專利名稱：一種生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應包及其球化處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應包及其球化處理方法， 屬鑄造領域。
背景技術：
球墨鑄鐵是鑄鐵行業(yè)中一種非常重要的鑄鐵，其金相組織由金屬 基體和分布其間的球狀石墨組成。與灰鑄鐵中的片狀石墨相比，球狀 石墨對基體連續(xù)性的破壞較輕，因此強度和塑韌性遠優(yōu)于灰鑄鐵。球
墨鑄鐵在生產(chǎn)過程中，有兩個重要的工藝環(huán)節(jié)球化處理和孕育處理， 球化處理過程主要包括球化劑的選擇和球化方法的制定。
目前常用的球化劑是金屬鎂和稀土鎂合金。金屬鎂最早用于球墨 鑄鐵生產(chǎn)，其優(yōu)點是球化效果好、價格較低。但金屬鎂的沸點為1108 °C，較鐵水處理的溫度低約35(TC。由于鎂的氣化使鐵水沸騰，鎂與 空氣中的氧反應，發(fā)生燃燒，生成氧化鎂，鐵水吸收率低。因此，金 屬鎂作為球化劑， 一般在鐵水承受較大外壓作用下使用，以防止鎂蒸 氣的逸出。稀土鎂合金的優(yōu)點是球化方法簡單，具有抗干擾元素的能 力，但容易出現(xiàn)異態(tài)石墨，影響球墨鑄鐵的性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的為了克服金屬鎂球化劑的反應時間短、易燃燒、鐵水 吸收率低的缺點，提出一種球墨鑄鐵生產(chǎn)中的球化處理方法。 本發(fā)明的技術方案 一種生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應包
4一種生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應包，由包體1、包壁2、可旋轉 的釣鉤3組成，包體1由8 ~ 10mm的鋼板焊接而成，包壁2由耐火材 料打結而成，其中耐火材料由重量百分比為20%的耐火泥、5%的剛玉 粉、60%的石英砂及15%的液態(tài)水玻璃組成，可旋轉的釣鉤3位于包 體1上部，釣鉤3與包體1通過螺栓6連接，其特征在于包體底部有 帶凹槽的凸臺4，凸臺4位于包底中心的一側，離中心點0.25D,其 中D為包體1外徑，凸臺4中的凹槽寬度為0. 15~0.25D，深度為 0. 15~0. 18D,長度延伸至包壁2，凹槽內放置反應管5，反應管5內 徑取0.10-0. 12D;離反應管5兩端0. 2 ~ 0. 25d處分別設置兩個小 透氣孔51和53,在這兩個小透氣孔51和53中間再設置一個小透氣 孔52，所述的三個小透氣孔51、 52和53的中心處在一條直線上， 孔徑為2-4mm，其中所述d為反應管5內徑；反應管5管壁的厚度
由試驗確定，或由平方根定律進行估算
S為管壁的厚度；t為時間，根據(jù)鐵水注入反應包高度約40%的時 間，管壁薄處開始熔化，確定管壁薄處的壁厚，另外根據(jù)鐵水注入 反應器高度約70%后的1-1.5min，管壁厚處熔化完畢，確定管壁 厚處的壁厚；K為系數(shù)，取決于反應管5材料的物性參數(shù)和鐵水的
一種生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應包的球化處理方法，包括如下 步驟
(1)、球化劑鈍化鎂裝入反應管
將球化劑鈍化鎂裝入反應管5，裝入量為鐵水量的0.2~ 0.26%，每隔30mm加入硅鐵粉，加入量為20~30g,反應管5 兩端用耐火泥封口，隨后放入烘箱烘烤60 - 90min,烘烤溫度為100~120°C;
硅鐵粉中硅的質量百分含量為55~75%,其余為鐵，顆粒 直徑為1 ~ 2mm;
硅鐵粉的作用是，不使鐵水引燃管內球化劑，防止串燃。 從而完成球化劑鈍化鎂和硅鐵粉的裝填過程。
(2) 、反應管裝入球化反應包
將步驟(1)裝入鈍化鎂的反應管5裝入球化反應包底部凸 臺4的凹槽中，3小透氣孔51、 52和53的位置朝上，反應管5
與凹槽之間的空隙部分用耐火泥填入；
(3) 、球化處理反應
步驟(2)結束后將反應包預熱至250 ~ 400°C，當反應包
預熱到預定溫度時，加入孕育劑硅鐵，然后向包內注入溫度為 1480 150(TC的鐵水，注入鐵水量為總量的70%,待包內鐵水 表面無明顯火焰，鐵水與球化劑反應結束，去渣并向反應包內 第二次注入鐵水，注入鐵水量為總量的30%,最后加入孕育劑 硅鐵粉，即完成生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應；
其中孕育劑硅鐵中的硅質量百分比為55~75%，其余為鐵， 顆粒直徑5 ~ 10mm;孕育劑硅鐵的加入量為鐵水總量的0. 48%;
孕育劑硅鐵粉中的硅質量百分比為55 - 75%,其余為鐵， 顆粒直徑為l~2mm;孕育劑硅鐵粉的加入量為鐵水總量的 0. 32%。 本發(fā)明的技術效果
