[发明专利]球墨铸铁无烟球化处理工艺及其装置

说明书

发明所属技术领域：

本发明涉及一种生产球墨铸铁的炉前球化处理工艺及其球化处理装置、包内脱硫、孕育处理的工艺。

现有技术背景：

目前球墨铸铁生产所应用的球化处理方法有：冲入包内法、钟罩压入法、合金砣压入法、转动包法、自建压力加镁法、有盖浇包加入法、流线法(In-Stream Method)、型内球化法、透气塞法、多孔质过滤片法等等。上述的球化处理方法在铁水处理量、操作上、经济成本、设备要求以及质量稳定和环境影响等方面都有各自的优缺点，工厂根据各自的实际情况，采用着不同的球化处理方法。国内外大多数的工厂均采用“冲入包内法”进行球化处理，因为这种方法相对来讲，设备简单，投资少，操作方便。一九九四年五月全国铸造科技信息中心第七届年会论文集中刊登的“日本五味铸工所的球铁生产技术”介绍了有关球铁生产的情况，株式会社五味铸工所的球化处理也采用冲入法球化处理工艺。该厂采用1.5t中频电炉熔炼，出炉温度控制在1530℃～1550℃，原铁水含硫量为0.005～0.020％，在堤坝式铁水包中加入占处理铁水总重量1.3％的稀土镁合金，并覆盖一层Si50硅铁，其加入量为铁水量的1.2％。球化反应时间为90s±30s。浇注温度规定为小件＞1350℃，中件＞1300℃，大件＞1280℃。全部铁水浇注时间要求控制在球化反应终了后的12min内。若球化反应过分激烈或估计铁水浇注时间较长，尚需酌情补加球化剂。

在冲入包内法球化处理时，铁水与球化剂接触面积大，反应剧烈，铁水飞溅，发出眩目、白灼的镁光，环境污染大。在剧烈反应中，造成部分颗粒偏大的球化剂未反应完毕即浮起氧化烧损掉，而颗粒偏小的球化剂其表面积大，堆积比重小，其整体抗铁水的冲击力小，在铁水的冲击力和球化反应时镁蒸气压力的作用下极易浮起氧化掉。随着出炉铁水温度的提高，镁的蒸气压力增大，铁水沸腾加剧，球化剂的烧损也随之增加。为缓解冲入包内法球化处理时的反应速度及合金的上浮速度，在合金中增添镍、铜比重大的合金，虽然可以降低球化剂的加入量(冲天炉熔炼时，球化剂的加入量可由1.8％降低到1.6％)，但是，镍、铜价格昂贵，使球化剂成本大幅度增加，综合成本上升，并且抑制作用不显著。

钟罩式压入法球化处理时，虽然可以防止球化剂的上浮，但是由于其反应速度快，铁水沸腾剧烈，球化剂的消耗量仍较高。自建压力加镁法时，镁锭的加入量虽然可以降低到0.12～0.14％，但是其设备复杂，操作麻烦，经倒包后铁水降温较大，安全性差。采用灭容自建压力加镁法球化处理时，压力包内铁水盛得太满，铁水面上部的空间太小，或密闭太严密时，包内镁蒸气自建压力过大，造成镁蒸气不沸腾，没有同铁水充分搅动而被铁水吸收，以液体状态浮于铁水表面，当打开压力包盖时，压力消失，液体镁遇空气剧烈燃烧、蒸发。这样不但操作不安全，而且达不到球化处理的目的。因而，冲入包内法产生以后，自建压力加镁法的球化处理方法受到限制。

另外，在惯用的冲入包内法球化处理时，使用的球化剂是按一定成分要求预先熔制好的。在熔制过程中，镁、稀土元素等的烧损是不可避免的。

中国专利申请号：93305754.7名称为“移动式球化处理反应室”的球化处理克服了上述不足，使球化处理时的球化剂加入量大幅度降低。在冲天炉熔化条件下，原铁水含硫量小于0.1％，采用9-10ReMg球化剂，只需加入占处理铁水总重量0.5～0.7％，就可以球化处理成功。