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可以比传 统球化剂降低 60%

2018-07-28 12:07 - 织梦58 - 查看:
2013 中国锻造勾当周论文集 球墨铸铁的球化处置方式 刘年路 (天津市万路科技无限公司,天津) 1 媒介 在出产球墨铸铁件的企业中,普遍采用稀土镁硅铁合金作为球化剂。稀土镁硅铁合金球化剂是 目前国表里用量最大的球化剂,可是在其保守的出产过程中,具有能

  2013 中国锻造勾当周论文集 球墨铸铁的球化处置方式 刘年路 (天津市万路科技无限公司,天津) 1 媒介 在出产球墨铸铁件的企业中,普遍采用稀土镁硅铁合金作为球化剂。稀土镁硅铁合金球化剂是 目前国表里用量最大的球化剂,可是在其保守的出产过程中,具有能耗高、熔损大、情况污染严峻 等问题,保守球化剂因为镁的接收率低,其插手量较大。持久以来,国表里的手艺人员对冲入包内 法球化处置工艺手艺及稀土镁硅铁球化剂的出产工艺进行了不懈的勤奋研究。 目前,在以稀土镁硅铁为球化剂采用冲入包内法球化处置的出产工艺,当出铁温度在 1480℃以 上,球化处置包在持续利用的红热包形态下, Mg 含量在≥8%时, 球化反映情况随温度的升高而加剧, 呈现强烈的镁光、以至形成铁水飞溅,成果是无效元素 Mg 及 RE 的接收率降低,铁水后期阑珊,球 化级别下降。保守的处理法子是:①在熔炼球化剂时插手必然量的 SiCa 合金,提高含 Ca 量来缓解 其迸发反映,添加 SiCa 合金无疑使出产成本添加并在球化反映竣事后发生的渣易留具有铁水中。② 将球化剂中的 Mg 含量节制在 8%摆布或≤8%来缓解反映。③在稀土镁硅铁球化剂投入铁水包的堤坝 内,在其上笼盖生铁屑并打实,也有在包内插手浇冒口、碎铁块降低包内铁水反映温度。④在包内 投入球化剂及孕育硅铁后,在其上笼盖珍珠岩聚渣剂或笼盖铁板。上述办法虽然对节制镁合金反映 的猛烈情况无效果,可是反映竣事,铁水降温较大,铁水概况浮渣多,球化反映的不变性受铁水温 度的影响而变化,无效元素 Mg、RE 和 Si 的接收率波动范畴大。对于冲天炉熔炼的高温铁水在球化 前的原铁水含硫量偏高时,只要采纳提高球化剂的插手量并添加球化剂中 RE 及 Ca 的含量,而目前 在高温处置情况下,将球化剂中 Mg 的含量再添加是很无限的。 在出产球墨铸铁件的企业中,发生的回炉料比例较多并含硅量较高时,需利用含硅量较低的球 化剂。保守的低硅球化剂含硅量为 5%~10%摆布,在球化处置时,低硅球化剂的插手量为全数球化 剂插手量的 1/3 摆布,余量为含硅量 40%~41%的稀土镁硅铁合金,全数采用低硅球化剂时,在出铁 温度大于 1480℃的红热包投料处置时,呈现铁水飞溅的现象。保守压制的圆柱状球化剂在搬运时易 破损,其化学成分的波动影响球化处置成果的不变。 “球墨铸铁球化处置方式”和“球墨铸铁低硅球化剂及其使用”两项专利,操纵在球化包中修 筑的球化反映室,将全体稀土镁硅铁球化剂或低硅球化剂放入到球化反映室中,依托楔形砖及扁钢 封锁球化反映室的加料口,全体稀土镁硅铁球化剂被限制在球化包的反映室中。球化反映时发生的 镁蒸气由预留的下反映口、中反映裂缝、上反映裂缝向外扩散,处理了全体稀土镁硅铁球化剂熔损 后挪动上浮的问题,处理了冲入包内法球化处置时反映猛烈铁水飞溅、无效元素接收率低的问题。 当被处置铁水的化学成分及铁水分量变化时,可随时调整球化剂的插手量。其不足之处是在出产现 场的球化剂加料以及封锁加料口的操作工序较繁琐,当反映室加料口处挂渣后影响后续的操作,不 适合用于多量量的持续出产。 