水与微颗粒球化剂接触。

对本发明技术方案的优选，S1中，球化剂和孕育剂的加入量分别为处理铁水重量的百分之一。通常情况下球化剂的加入量不超过处理铁水重量的1.6%，孕育剂的加入量不超过处理铁水重量的1.6%。但是本发明使用微颗粒球化剂，球化剂和孕育剂的加入量分别为处理铁水重量的百分之一，有效地减少球化剂加入量，节省了生产成本，可以提升企业的市场竞争力。

对本发明技术方案的优选，微颗粒球化剂称重装袋，每袋重量为1~2.5kg，方便微颗粒球化剂的投放，减少了扬尘。

对本发明技术方案的优选，S6中，静置的时间为60~90秒。

本发明技术方案中的球化包为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、本发明的微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，与普通块状球化剂相比，微颗粒球化剂加入量减少了30%；节省了生产成本，可以提升企业的市场竞争力；原因在于：对微颗粒球化剂进行了覆盖保护，避免铁水直接浇冲在微颗粒球化剂上，迟滞了铁水与微颗粒球化剂接触，防止微颗粒球化剂快速燃烧和上浮。

2、本发明的微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，微颗粒球化剂使球墨铸铁件显微组织得到改善，球化级别较高，抗拉强度、屈服强度、伸长率明显提高；原因在于，微颗粒球化剂的颗粒之间的间隙较小，铁水不易钻入，只有当铁水量达到一定量的时候，合金才逐层融化，延长了球化剂的起爆时间。

3、本发明的微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，微颗粒球化剂镁的吸收率达到50%以上，减少了环境污染，改善了铸造车间的工作环境，工人的身体健康得到了保障，具有显著的环保效应。原因在于：球化反应在较多的铁水量状态下进行时，球化剂颗粒在铁水中上浮和熔化的路程长，减少了镁的逃逸，增加了镁的吸收率。而常用粒度为10～25mm球化剂颗粒之间的间隙大，铁水容易钻入，在不加覆盖剂的情况下极易造成一旦铁水加入就会产生球化剂的起爆反应；而且，由于铁水钻入快，容易造成部分球化剂上浮到铁水表面反应，造成镁的逃逸，减少吸收率。

附图说明

图1为本实施例的球化包的剖面图。

图2为覆盖板盖在中间凹坑式球化处理包的中间凹坑上方的示意图。

图3为现有技术中的堤坝式球化包的示意图。

图4为现有技术中的旁置凹坑式球化包的示意图。

图5为覆盖板的主视图。

图6为覆盖板的剖视图。

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-图6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微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，包括如下步骤：

S1、根据球化包处理铁水的重量计算出所需加入的球化剂和孕育剂的重量；

S2、向球化包中间的凹坑内加入一定量的大颗粒球化剂；

S3、将袋装后的微颗粒球化剂袋投放在球化包中间的凹坑内，在其上覆盖孕育剂；

S4、在球化包中间的凹坑的开口处盖上覆盖板，覆盖板采用与球化处理铁水成分相同牌号的生铁制成；

S5、向球化包倾倒铁水，铁水由覆盖板上的孔流入凹坑内；

S6、搅拌后静置，让球化包内的球化剂和孕育剂充分熔化被吸收，然后扒渣，得到经球化处理的球墨铸铁铁水，然后向铸造模具里浇铸，冷却后成为球墨铸铁件。

如图1和2所示，本实施例的处理方法中，对球化包的内部进行了创新，球化包1的内腔底部中间位置处内凹设置用来放置球化剂的凹坑，如图1所示，本实施例中球化包1的内腔底部中间位置处的凹坑优选为倒置的圆锥台型。在凹坑开口处放置覆盖板2，覆盖板2上开设多个用于注入的铁水流入凹坑的孔。

如图3和4所示，球化包1的内腔底部中间位置处内凹设置用来放置球化剂的凹坑，由堤坝式或旁置凹坑式改变为中间凹坑式，如图3和4，使冲入铁水的操作更为简单易行，不必避让球化剂；同时也使筑包、修包变得简单化，不必考虑凹坑与浇嘴的位置关系；筑包、修包可采用仿形卡板来检测球化包的内部形状是否符合要求。

如图2所示，在球化包1的凹坑上方放置覆盖板2，避免铁水直接浇冲在凹坑内的微颗粒球化剂上，迟滞铁水与微颗粒球化剂接触，防止微颗粒球化剂快速燃烧和上浮，长球化剂的起爆时间。

覆盖板2采用与注入的球化处理铁水成分相同牌号的生铁制成，不会影响铁水成分。覆盖板2熔化掉，与注入的铁水混合，所以覆盖板采用的是与处理铁水成分一致的生铁。

本实施例的处理方法中，在球化包1的凹坑上方放置覆盖板2，取消灰铸铁切屑的覆盖，因为覆盖所用灰铸铁切屑往往由于含锰、磷、硫及其它微量元素较高，导致了球化衰退和性能不稳定。