本發(fā)明在反應包中特別設計了一根用于裝填球化劑的反應管，反 應管內徑一致，但管壁厚度不同。當管內充填球化劑后，在鐵水的熱 作用下，反應管中管壁最薄處開始熔化，隨著反應管壁的逐漸溶化，
6球化劑依次進入鐵水，使球化反應過程在可控的條件下進行。同時由
于在球化反應包中釆用鈍化鎂作為球化劑，推遲鎂與鐵水的反應時
間，延長鎂蒸氣與鐵水的接觸時間，提高鐵水的吸收率，增強鎂的球
化效果。


圖1、球化反應包
圖2、反應管剖視圖
圖3試樣1金相組織500X
圖4、試樣4金相組織500X
具體實施例方式
下面通過具體實施例并結合附圖對本發(fā)明進一步詳細描述，但并 不限制本發(fā)明。
實施例l
一種生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應包
包體l由8mm鋼板焊接而成，包壁2由耐火材料打結而成，其中 耐火材料由重量百分比為20%的耐火泥、5%的剛玉粉、60%的石英砂 和15%水坡璃組成。包體1上部有可旋轉的釣鉤3，吊鉤3通過螺栓 6與包體1鏈接，包體l髙1700mm，外徑700mm,包壁2厚度上口 為80mm，底部為120mm，包體底部厚度150mm,包體底部設有帶凹槽 的凸臺4，凸臺4離中心點175mm，高度為120mm，寬度為150mm，長 度延伸至包壁2，凹槽寬度為120mm，深度為80mm，長度延伸至包壁 2;
反應管5內徑為70mm,反應管5的薄壁端壁厚尺寸2mm，厚壁端 壁厚尺寸5mm，反應管5上開3個小透氣孔51、 52、 53,離反應管5 兩端15mm處開2個尺寸為3mm的小透氣孔51、 53，在此兩個小透氣孔51和53中間又開有1個3mm的小透氣孔52,三個小透氣孔51、 52和53在一條直線上，反應管5的材料為普通灰鑄鐵。
一種生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應包的球化處理方法
(1) 、球化劑鈍化鎂裝入反應管
將球化劑鈍化鎂(含鎂量大于92%，顆粒直徑1 ~ 2亳米) 裝入反應管5，裝入量為lKg,每隔30腿加入硅鐵粉(硅75%, 其余為鐵，顆粒直徑為lmm)，加入量為25g，隨后放入烘箱烘 烤60min,烘烤溫度為IO(TC;
(2) 、反應管裝入球化反應包
將步驟(1)裝入鈍化鎂的反應管5裝入球化反應包底部凸 臺4的凹槽中，3小透氣孔51、 52和53的位置朝上，反應管5 與凹槽之間的空隙部分用耐火泥填入；
(3) 、球化處理反應
步驟(2)結束后將球化反應包預熱至30(TC。加入孕育 劑硅鐵，然后向包內注入溫度為150(TC的鐵水350Kg,鐵水成 分和溫度見表1。
待鐵水與球化劑反應結束后(包內鐵水表面無明顯火焰)， 去渣并向鐵水第二次注入鐵水，注入鐵水量為總量的150Kg， 最后加入孕育劑硅鐵粉，即完成生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應。 其中孕育劑硅鐵中的硅質量百分比為75%，其余為鐵，顆粒 直徑5mm;孕育劑硅鐵的加入量為2. 4Kg;
孕育劑硅鐵粉中的硅質量百分比為55%，其余為鐵，顆粒 直徑為lmm;孕育劑硅鐵粉的加入量為1. 6Kg;
球化過程平穩(wěn)，反應強度均勻。經(jīng)球化處理后，鐵水中的 含鎂量為0. 045%。經(jīng)檢驗，球化質量的金相組織見附圖3。
表1。鐵水成份和溫度
cSiMnPS溫度('c)
3. 8 4. 01.2 1.40. 2 0. 30. 03 0. 050. 02 0. 0251500 1520
實施例2
一種生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應包，如實施例1。
一種生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應包的球化處理方法
(1) 、球化劑鈍化鎂裝入反應管
將球化劑鈍化鎂(含鎂量大于92%，顆粒直徑2mm)裝入 反應管5，裝入量為1. 3Kg，每隔30畫加入硅鐵粉(硅55%, 其余為鐵，顆粒直徑為2隱)，加入量為30g,隨后放入烘箱烘 烤90min,烘烤溫度為120°C;
(2) 、反應管裝入球化反應包
將步驟(1)裝入鈍化鎂的反應管5裝入球化反應包底部凸 臺4的凹槽中，3小透氣孔51、 52和53的位置朝上，反應管5 與凹槽之間的空隙部分用耐火泥填入；
(3) 、球化處理反應
步驟(2)結東后將球化反應包預熱至40(TC。加入孕育 劑硅鐵，然后向包內注入溫度為1500。C的鐵水350Kg，鐵水成 分和溫度見實施例的表l;
待鐵水與球化劑反應結束后(包內鐵水表面無明顯火焰)， 向鐵水第二次注入鐵水，注入鐵水量為總量的150Kg,最后加 入孕育劑硅鐵粉，即完成生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應。
