CN1580307A - 高硅镁比合金球化包芯线的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高硅镁比合金球化包芯线的制造工艺，具体的是用于球墨铸铁或蠕墨铸铁进行变质处理用合金镁包芯线的一种新产品系列，属冶金制造技术。通过提高包芯线芯剂中的硅镁比，使镁在合金中的比例降低，从而降低了单位时间内镁蒸汽释放量，并细化了镁蒸汽泡，与同规格的普通高镁合金球化包芯线相比，镁的利用率可提高五个百分点。高硅镁比的高镁合金球化包芯线，在镁利用率、脱硫率及终硫水平上较普通高镁合金球化包芯线的指标均要优越。同时减少了镁的烧损，减少了烟气处理量，从而节省了资源、能源和处理站费用的投入。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种高硅镁比合金球化包芯线的制造工艺，具体的是用于球墨铸铁或蠕墨铸铁进行变质处理用合金镁包芯线的一种新产品系列，属冶金制造技术。
二、背景技术：
国内外目前该产品的现状是：
1.国外普遍使用的球化包芯线芯剂有两种：一种是以纯镁粉、硅钙粉、稀土硅铁合金粉混制的芯剂包制球化包芯线；另一种是含镁≤25％的合金镁硅基合金粉为芯剂包制的镁合金球化包芯线，含硅量均小于50％。
2.国内使用的芯剂的成份及硅镁比为：
| 序号 | 芯剂牌号 | 化学成份％ | Si/Mg | |
| Mg | Si | |||
| 1 | Mg20 | 20 | 48 | 2.400 |
| 2 | Mg25 | 25 | 46 | 1.840 |
| 3 | Mg30 | 30 | 43 | 1.433 |
| 4 | Mg35 | 35 | 41 | 1.171 |
| 5 | Mg40 | 40 | 40 | 1.000 |
| 6 | Mg45 | 45 | 40 | 0.889 |
其中含镁≥30％的高镁合金的生产工艺及相关包芯线产品，文鑫公司已申请国家发明专利，专利申请号为：02140811.4。
3.国外目前广泛应用的球化包芯线线径为：Φ5、Φ7、Φ9、Φ13mm，国内仅为Φ13mm。
4.文鑫公司对满足喂线球化充分条件的包芯线线径、钢带厚度、芯剂含镁量的调整的包芯线产品系列单独进行发明专利申报。
5.高硅镁比镁合金球化包芯线可在上述基础上提高镁的收率五个百分点左右。
采用Si-Ca、Si-Ca-Ba和Ca-Fe线对钢水以包芯线进行炉外精炼处理在世界范围内是一个重大技术进步。因钙的气化点要比镁的气化点高的多，且处理量在几十吨至几百吨之间，只须满足喂线处理的必要条件即可得到最佳效果。而进行球化处理的铁水量一般仅为数百公斤至几吨，是一种强烈的汹涌式反应，故铸铁喂线球化处理技术要比钢水喂线精炼技术复杂得多。
针对国内外大量的应用结果和我们的研究应用效果，我们认为：要想保证喂线球化处理的最佳效果，必须在保证其必要条件的同时，还要最大程度地满足其充分条件，才能实现球化元素较高的利用率和对原铁水较高得脱硫率，这与高效环保球化剂的设计思想是相同的。
必要条件是保证球化包芯线在处理包包底反应的最佳喂线速度和如何在最短的时间内实现最佳的喂线速度，以减少包芯线在喂线过程中的烧损。我们已形成了不同处理条件的最佳喂线速度公式和满足球化喂线球化处理工艺的铸造专用喂线机。
充分条件是保证喂线球化处理有充分的时间保证，以实现球化元素较高的吸收率和对铁水适宜的脱硫率。其核心就是在保证适宜的铁水处理高度和温度的前提下，通过包芯线线径的选择、包芯线钢带厚度的选择、不同芯剂含镁量的选择、芯剂不同结构与成份的选择、芯剂表面积的控制、芯剂不同硅镁比的选择实现对单位时间内加镁量的有效控制，从而获得较低的镁蒸汽压，最大限度的提高喂线球化处理时镁的利用率和对原铁水的脱硫率，并使处理后铁水的残镁量和终硫量的控制处于受控状态——这是喂线球化处理技术的关键所在。
三、发明目的：
本发明的目的就是依据我们提出的喂线球化技术理论，通过包芯线芯剂反应性能的提高，并配合包芯线线径、钢带厚度和包芯线芯剂的调整，而进一步提高喂线球化反应的平稳性，降低单位时间内镁蒸汽的释放量，从而提高镁的利用率。并以高硅镁比高镁合金芯剂为基础，提供一个新的高镁合金球化包芯线的产品系列。与常规硅镁比的高镁合金球化包芯线相比，在其最佳参数匹配条件下，实现最佳镁收率的前提下，高硅镁比高镁合金球化包芯线的镁收率仍能继续提高五个百分点。可有效地应用于铁水的喂线球、蠕化处理，实现在更大范围内对传统冲入法球化剂的替代。
四、发明内容：
(一)高硅镁比高镁合金的生产工艺
1、感应炉重熔法