2 手艺方案 目标是供给一种操作便利并可持续进行的球墨铸铁球化处置方式, 处理冲入包内法球化处置时, 反映猛烈、无效元素接收率低的问题,切确节制球化反映时间,提高产质量量、降低出产成本,操 作简洁,充实阐扬和操纵资本,显著改善球化剂制造过程及利用过程的出产情况。将熔制好的所含 元素的分量百分比为:Mg≤20%,Si≤70%和 RE≤3%的全体稀土镁硅铁球化剂合金液浇注到由冷却铁 1 2013 中国锻造勾当周论文集 为间隔其四个侧面的模子中,待合金液凝固、冷却后可获得了所需分量的第一种规格无外衬钢管的 全体稀土镁硅铁球化剂。 7 1.球化处置包 7.球化包包嘴 3.及右垂直面挡板 4.半圆状反映室上盖板 8.无外衬方形钢管的全体稀土镁硅铁球化剂 图 1 球化处置包的剖视图 图 1 至图 3 所示砌筑有反映室的球化处置包:在球化处置包的底部砌筑有左垂直面挡板及右垂 直面挡板,在左垂直面挡板及右垂直面挡板的顶部程度砌筑有半圆状反映室上盖板;在反映室的垂 直面设置有一个或多个反映室加料口,反映室加料口的启齿标的目的面临球化包包嘴地点的位置,在其 中一个加料口的上端开设有减压槽,减压槽的上端与半圆状反映室上盖板平齐,左垂直面挡板及右 垂直面挡板的外侧垂直面同半圆状反映室上盖板的垂直面平齐,将构筑好的球化处置包烘干后用于 球化处置。 图2 俯视图 2.左垂直面挡板 5.反映室加料口 6.减压槽 图3 A-A 标的目的剖视图 2 2013 中国锻造勾当周论文集 在目前已知的各类球化处置方式中,次要分为镁合金的球化剂、包芯线的球化剂及纯镁处置的 球化剂。虽然各类球化剂中的含硅量分歧,含硅量 0~70%,可是在采用分歧的方式球化处置时,为 了包管金相组织及力学机能的要求,插手适量的硅铁孕育。因而,在查核分歧的方式进行球化处置 计较其球化处置费用时,招考虑球化剂本身在球化处置后所带来的增硅要素。在采用高温铁水球化 处置时,保守工艺铁水球化时猛烈沸腾的反映,不只形成 Mg 的接收率低,Si 的接收率也随之降低。 操纵上述球化处置包的反映室布局,防止了球化反映时球化剂容易漂浮的现象,因而上述球化剂本 身的密度能够比保守的稀土镁硅铁球化剂的密度低。选择合适的镁硅比,即能够添加球化剂的熔点, 又大幅度的提高了球化剂中的含镁量。除硅铁本身带入的含 Fe 量之外,并不需要额外插手废钢,所 以上述球化剂中球化反映的无效元素 Mg、Si 及 RE 的总含量较高。 操纵上述球化处置包的反映室布局将所需插手分量的含 Mg≤20%、Si≤70%、RE≤3%的稀土镁硅 铁球化剂先投入反映室,再将 72 硅铁孕育剂放置在反映室。因为球化剂被放置在反映室内、反映室 加料口及减压槽是冲入包内铁水的独一通道, 反映室加料口处堆积的 72 硅铁孕育剂进一步障碍了铁 水进入反映室,所以在进入球化包的铁水跨越反映室盖板顶面必然高度后球化反映才正式起头。除 反映室加料口及减压槽之外,高温铁水的进入和反映时发生的高压镁蒸气的喷射没有其它对流互换 的路子,反映室中的硅铁孕育剂在反映时被逐渐熔化,添加了反映室内金属液的含硅量。反映室的 布局设想起到了减压仓的感化,实现了球化反映时发生的高压镁蒸气,在减压仓中降压后再释放的 感化。上述要素的组合对平抑球化剂反映时的猛烈反映、提高镁的接收率起到了环节感化。反映室 加料口及减压槽的设置无效的节制了球化反映的形态,迫使球化反映时发生的镁蒸气沿球化包底部 程度标的目的扩散,反映室垂直面的档板无效的防止了球化反映时球化剂容易漂浮的现象,显著的提高 了镁的接收率。 