如图5和6所示，覆盖板2的背面设置定位凸起，定位凸起插入凹坑的开口内；覆盖板2整体呈上下阶梯式结构，方便投放时找正对准凹坑。覆盖板2厚度和其上孔的多少根据处理铁水量的多少确定。

如图1所示，本实施例方法中的球化包1，球化包高径比与现有技术中常规的球化包的高径比1.5~1.8增大为1.8~2.0，使球化元素在球化包中吸收的路径加长，有利于充分吸收。同时还能减少球化剂的使用量，常规冲入法球化处理工艺加入球化剂约为处理铁水量的1.0%~1.3%，采用本实施例的大高径比球化包1，可将加入量降低至0.9%~1.1%，降低了球化处理的成本。

举例：

当球化包处理铁水量为1000㎏时，高径比选择1.89，铁水柱高度为850mm，铁水柱大小圆直径、凹坑大小圆直径及高度如下表：

本实施例的微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，中间凹坑式球化包1的使用，使球化处理的操作更为简单：具体为，1、由于是中间凹坑式，冲入铁水时不用调整位置。2、使用覆盖板2后，可一次浇入需处理的铁水。3、由于对球化剂进行了覆盖保护，球化效果更好，可少加入球化剂。4、温度损失小，球化效果良好。

采用本实施例的微颗粒稀土镁硅铁球化剂的冲入法的球化处理方法与常规冲入法球化处理方法相比，其优点在与：

1、采用微颗粒稀土镁硅铁球化剂，装袋投放，减少了扬尘。

2、球化包内部形状，由旁置凹坑式改变为中间凹坑式，使冲入铁水时不需要避让球化剂，操作更为简单易行。

3、可一次注入所需处理的铁水，球化包内增加覆盖板保护微颗粒球化剂，延迟铁水与微颗粒球化剂的接触，延长球化剂的起爆时间，减少烧损和上浮。

4、中间凹坑式的球化包，在凹坑上方设置覆盖板，取消灰铸铁切屑的覆盖，因为覆盖所用灰铸铁切屑往往由于含锰、磷、硫及其它微量元素较高，导致了球化衰退和性能不稳定。

本实施例的微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，S1中，球化剂的加入量不超过处理铁水重量的1.6%，孕育剂的加入量不超过处理铁水重量的1.6%。优选，球化剂和孕育剂的加入量分别为处理铁水重量的百分之一；如铁水的含硫、含氧量高，则加入量就要增加。

本实施例的微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，S3中，微颗粒球化剂称重装袋，每袋重量为1~2.5kg，方便微颗粒球化剂的投放，减少了扬尘。

本实施例的微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，S6中，人工搅拌，搅拌后静置60~90秒，让球化包内的球化剂和孕育剂充分熔化被吸收；先搅拌，后静置，让渣上浮到铁水表面，方便扒渣。扒渣后得到经球化处理的球墨铸铁铁水，然后向铸造模具里浇铸，冷却后成为球墨铸铁件。

本实施例的微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，S6中，提及的搅拌、静置、扒渣、向铸造模具里浇铸均为本技术领域内的已知工艺步骤，本领域技术人员已知。

采用本实施例的微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法生产的球墨铸铁件，采用光学显微镜和力学测试等手段对采用微颗粒球化剂生产的球墨铸铁的组织与性能进行了检测，生产的球墨铸铁的显微组织有所改善、力学性能有所提高。

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 (7)

1.一种微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、根据球化包处理铁水的重量计算出所需加入的球化剂和孕育剂的重量；

S2、向球化包中间的凹坑内加入一定量的大颗粒球化剂；

S3、将袋装后的微颗粒球化剂袋投放在球化包中间的凹坑内，在其上覆盖孕育剂；

S4、在球化包中间的凹坑的开口处盖上覆盖板，覆盖板采用与球化处理铁水成分相同牌号的生铁制成；

S5、向球化包倾倒铁水，铁水由覆盖板上的孔流入凹坑内；

S6、搅拌后静置，让球化包内的球化剂和孕育剂充分熔化被吸收，然后扒渣，得到经球化处理的球墨铸铁铁水，然后向铸造模具里浇铸，冷却后成为球墨铸铁件。

2.根据权利要求1所述的一种微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，其特征在于：S2中，加入的大颗粒球化剂的重量占所需球化剂总量8%~10%。

3.根据权利要求1所述的一种微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，其特征在于：S5中，向球化包内一次倾倒所需处理重量的铁水。

4.根据权利要求3所述的一种微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，其特征在于：S1中，球化剂和孕育剂的加入量分别为处理铁水重量的百分之一。

5.根据权利要求1所述的一种微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，其特征在于：微颗粒球化剂称重装袋，每袋重量为1~2.5kg。

6.根据权利要求1所述的一种微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，其特征在于：S6中，静置的时间为60~90秒。

7.根据权利要求1所述的一种微颗粒稀土镁硅铁球化剂的球化处理方法，其特征在于：S6中，人工搅拌。

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