以工业硅或金属硅及硅钙为原料，破碎成一定粒度加入感应炉中进行熔化，为加速熔化，以少量的镁锭加入感应炉底。待熔清后，调低感应炉功率，使合金液温度降低，然后以无沸腾压力加镁方法加入镁锭。无沸腾压力加镁工艺已申请国家发明专利，申请号：01135607.3。感应炉重熔法成本高。
2、矿热炉与感应炉热装双联法
在矿热炉在冶炼工业硅或金属硅，然后热装至感应炉中，化验成份后，加入硅钙并进行无沸腾压力加镁。或在矿热炉中冶炼含2～8％Ca的合金液，热装至感应用炉中，化验后进行无沸腾压力加镁。
3、高硅镁比合金的成份范围为：Mg：20～50％，相对应的硅为：80～55％。在此成份范围内，我们规范的牌号为：
| 高硅镁比高镁合金牌号 | 化学成份％ | 硅/镁比 | |||
| Mg | Ca | RE | Si | ||
| HSIMg20 | 20±1.0 | 2.0～2.5 | 2.0～2.5 | 55～75 | 2.75～3.75 |
| HSIMg25 | 25±1.0 | 2.0～2.5 | 2.0～2.5 | 50～70 | 2.0～2.8 |
| HSIMg30 | 30±1.0 | 2.0～2.5 | 2.0～2.5 | 48～65 | 1.6～2.17 |
| HSIMg35 | 35±1.0 | 2.0～2.5 | 2.0～2.5 | 45～60 | 1.29～1.7 |
| HSIMg40 | 40±1.0 | 2.0～2.5 | 2.0～2.5 | 45～55 | 1.13～1.22 |
| HSIMg45 | 45±1.0 | 2.0～2.5 | 2.0～2.5 | 45～55 | 1.0～1.22 |
(二)高硅镁比高镁合金芯剂的制造
原理：高硅镁比高镁硅基合金中稀土有两种加入形式，其一是在高硅镁比高镁硅基合金中冶炼时加入；其二是在高硅镁比高镁合金的冶炼中仅复合钙，而不加入稀土。稀土通过同粒度的稀土硅铁合金与高硅镁比高镁合金粉混合加入，以实现稀土滞后反应，避免其脱硫作用小，而充分发挥屏蔽铁水干扰元素的作用。
1、适用于低硫铁水喂线球化处理的芯剂成份
钙和稀土熔入高硅镁比高镁合金中，成份为：含镁量＞25％～50％的含有稀土、钙、钡一种或几种元素的硅基合金。稀土、钙和钡的成份范围为：RE：0～5％，Ca：0～5％，Ba；0～5％，且Si+Mg+Ca+20≥96％；芯剂粒度为：0～4mm；
2、适用于高硫铁水及较高干扰元素含量铁水喂线球化处理的芯剂：
稀土以稀土硅铁合金为原料，破碎成同等粒度后以混合方式加入，芯剂是以40～60％的上述高镁合金粉，按处理铁水含硫量和干扰元素量的高低，加入粒度为0～3mm的下述合金粉中的一种或几种：稀土硅铁合金粉0～15％，钇基重稀土合金粉0～15％，硅钡合金粉0～20％，进行机械混匀，芯剂粒度为：0～4mm；
(三)球化孕育复合型包芯芯剂
在高硅镁比高镁合金粉中，复合同等粒度的硅钡粉、钇基重稀土合金粉、硅锆粉等，则制成球化孕育复合芯剂。
其成份范围为：
Mg：＞26～50％；
RE：0～25％；
Ca：0～15％；
Ba；0～15％；
YRE：0～15％；
Si：40～80％。
上述两种芯剂成份中除镁、硅为必有元素，其它元素根据铁水要求含其中的一种或多种。
采用上述芯剂，采用厚度为0.2～1.0mm的钢带，以包芯线机制成Φ5～Φ15mm范围内的高镁球化包芯线。
包芯线线径与钢带厚度的匹配关系见下表：
| 芯线线径mm | 包芯经线钢带厚度mm | ||||||||||||||||
| 0.2 | 0.23 | 0.26 | 0.28 | 0.3 | 0.35 | 0.4 | 0.45 | 0.5 | 0.65 | 0.7 | 0.75 | 0.8 | 0.85 | 0.9 | 0.95 | 1.0 | |
| Φ15 | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | ||||||
| Φ13 | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | ||||||
| Φ12 | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | |||||||
| Φ11 | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | ||||||||||
| Φ10 | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | ||||||||||
| Φ9 | √ | √ | √ | √ | √ | √ | √ | ||||||||||
| Φ8 | √ | √ | √ | √ | √ | √ | |||||||||||