按照上述的球化处置方式,采用矿热炉冶炼的硅铁合金液一步法出产稀土镁硅铁球化剂合金液 或电炉二次重熔法出产稀土镁硅铁球化剂合金液,将稀土镁硅铁球化剂合金液浇注到由冷却铁为间 隔其四个侧面的模具中,待其凝固、冷却后获得上述第一种规格所需分量、无外衬钢管的全体稀土 镁硅铁球化剂合金。设置的球化剂合金液上盖板,浇注时,无效限制了合金液上概况的外露面积, 在浇注完后用上盖压铁将外露的合金液封锁,合金液在封锁形态下敏捷冷却凝固,削减了球化剂的 化学成分偏析。 为了进一步提高稀土元素的操纵率,操纵外衬方形钢管,将镧铈稀土金属或稀土元素含量≤50% 的稀土镁硅铁放置在外衬方形钢管的中部,两头的镁硅合金粉被压力机压实;选择将镧铈稀土金属 或稀土元素含量≤50%的稀土镁硅铁,放置在外衬方形钢管的中部、外衬方形钢管两头的镁硅合金粉 被压力机压实的体例,在反映室内插手稀土元素,并共同将无外衬钢管、无 RE 成分的含 Mg≤20%、 Si≤70%的镁硅铁球化剂插手反映室内进行球化处置。铁水冲入球化包的反映室,球化反映起头后, 在整个球化反映过程的最初小于 50%的反映时间内,外衬方形钢管中的镧铈稀土金属或稀土元素含 量≤50%的稀土镁硅铁合金起头参与球化反映,无效弥补所需的稀土元素含量。 操纵上述球化处置包的反映室布局,按照需要选择第二种规格的低硅球化剂进行球化处置。低 硅球化剂的特征是:在外衬方形钢管内部各类元素所含的分量百分好比下:镁元素是以含硅量为 10%~20%余量为镁,以镁硅合金粉的体例插手,其插手量为 12%~15%。外衬方形钢管内总含硅量为 15%~25%,Ca 1%~2%,RE0.5%~1%,余量为 Fe 的粉状材料及含镁量≤5%的稀土镁硅铁合金分层压 入,制成全体球化剂;其外衬方形钢管内压入的材料是:含硅量为 10%~20%余量为镁硅合金,铸铁用旋转球化包其粒 度小于 1mm;含硅量在 50%~60%的硅铁粉,其粒度小于 1mm,此中的含钙量以硅铁中的含钙量带入 或以硅钙合金的体例插手,其粒度小于 1mm;稀土成分以含镁量≤5%的稀土镁硅铁合金的体例插手, 其粒度小于 15mm。其制造方式是先将外衬方形钢管内所需总量 50%的含硅量为 10%~20%余量为镁硅 合金粉、硅铁粉及铁粉按比例机械夹杂平均,采用压力机将其压其实外衬方形钢管的一端,将小于 5%Mg 含量的稀土镁硅铁合金放置在两头,再将夹杂平均的 50%的含硅量为 10%~20%的镁硅合金粉、 3 2013 中国锻造勾当周论文集 硅铁粉及铁粉夹杂料,装入外衬方形钢管内用压力机压实成同外衬方形钢管长度不异的平面。 上述的低硅球化处置方式,采用外衬矩形钢管置换外衬方形钢管。 操纵上述球化处置包的反映室布局,按照需要选择第三种规格的无硅球化剂,在球化处置的铁 水温度小于 1430℃时,选择无硅球化剂进行的球化处置,无硅球化剂是将长方体金属镁块放置在两 端开放的外衬方形钢管内,长方体金属镁块和外衬方形钢管之间被紧实的耐火材料所隔离;将无硅 球化剂放置到铁水包反映室中进行球化处置, 调整外露金属镁块的面积及外衬方形钢管的尺寸大小, 添加金属镁块的长度、外衬方形钢管及紧实的耐火材料的长度,可无效地耽误铁水反映的时间。由 多年的试验经验证明上述方式可实现无烟球化处置。 操纵上述球化处置包的反映室布局,按照需要选择上述适宜品种的球化剂,其球化处置步调如 下: (a)将所需分量的无外衬钢管的全体稀土镁硅铁球化剂或低硅球化剂或无硅球化剂放入到球化 处置包的反映室中。 (b)将硅铁孕育剂放置到球化处置包的反映室内,硅铁孕育剂堆积在反映室加料口处。 (c)铁水冲入球化处置包进行球化反映。 (d) 球 化 反 应结 束 后 扒 渣 , 采 用 插手 重 量 0.1% 粒 度 ≤ 5mm , 成 分 为 Mg3% ~ 6% 、 RE1% ~ 2%、Si40%~50%的复合孕育剂笼盖铁水。 如上所述的具有反映室布局的球化处置包, 为削减球化处置的铁水降温及防止无效元素的逃逸, 在球化处置及浇注过程中,在铁水包上端加设笼盖包盖。 3 方案结果 因为全体稀土镁硅铁球化剂被限制在球化处置包的反映室中,球化反映时发生的镁蒸气由预留 的反映室加料口及减压槽向外扩散,处理了全体稀土镁硅铁球化剂熔损后挪动上浮的问题,处理了 冲入包内法球化处置时反映猛烈铁水飞溅、无效元素接收率低的问题。当被处置铁水的化学成分及 被处置铁水分量变化时,可随时调整球化剂的插手量。可以或许切确节制球化反映时间,在冲入的铁水 温度波动<100℃的环境下,球化反映时间上下误差小于 5s。以保守的含 Mg8%、含 RE5%和含 Si41% 的球化剂,与无外衬钢管含 Mg15%、含 RE1%和含 Si54%的全体球化剂比拟,即采用一步法出产或电 炉二次重熔法出产的无外衬方形钢管的全体稀土镁硅铁球化剂同保守的稀土镁硅铁球化剂作对比, 其球化处置的出产成天性够降低 50%。在球化处置时,全体稀土镁硅铁球化剂插手分量,能够比传 统球化剂降低 60%。试验证明:新工艺球化处置温度在 1450~1588℃之间变化时,全体稀土镁硅铁 球化剂插手量不变,球化反映时间根基不变,对球化成果无影响。操纵上述具有反映室布局的球化 处置,能够进行低硅球化剂或无硅球化剂的球化处置,降服了保守工艺球化处置时,跟着球化温度 的升高需添加球化剂的插手量的问题,改善了球化剂制造过程及利用过程的出产情况。球化处置及 浇注过程中铁水降温少,对防止镁的丧失和逃逸形成的球化阑珊发生了显著结果,无效元素 Mg、RE 和 Si 的接收率高,对稀土元素 RE 含量在 2%~8%的保守稀土镁硅铁球化剂,采用本工艺,其稀土元 素 RE 的用量能够降低 50%~75%。 4 具体实施体例 将所需分量的无外衬方形钢管的全体稀土镁硅铁球化剂或低硅球化剂或无硅球化剂放入到反映 室中的体例:①能够将球化处置包扭转 90°角、将反映室加料口朝上,用长柄加料东西将上述球化 剂成功的插手球化处置包的反映室中;②球化处置包不扭转,采用公用的夹具及东西将上述球化剂 放置到球化处置包的反映室中。 球化处置包反映室的左垂直面挡板、 右垂直面挡板和半圆状反映室上盖板采用粘土耐火砖构筑, 在高温铁水球化处置时能够持续球化处置三十五个包次以上,因为反映室设想合理,在颠末球化处 理后反映室内干净无挂渣。委托耐火材料工场将左垂直面挡板、右垂直面挡板和半圆状反映室上盖 4 2013 中国锻造勾当周论文集 板归并为一体加工成所需要外形尺寸的耐火砖,也能够将左垂直面挡板、右垂直面挡板和半圆状反 应室上盖板别离加工制造成所需要外形尺寸的耐火砖;选择粘土砖、高硅砖、高镁砖的耐火材料制 作左垂直面挡板、右垂直面挡板和半圆状反映室上盖板的组合体;或选择粘土砖、高硅砖、高镁砖 的耐火材料别离制造左垂直面挡板、右垂直面挡板和半圆状反映室上盖板。 对于上述的球墨铸铁的球化处置方式中第二种规格的低硅球化剂,低硅球化剂的外衬方形钢管 中的含镁量≤5%的稀土镁硅铁合金的 RE 含量为 15%~50%。 为了确保每一个压力加压紧实的全体低硅球化剂的成分平均无波动,采用每一个独立的外衬方 形钢管内球化剂零丁配料后再进行机械平均夹杂,夹杂后采用 100t 或 360t 压力机分批压实,包管 统一规非分特别衬方形钢管的低硅球化剂化学成分不异,无偏析。外衬方形钢管的壁厚选择在 2~4mm 可 以满足球化处置的需要。 因为 75 硅铁的熔点是 1300℃,72 硅铁的熔点是 1280℃,65 硅铁的熔点是 1250℃,50 硅铁的 熔点是 1220℃,因而,选择同无外衬方形钢管的全体稀土镁硅铁球化剂的熔点接近硅铁投入反映室 作为孕育剂,能够无效的降低球化反映时发生的镁蒸气的压力;选择低硅球化剂或无硅球化剂进行 球化处置时,在反映室内投入 50 硅铁作为孕育剂更适宜。 对于球化前原铁水成分中反球化元素较低时,可采用以无外衬钢管、无 RE 成分的含 Mg≤20%、 含 Si≤70%的镁硅铁球化剂置换无外衬钢管的全体稀土镁硅铁球化剂进行球化处置。 对于球化处置后铁水含硫较低、浇注时间较短时,在球化反映竣事扒渣后打消复合孕育剂笼盖 铁水,改变后球化处置步调中的(d),球化反映竣事后扒渣。采用仅插手处置铁水分量 0.2%粒度≤ 5mm 的硅钡孕育剂进行笼盖铁水。 5 案例阐发 案例 1:在凉风冲天炉熔炼前提下进行,先将无外衬方形钢管的全体稀土镁硅铁球化剂装入球 化处置包的反映室加料口中,再将 72 硅铁孕育剂放置到反映室内,每包处置铁水分量为 1000kg, 红热包持续运转利用,出铁槽铁水温度为 1490℃,原铁水含硫量 0.062%,无外衬方形钢管的全体稀 土镁硅铁球化剂含 Mg14.5%、RE1.3%和 Si63.25%,其投入无外衬方形钢管的全体稀土镁硅铁球化剂 的分量占被处置铁水分量的 0.8%,反映室内 72SiFe 孕育剂插手量 0.8%,在球化反映时包内不笼盖 铁屑和珍珠岩,球化反映竣事扒渣后二次复合孕育剂的插手量为 0.10%,球化反映时间 2 分 35 秒, 全数反映过程为平均喷射状反映,无镁光铁水沸腾反映;球化反映竣事后 16 分 30 秒取样,球化级 2 别 2 级,楔型试块的试验数据:抗拉强度为 568N/mm ,伸长率 12.5%,硬度 HB230。 案例 2:在中频电炉熔炼前提下进行,采用无外衬钢管的全体稀土镁硅铁球化剂装入球化包的 反映室中,每包处置铁水分量为 1000kg,电炉出铁水温度为 1588℃,原铁水含硫量 0.025%,无外 衬方形钢管的全体稀土镁硅铁球化剂含 Mg14.5%、RE1%和 Si58%,插手的无外衬方形钢管全体稀土镁 硅铁球化剂的分量占被处置铁水分量的 0.50%,反映室内插手 0.8%的 72SiFe 孕育剂,球化反映竣事 扒渣后,采用粒度≤5mm 的硅钡孕育剂进行笼盖铁水其插手量为 0.15%。在不笼盖铁屑和珍珠岩的情 况下,球化反映时间在 1 分 25 秒,全数反映过程为平均喷射状反映,球化反映平稳,无铁水飞溅, 球化反映竣事后铁水含硫量 0.008%,含镁量 0.048%,球化反映竣事 12 分钟取样,球化级别 2 级。 案例 3:在中频电炉熔炼前提下进行,处置铁水 917kg, 1483℃出铁球化处置,球化包的反映室 中插手无外衬方形钢管的全体球化剂含 Mg14%、含 RE1%和含 Si63.5%,插手的无外衬方形钢管全体 稀土镁硅铁球化剂的分量占被处置铁水分量的 0.48%;反映室内插手 0.8%的 72SiFe 孕育剂,其粒度 ≤25mm;球化反映的总反映时间为 101s,在反映 30s 之后为无烟沸腾反映,断面尺寸为 25mm×50mm 的三角试块冷却至黑色浇水,白口宽度 2~3mm、顶部凹陷较着, Mg 的接收率高。 5

  球墨铸铁的球化处置方式_能源/化工_工程科技_专业材料。2013 中国锻造勾当周论文集 球墨铸铁的球化处置方式 刘年路 (天津市万路科技无限公司,天津) 1 媒介 在出产球墨铸铁件的企业中,普遍采用稀土镁硅铁合金作为球化剂。稀土镁硅铁合金球化剂是