其中孕育劑硅鐵中的硅質量百分比為75%,其余為鐵，顆粒 直徑5mm;孕育劑硅鐵的加入量為2. 4Kg;孕育劑硅鐵粉中的硅質量百分比為75%,其余為鐵，顆粒 直徑為2mm;孕育劑硅鐵粉的加入量為1。 6Kg。
球化過程平穩(wěn)，反應強度均勻。經(jīng)球化處理后，鐵水中的 含鎂量為0. 056%。
經(jīng)檢驗，球化質量的金相組織見圖4。
權利要求
1、一種生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應包，由包體(1)、包壁(2)、可旋轉的釣鉤(3)組成，包體(1)由8～10mm的鋼板焊接而成，包壁(2)由耐火材料打結而成，耐火材料由重量百分比為20％的耐火泥、5％的剛玉粉、60％的石英砂及15％的液態(tài)水玻璃組成，可旋轉的釣鉤(3)位于包體(1)上部，釣鉤(3)與包體(1)通過螺栓(6)連接，其特征在于包體底部有帶凹槽的凸臺(4)，凸臺(4)位于包底中心的一側，離中心點0.25D，其中D為包體(1)外徑，凸臺(4)中的凹槽寬度為0.15～0.25D，深度為0.15～0.18D，長度延伸至包壁(2)，凹槽內放置反應管(5)，反應管(5)內徑取0.10～0.12D；離反應管(5)兩端0.2～0.25d處分別設置兩個小透氣孔(51、53)，在這兩個小透氣孔(51、53)中間再設置一個小透氣孔(52)，所述的三個小透氣孔(51、52、53)的中心處在一條直線上，孔徑為2～4mm，其中所述的d為反應管(5)的內徑；反應管(5)管壁的厚度由試驗確定，或由平方根定律進行估算<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>S</mi><mo>=</mo><mi>K</mi><msqrt> <mi>t</mi></msqrt> </mrow>]]></math></maths>S為管壁的厚度；t為時間，根據(jù)鐵水注入反應包高度約40％的時間，管壁薄處開始熔化，確定管壁薄處的壁厚，另外根據(jù)鐵水注入反應器高度約70％后的1～1.5min，管壁厚處熔化完畢，確定管壁厚處的壁厚；K為系數(shù)，取決于反應管(5)材料的物性參數(shù)和鐵水的溫度。
2、 一種生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應包的球化處理方法，包括如下 (1)、球化劑鈍化鎂裝入反應管將球化劑鈍化鎂裝入反應管(5 )，裝入量為鐵水量的0. 2 ~ 0.26%,每隔30mm加入硅鐵粉，加入量為20 30g，反應管(5) 兩端用耐火泥封口，隨后放入烘箱烘烤60 - 90min，烘烤溫度 為100 120。C;硅鐵粉中硅的質量百分含量為55~75%,其余為鐵，顆粒 直徑為1~2咖;(2) 、反應管裝入球化反應包將步驟(1)裝入鈍化鎂的反應管(5)裝入球化反應包底部凸 臺(4)的凹槽中，3小透氣孔(51、 52、 53)的位置朝上，反應 管(5)與凹槽之間的空隙部分用耐火泥填入；(3) 、球化處理反應步驟(2)結束后將反應包預熱至250 ~40(TC，當反應包預熱到預定溫度時，加入孕育劑硅鐵，然后向包內注入溫度為 1480 150(TC的鐵水，注入鐵水量為總量的70°/。，待包內鐵水 表面無明顯火焰，鐵水與球化劑反應結東，去渣并向反應包內 第二次注入鐵水，注入鐵水量為總量的30%,最后加入孕育劑 硅鐵粉，即完成生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應；其中孕育劑硅鐵中的硅質量百分比為55~75%，其余為鐵， 顆粒直徑5 ~ 10mm;孕育劑硅鐵的加入量為鐵水總量的0. 48%;孕育劑硅鐵粉中的硅質量百分比為55~75%，其余為鐵，顆 粒直徑為1 ~2mm;孕育劑硅鐵粉的加入量為鐵水總量的0. 32%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化處理反應包及其球化處理方法，屬鑄造領域。反應包，由包體、包壁、可旋轉的釣鉤組成，釣鉤與包體通過螺栓連接，其特征在于包體底部有帶凹槽的凸臺，凸臺位于包底中心的一側，凹槽內放置反應管，反應管管壁上設有三個小透氣孔，三個透氣孔在一條直線上。當反應管內充填球化劑后，在鐵水熱作用下，反應管中管壁最薄處開始熔化，隨著管壁逐漸熔化，球化劑依次進入鐵水，使球化反應過程在可控條件下進行。又由于采用鈍化鎂作為球化劑，推遲鎂與鐵水的反應時間，延長鎂蒸氣與鐵水的接觸時間，提高鐵水吸收率，增強鎂球化效果。
文檔編號B22D41/00GK101579732SQ20091005379
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權日2009年6月25日
發(fā)明者潘嘉祺 申請人:上海應用技術學院