| Φ7 | √ | √ | √ | √ | √ | √ | |||||||||||
| Φ6 | √ | √ | √ | √ | √ | √ | |||||||||||
| Φ5 | |||||||||||||||||
五、发明效果：
1.在相同芯剂镁含量、相同包芯线线径、同样钢带厚度，同样处理温度及铁水处理量的情况下，含高硅镁比高镁合金芯剂的球化包芯线较含普通芯剂者的镁利用率提高五个百分点左右。
2.通过预计算，可通过选择不同线径、不同钢带厚度、不同芯剂含镁量及不同芯剂结构的选择，可准确的实现对球化元素利用率、残镁量、铁水终硫量的控制，从而实现了对上述三个因素的过程自动化控制及最终机械性能的“视为可控”的量化结果。从而避免了残镁量范围过宽、终硫量偏差范围大所造成的对最终机械性能稳定性的影响；
3.减少了镁的烧损，减少了烟气处理量，从而节省了资源、能源和处理站费用的投入；
六、实施例：
下面是采用Φ10mm包芯线，以普通高镁合金球化包芯线WSON30和高硅镁比高镁合金球化包芯线WSHSN30处理后的结果对比，说明其对球化元素利用率、对原铁水的脱硫率及终硫水平的影响。
表8、采用Φ10mm普通包芯线的处理结果：
| 原始标记 | 喂线长度 | 喂线速度 | 化学成份％ | ||||||
| C | Si | Mn | P | S | Mg | RE | |||
| D10EO | 4.03 | 2.02 | 0.25 | 0.04 | 0.019 | 0.001 | |||
| D10E | 14 | 20 | 3.82 | 2.75 | 0.26 | 0.04 | 0.016 | 0.051 | 0.016 |
| D120 | 3.98 | 2.1 | 0.34 | 0.04 | 0.017 | ||||
| D12A | 14 | 20 | 3.85 | 2.92 | 0.25 | 0.04 | 0.016 | 0.047 | 0.016 |
| D13HO | 4.05 | 1.95 | 0.25 | 0.04 | 0.02 | ||||
| D13H | 14 | 20 | 3.84 | 3.09 | 0.25 | 0.04 | 0.014 | 0.045 | 0.012 |
| D1300 | 3.94 | 1.95 | 0.26 | 0.04 | 0.022 | ||||
| D130 | 14 | 20 | 3.87 | 2.98 | 0.25 | 0.04 | 0.016 | 0.046 | 0.011 |
| D13PO | 3.83 | 2.05 | 0.25 | 0.04 | 0.022 | ||||
| D13P | 14 | 20 | 3.85 | 2.93 | 0.25 | 0.04 | 0.013 | 0.03 | 0.017 |
| D12EO | 3.98 | 1.9 | 0.24 | 0.04 | 0.022 | ||||
| D12E | 14 | 20 | 3.8 | 2.79 | 0.25 | 0.04 | 0.014 | 0.041 | 0.015 |
| D140 | 3.9 | 1.99 | 0.25 | 0.04 | 0.023 | ||||
| D14 | 14 | 20 | 3.71 | 2.82 | 0.25 | 0.04 | 0.016 | 0.04 | 0.018 |
| 平均值 | 0.015 | 0.043 | 0.015 | ||||||
注：，粗体字为处理后铁水的成份，其它字体为原铁水成份。
镁利用率为：41.6％
表9、采用Φ10mm高硅镁比球化包芯线的处理结果：
| 炉次 | 化学成分％ | Mge％ | ||||||
| C | Si | Mn | P | S | RE | Mg | ||
| 125202 | 3.72 | 2.90 | 0.24 | 0.035 | 0.013 | 0.010 | 0.044 | 46.6 |
| 125203 | 3.78 | 2.89 | 0.013 | 0.012 | 0.043 | 45.6 | ||
| 125204 | 3.65 | 3.03 | 0.011 | 0.010 | 0.043 | 47.0 | ||
| 125205 | 3.78 | 2.78 | 0.012 | 0.012 | 0.046 | 49.0 | ||
| 125206 | 3.62 | 3.08 | 0.014 | 0.011 | 0.045 | 46.8 | ||
| 125207 | 3.75 | 2.92 | 0.010 | 0.011 | 0.045 | 49.5 | ||
| 125208 | 3.78 | 2.80 | 0.011 | 0.013 | 0.041 | 45.2 | ||
| 125209 | 3.81 | 2.71 | 0.012 | 0.012 | 0.041 | 44.5 | ||
| 125210 | 3.76 | 2.87 | 0.013 | 0.015 | 0.044 | 46.6 | ||
| 125211 | 3.79 | 2.84 | 0.010 | 0.011 | 0.043 | 47.7 | ||
| 125212 | 3.79 | 2.82 | 0.014 | 0.013 | 0.044 | 45.9 | ||
| 125213 | 3.72 | 2.92 | 0.011 | 0.012 | 0.045 | 48.9 | ||
| 平均值 | 3.75 | 2.88 | 0.011 | 0.012 | 0.0437 | 46.9 |
从两种包芯线处理结果的对比表中可以看出，高硅镁比的高镁合金球化包芯线，在镁利用率、脱硫率及终硫水平上较普通高镁合金球化包芯线的指标均要优越。
七、本发明优点：
高硅镁比的高镁合金球化包芯线，在镁利用率、脱硫率及终硫水平上较普通高镁合金球化包芯线的指标均要优越。同时减少了镁的烧损，减少了烟气处理量，从而节省了资源、能源和处理站费用的投入。
Claims (3)
1、一种高硅镁比合金球化包芯线的制造工艺，其特征在于：
(一)高硅镁比高镁合金的生产工艺：
1、感应炉重熔法
以工业硅或金属硅及硅钙为原料，破碎成一定粒度加入感应炉中进行熔化，为加速熔化，以少量的镁锭加入感应炉底，待熔清后，调低感应炉功率，使合金液温度降低，然后以无沸腾压力加镁方法加入镁锭后制成；
2、矿热炉与感应炉热装双联法
在矿热炉在冶炼工业硅或金属硅，然后热装至感应炉中，化验成份后，加入硅钙并进行无沸腾压力加镁。或在矿热炉中冶炼含2～8％Ca的合金液，热装至感应用炉中，化验后进行无沸腾压力加镁后制成；
(二)高硅镁比高镁合金芯剂的制造工艺
高硅镁比高镁硅基合金中稀土有两种加入形式，其一是在高硅镁比高镁硅基合金中冶炼时加入；其二是在高硅镁比高镁合金的冶炼中仅复合钙，而不加入稀土，稀土通过同粒度的稀土硅铁合金与高硅镁比高镁合金粉混合加入，以实现稀土滞后反应，避免其脱硫作用小，而充分发挥屏蔽铁水干扰元素的作用。
1、适用于低硫铁水喂线球化处理的芯剂成份：
钙和稀土熔入高硅镁比高镁合金中，成份为：含镁量＞25％～50％的含有稀土、钙、钡一种或几种元素的硅基合金，稀土、钙和钡的成份范围为：RE：0～5％，Ca：0～5％，Ba；0～5％，且Si+Mg+Ca+20≥96％；芯剂粒度为：0～4mm；
2、适用于高硫铁水及较高干扰元素含量铁水喂线球化处理的芯剂：
稀土以稀土硅铁合金为原料，破碎成同等粒度后以混合方式加入，芯剂是以40～60％的上述高镁合金粉，按处理铁水含硫量和干扰元素量的高低，加入粒度为0～3mm的下述合金粉中的一种或几种：稀土硅铁合金粉0～15％，钇基重稀土合金粉0～15％，硅钡合金粉0～20％，进行机械混匀，芯剂粒度为：0～4mm；
(三)球化孕育复合型包芯芯剂
在高硅镁比高镁合金粉中，复合同等粒度的硅钡粉、钇基重稀土合金粉、硅锆粉等，则制成球化孕育复合芯剂；
其成份范围为：
Mg：＞26～50％；
RE：0～25％；
Ca：0～15％；
Ba；0～15％；
YRE：0～15％；
Si：40～80％。
2、一种高硅镁比合金球化包芯线的制造工艺，其特征在于：上述两种芯剂的成份中除镁、硅为必有元素，其它元素根据铁水要求含其中的一种或多种。
3、一种高硅镁比合金球化包芯线的制造工艺，其特征在于：高硅镁比高匀合金球化(复合)包芯线，包芯线的直径范围为：Φ5～Φ15mm，所用钢带厚度为：0.2～1.0mm。
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|---|---|---|---|
| CN 03149640 CN1580307A (zh) | 2003-08-05 | 2003-08-05 | 高硅镁比合金球化包芯线的制造工艺 |
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| CN 03149640 CN1580307A (zh) | 2003-08-05 | 2003-08-05 | 高硅镁比合金球化包芯线的制造工艺 |
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| CN1580307A true CN1580307A (zh) | 2005-02-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |