專利名稱：球墨鑄鐵球化處理方法
技術領域：
本發明是關于生產球墨鑄鐵的球化處理方法，更具體地說是將球化劑放入球化包中砌筑的球化反應室內進行的沖入包內法的球化處理方法。
背景技術：
在生產球墨鑄鐵件的企業中廣泛采用稀土鎂硅鐵合金作為球化劑。稀土鎂硅鐵合金球化劑是目前國內外用量最大的球化劑，但是在其傳統的生產過程中能耗高，熔損大，環境污染嚴重，傳統球化劑由于鎂的吸收率低，其加入量較大。長期以來，國內外的技術人員對沖入包內法球化處理工藝技術及稀土鎂硅鐵球化劑的生產工藝進行了不懈的努力研究。目前，在以稀土鎂硅鐵為球化劑采用沖入包內法球化處理的生產工藝，當出鐵溫度在1480°C以上，球化處理包在連續使用的紅熱包狀態下，Mg含量在> 8%時，球化反應狀況隨溫度的升高而加劇，出現強烈的鎂光、甚至造成鐵水飛濺，結果是有效元素Mg及RE的吸收率降低，造成經過球化處理的鐵水后期衰退，球化級別下降。傳統的解決辦法是①在熔煉球化劑時加入一定量的SiCa合金提高含Ca量來緩解其爆發反應，增加SiCa合金無疑使生產成本增加并在球化反應結束后產生的渣易留存在鐵水中。②將球化劑中的Mg含量控制在8%左右或< 8%來緩解反應。③在稀土鎂硅鐵球化劑投入鐵水包的堤壩內，在其上覆蓋生鐵屑并打實，也有在包內加入澆冒口、碎鐵塊降低包內鐵水反應溫度。④在包內投入球化劑及孕育硅鐵后，在其上覆蓋珍珠巖聚渣劑或在其上覆蓋鐵板。上述措施雖然對控制鎂合金反應的劇烈狀況有效果，但是反應結束，鐵水降溫較大，鐵水表面浮渣多，球化反應的穩定性受鐵水溫度的影響而變化，有效元素Mg、RE和Si的吸收率波動范圍大；對于沖天爐熔煉的高溫鐵水在球化前的原鐵水含硫量偏高時，只有采取提高球化劑的加入量并增加球化劑中RE及Ca的含量 ，而目前在高溫處理狀況下將球化劑中Mg的含量再增加是很有限的。本人申請的中國發明專利公開號CN101029367A名稱為“球化處理裝置及球化處理工藝”和公開號CN101509084A名稱為“球化劑的生產方法”的兩項專利申請，現均已獲得專利權，解決了沖入包內法球化處理時反應劇烈、有效元素吸收率低的問題，也解決了稀土鎂硅鐵球化劑在熔制過程中反應劇烈、燒損較大、球化劑合金成分偏析的問題。尚需改進的問題:采用球化處理裝置進行球化處理，需利用堤壩式球化處理包的結構，為了將稀土鎂硅鐵球化劑及孕育劑全部投入到堤壩內，堤壩必須有足夠的高度，例如新修砌的IOOOkg球化包的堤壩高度達23cm，堤壩高度的增加使球化劑熔化沸騰反應的爆發點位置提高，不利于有效元素的吸收及鐵水的凈化。控制球化反應的時間需根據觀察處理包的狀況來控制支桿壓頭的位置，要做到無鎂光無煙球化處理所需時間較長。包內的堤壩經球化處理后容易掛渣、損壞，出現這些問題將影響球化處理質量的穩定，同時也增加了修理鐵水包的工作量。2011年10月24日，本人又申請了國際申請號為PCT/CN2011/001762，名稱為“無煙球化處理方法”的發明專利。其特點是采用立柱及定位標尺上的第三螺栓及螺母為轉軸旋轉的壓杠上的轉向軸的第一螺栓聯結支桿壓頭的方式或采用電動機傳動起重設備的鉤頭懸吊具有配重鐵的支桿壓頭的方式，利用支桿壓頭將外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑固定在球化包內，采用沖入包內法處理。其不足之處是固定外襯方形鋼管的整體塊狀稀土鎂硅鐵球化劑需依賴支桿壓頭，不利于采用覆蓋包蓋的球化方式，支桿壓頭的損壞及在高溫球化處理過程中外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑在熔損后移動上浮都會影響球化處理的質量。2012年6月21日及2012年10月8日本人先后申請了 “球化處理方法”及“球化處理的方法”兩項中國發明專利，簡化了固定外襯矩形或方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑的方式，并有效地提高了鎂的吸收率。其不足之處是外襯矩形或方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑的重量是預先制成固定的，在球化處理鐵水重量及鐵水成分變化時調整其加入量不方便。
發明內容
本發明的目的是提供一種球墨鑄鐵球化處理方法，是將球化劑放入到球化包中砌筑的球化反應室內進行的沖入包內法的球化處理方法,解決了沖入包內法球化處理時反應劇烈、有效元素吸收率低的問題，精確控制球化反應時間，提高產品質量、降低生產成本，操作簡便，充分發揮和利用資源，顯著改善球化劑制作過程及使用過程的生產環境。利用中國發明專利公布號CN102851566A名稱為“球化處理的方法”將化學成分為Mg ( 20%、含Si <65%和含ERS 3%的整體稀土鎂硅鐵球化劑注入到方形鋼管內凝固冷卻。如說明書附圖中圖1至圖4所示設置有反應室的球化處理包:在球化包的底部由堤壩頂部第一耐火磚和堤壩頂部第二耐火磚及堤壩頂部第三耐火磚、設置有下反應口及中反應縫隙的堤壩下層耐火磚、堤壩下層第一耐火磚及堤壩下層第二耐火磚砌筑的堤壩，在球化包底中部設置有下反應口及中反應縫隙的堤壩下層耐火磚，其兩端被砌筑的堤壩下層第一耐火磚及堤壩下層第二耐火磚所固定，在設置有下反應口及中反應縫隙的堤壩下層耐火磚上端砌筑有堤壩頂部第一耐火磚，其兩端被堤壩頂部第二耐火磚和堤壩頂部第三耐火磚所固定，堤壩頂部第二耐火磚與比鄰的第二上蓋 耐火磚接觸的部位為其反應室內側下面凸出的臺階形狀，堤壩頂部第三耐火磚與比鄰的第一上蓋耐火磚接觸的部位為其反應室內側下面凸出的臺階形狀，第二上蓋耐火磚與比鄰的堤壩頂部第二耐火磚接觸的部位為其端部上面凸出的臺階形狀與堤壩頂部第二耐火磚反應室內側下面凸出的臺階形狀相吻合，第二上蓋耐火磚與堤壩頂部第二耐火磚的頂面高度相等；第一上蓋耐火磚與比鄰的堤壩頂部第三耐火磚接觸的部位為其端部上面凸出的臺階形狀與堤壩頂部第三耐火磚反應室內側下面凸出的臺階形狀相吻合，第一上蓋耐火磚與堤壩頂部第三耐火磚的頂面高度相等；第一上蓋耐火磚與比鄰的第二耐火磚及第二楔形耐火磚接觸的部位為其下面凸出的臺階形狀，第二耐火磚與比鄰的第一上蓋耐火磚接觸的部位為第二耐火磚端部上面凸出的臺階形狀與第一上蓋耐火磚下面凸出的臺階形狀相吻合，第二耐火磚與比鄰的第一上蓋耐火磚的頂面高度相等；第二上蓋耐火磚與比鄰的第二耐火磚及第二楔形耐火磚接觸的部位為其下面凸出的臺階形狀，第二耐火磚與比鄰的第二上蓋耐火磚接觸的部位為第二耐火磚端部上面凸出的臺階形狀與第二上蓋耐火磚下面凸出的臺階形狀相吻合，第二耐火磚與比鄰的第二上蓋耐火磚的頂面高度相等；第二扁鋼與第二鐵絲焊接成直角懸掛在第二耐火磚的頂部，將第二楔形耐火磚大平面一端朝下，其小平面的一端朝上，插入第一上蓋耐火磚和第二上蓋耐火磚之間，第二楔形耐火磚的下端與第一上蓋耐火磚和第二上蓋耐火磚之間留有活動間隙，第二楔形耐火磚下端的大平面與第一上蓋耐火磚及第二上蓋耐火磚的底面平齊，第二楔形耐火磚與第二耐火磚之間夾有第二扁鋼，第一扁鋼與第一鐵絲焊接成直角懸掛在堤壩頂部第一耐火磚反應室內側的頂部，將第一楔形耐火磚小平面一端朝下，其大平面的一端朝上，插入第二楔形耐火磚和堤壩頂部第一耐火磚之間，第一楔形耐火磚與堤壩頂部第一耐火磚之間夾有第一扁鋼，第一楔形耐火磚與第一上蓋耐火磚及第二上蓋耐火磚之間均留上下貫通的上反應縫隙，在球化包的反應室中設置有半環狀耐火磚，半環狀耐火磚與堤壩頂部第二耐火磚及堤壩頂部第三耐火磚砌筑在一起，第三上蓋耐火磚比鄰第二上蓋耐火磚砌筑在堤壩頂部第二耐火磚和半環狀耐火磚之上，第四上蓋耐火磚比鄰第一上蓋耐火磚砌筑在堤壩頂部第三耐火磚和半環狀耐火磚之上，半環狀耐火磚的頂面低于堤壩頂部第三耐火磚反應室內側下面凸出的臺階形狀的頂部高度，半環狀耐火磚的頂面低于堤壩頂部第二耐火磚反應室內側下面凸出的臺階形狀的頂部高度；堤壩頂部第一耐火磚和堤壩頂部第二耐火磚及堤壩頂部第三耐火磚頂部高度平齊，上述砌筑的反應室中除第一楔形耐火磚和第二楔形耐火磚之外其它的耐火磚均為固定砌筑，將修筑好的球化處理包烘干后用于球化處理。根據理論計算及實際測量得知以方形鋼管100X 1OOmm其壁厚為4.5mm長度為230mm時，內置整體稀土鎂硅鐵球化劑含Mgl5%、含REl %、Si54%，其外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑重量為8.70kg，外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑的比重為3.78克/cm3，無外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑的比重為2.97克/cm3，鐵水比重以7克/cm3計算，處理1OOOkg鐵水時加入外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑的上浮力為:23X10X10 = 2300 (cm3)，2300X (7-3.78) = 7.4 (kg)。無外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑的上浮力為:23X9.1X9.1 = 1904.63 (cm3)，1904.63X (7-2.97) = 7.676 (kg)。上述兩種球化劑在球化反應時所產生的上浮力隨著球化反應時間的增加其體積逐漸減少，上浮力也減少，鐵水沖入球化包內后，首先從球化包內設置的下反應口及中反應縫隙進入反應室，當沖入鐵水的高度超過反應室頂部球化反應開始后，上反應縫隙、中反應縫隙及下反應口控制了球化反應的狀態及鐵水進出入反應室的通道，外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑可以有效的控制球化反應的時間，對于無外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑改變其體積尺寸的大小并配合適量的硅鐵孕育劑采用上述球化處理方法也可以控制球化反應時間。根據上述的球化處理方法，為了進一步提高稀土元素的利用率，設計并制作了在外襯矩形鋼管的整體鎂硅鐵球化劑內部置有外襯方形鋼管的鑭鈰稀土金屬，外襯矩形鋼管的整體鎂硅鐵球化劑與外襯方形鋼管的鑭鈰稀土金屬其合金外露開口的方向相同，以焊接的方式將外襯方形鋼管的鑭鈰稀土金屬與容納整體鎂硅鐵球化劑的復合外襯矩形鋼管聯結在一起，將熔制好的鎂硅鐵球化劑合金液注入到復合外襯矩形鋼管內凝固冷卻。為了加速球化劑合金液的冷卻，在沖入球化劑合金液的組合排列的矩形鋼管之間增設冷卻鐵并設置球化劑合金液上蓋鐵板，減少球化劑的化學成分偏析及熔損；鐵水沖入球化包，球化反應開始后，在整個球化反應過程的最后小于50%的反應時間內，外襯方形鋼管的鑭鈰稀土金屬開始參與球化反應，有效補充所需的稀土元素含量。根據上述的球化處理方法，采用在整體鎂硅鐵球化劑內部置有外襯方形鋼管的鑭鈰稀土金屬的方式，在整體鎂硅鐵球化劑內部置有外襯方形鋼管的稀土元素含量< 33%的整體稀土鎂硅鐵合金，外襯矩形鋼管的整體鎂硅鐵球化劑與外襯方形鋼管的稀土元素含量(33%的整體稀土鎂硅鐵臺金其合金外露開口的方向相同，以焊接的方式將外襯方形鋼管的稀土元素含量<33%的整體稀土鎂硅鐵合金與容納整體鎂硅鐵球化劑的復合外襯矩形鋼管聯結在一起，將熔制好的鎂硅鐵球化劑合金液注入到復合外襯矩形鋼管內凝固冷卻，在沖入球化劑合金液的組合排列的矩形鋼管之間增設冷卻鐵并設置球化劑合金液上蓋鐵板；鐵水沖入球化包，球化反應開始后，在整個球化反應過程的最后小于50%的反應時間內，外襯方形鋼管的稀土元素含量< 33%的整體稀土鎂娃鐵合金開始參與球化反應,有效補充所需的稀土元素含量。根據上述的球化處理方法，采用礦熱爐冶煉的硅鐵合金液一步法生產或電爐二次重熔法生產的稀土鎂硅鐵球化劑合金液澆注到開口朝上組合排列的矩形鋼管或方形鋼管中，或將上述合金液澆注到由冷卻鐵為間隔的四個側面、澆注成無外襯鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑，由于外襯鋼管的整體球化劑或無外襯鋼管的整體球化劑之間均增設冷卻鐵并設置球化劑合金液上蓋鐵板的原因，加速了球化劑合金液的冷卻凝固，減少了球化劑的化學成分偏析。其球化處理步驟如下:a、將外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑放入到球化包的反應室中，將硅鐵孕育劑投入反應室，將第一扁鋼與第一鐵絲焊接的組合件懸掛在堤壩頂部第一耐火磚反應室內側的頂部，將第二扁鋼與第二鐵絲焊接的組合件懸掛在第二耐火磚的頂部，將第二楔形耐火磚比鄰第二耐火磚、第二楔形耐火磚的大平面一端朝下，其小平面的一端朝上，插入第一上蓋耐火磚和第二上蓋耐火磚之間，將第一楔形耐火磚小平面一端朝下，其大平面的一端朝上，插入第二楔形耐火磚和堤壩頂部第一耐火磚之間攤緊；b、鐵水沖入球化包進行球化反應；C、球化反應結束后將浮起的第一楔形耐火磚及第二楔形耐火磚取出；d、扒渣后采用加入量0.1%粒度彡5mm成分為Mg3-6%、REl-2%、40-50% Si的復
合孕育劑覆蓋鐵水。由于上述結構的球化反應室設計合理，取消外襯鋼管含Mg ( 20%、含Si ( 65%和含ER ( 3%的整體稀土鎂硅鐵球化劑仍能夠理想地控制球化反應狀態，使球化劑的加入量進一步降低。上述結構的球化包在球化處理及澆注過程中設置覆蓋包蓋，可進一步降低有效元素的逃逸及溫降。本發明的有益效果:由于整體稀土鎂硅鐵球化劑被限制在球化包的反應室中，球化反應時產生的鎂蒸氣由預留的下反應口、中反應縫隙、上反應縫隙向外擴散，解決了整體稀土鎂硅鐵球化劑熔損后移動上浮的問題，解決了沖入包內法球化處理時反應劇烈鐵水飛濺、有效元素吸收率低的問題。當被處理鐵水的化學成分及被處理鐵水重量變化時可隨時調整球化劑的加入量。能夠精確控制球化反應時間，在沖入的鐵水溫度波動< 100°c的情況下，球化反應時間上下偏差小于5秒鐘。以傳統的含Mg8%、含RE5%和含Si41%的球化劑同無外襯鋼管含Mgl5%、含 RE1%和含Si54%的整體球化劑相比，即采用一步法生產或電爐二次重熔法生產的無外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑同傳統的稀土鎂硅鐵球化劑作對比，其球化處理生產成本可以降低50 %，在球化處理時整體稀土鎂硅鐵球化劑加入重量可以比傳統球化劑降低60% ;經試驗證明，新工藝球化處理溫度由1450°C 1588°C之間變化時，其外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑加入量不變，球化反應時間基本不變，對球化結果無影響，克服了傳統工藝球化處理時，隨著球化溫度的升高需增加球化劑的加入量的問題；改善了球化劑制作過程及使用過程的生產環境。球化處理及澆注過程中鐵水降溫少并對防止鎂的損失和逃逸造成的球化衰退產生了顯著效果，有效元素Mg、RE和Si的吸收率高，對于稀土元素RE含量在2 8%的傳統稀土鎂硅鐵球化劑，采用本工藝，其稀土元素RE的用量可以降低50 76 %。
:圖1是外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑裝入砌筑有反應室球化包的剖視圖。圖2是外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑裝入砌筑有反應室球化包的俯視圖。圖3是未砌筑第三上蓋耐火磚和第四上蓋耐火磚,未封閉加料口處的第一楔形耐火磚和第二楔形耐火磚，砌筑有反應室的球化包的俯視圖。圖4是砌筑有反應室的球化包A-A方向的剖視圖。附圖標記說明:1為球化包，2為外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑，3為第一楔形耐火磚，4為第二楔形耐火磚，5為堤壩頂部第一耐火磚，6為第二耐火磚，7為設置有下反應口及中反應縫隙的堤壩下層耐火磚，8為第一上蓋耐火磚,9為第二上蓋耐火磚，10為堤壩頂部第二耐火磚，11為堤壩頂部第三耐火磚，12為第一扁鋼，13為第二扁鋼，14為半環狀耐火磚，15為第三上蓋耐火磚，16為第四上蓋耐火磚，17為堤壩下層第一耐火磚，18為堤壩下層第二耐火磚，19為第一鐵絲,20為第二鐵絲,21為中反應縫隙,22為下反應口。
具體實施方式
:結合附圖對本發明的實施作進一步的說明:以第一楔形耐火磚3及第二楔形耐火磚4封閉反應室的加料口，上反應縫隙的面積< (上反應縫隙的面積+中反應縫隙的面積+下反應口的面積)的20%，采用設置的中反應縫隙21及下反應口 22來控制稀土鎂硅鐵球化劑的反應狀況是提高球化劑吸收率的關鍵；第一楔形耐火磚3、第二楔形耐火磚4、堤壩頂部第一耐火磚5、第二耐火磚6、堤壩下層第一耐火磚17、堤壩下層第二耐火18均為市場上現有的耐火磚；設置有下反應口及中反應縫隙的堤壩下層耐火磚7、第一上蓋耐火磚8、第二上蓋耐火磚9、堤壩頂部第二耐火磚10、堤壩頂部第三耐火磚11、第三上蓋耐火磚15及第四上蓋耐火磚16是將現有的耐火磚用石材切割機將其按要求切割制成，半環狀耐火磚14采用薄片耐火磚砌筑而成。上述異型耐火磚也可以委托耐火材料廠直接制作。上述的球化處理方法，也可以采用矩形鋼管為整體稀土鎂硅鐵球化劑的外襯管置換方形鋼管。對于球化處理后鐵水含硫較低、澆注時間較短時，在球化反應結束扒渣后取消復合孕育劑覆蓋鐵水。對于球化處理后鐵水含硫較低時，在球化反應結束扒渣后取消上述的復合孕育劑進行覆蓋鐵水；采用僅加入處理鐵水重量0.2%粒度< 5_的硅鋇孕育劑進行覆蓋鐵水。
根據上述的球化處理方法，對于球化處理的鐵水量> 10噸時，采用在球化包底部中心砌筑兩道堤壩，稀土鎂硅鐵球化劑及硅鐵孕育劑放置在兩道堤壩之間，在兩道堤壩反應室內側的頂部砌筑有固定的堤壩上蓋板，兩道堤壩之間預留加料口，推緊楔形耐火磚封閉加料口，活動的楔形耐火磚和固定的堤壩上蓋板之間夾有扁鋼、鐵絲，在兩道堤壩的下側多處均設置有下反應口及中反應縫隙的堤壩下層耐火磚；鐵水沖入球化包后，高溫氣化的鎂蒸汽由鐵水包底的中心部位沿水平方向分布均勻地向外噴射，活動的楔形耐火磚及堤壩上蓋板之間留有的間隙也參與反應。根據上述的球化處理方法，對于球化處理鐵水量> 10噸時，也可采用在球化包底部砌筑二個具有下反應口及中反應縫隙相對的均具有以推緊楔形耐火磚及扁鋼封閉反應室加料口的結構，兩個反應室的反應口之間的距離 >包底半徑，在兩個反應室的下側多處均設置有下反應口及中反應縫隙的堤壩下層耐火磚；鐵水沖入球化包后，高溫氣化的鎂蒸汽由鐵水包底的兩端沿水平方向分布均勻地向中心部位噴射，活動的楔形耐火磚及堤壩上蓋板之間留有的間隙也參與反應。根據上述的球化處理方法，對于球化前原鐵水成分中反球化元素較低時，可采用以無RE成分的Mg ( 20%、含Si ( 70%的鎂硅鐵球化劑置換整體稀土鎂硅鐵球化劑進行球化處理。實施例1:在冷風沖天爐熔煉條件下進行，采用附圖所示的具有外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑2裝入反應室中，被第一楔形耐火磚3及第二楔形耐火磚4封閉加料口固定在鐵水包底的方式進行球化處理，每包處理鐵水重量為1000kg，紅熱包連續運轉使用，出鐵槽鐵水溫度為1490°C，原鐵水含硫量0.062%，不包括外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑含Mgl5%、含RE2%和含Si58%，其投入包括外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑2的重量占被處理鐵水重量的1.l%,72SiFe孕育劑包內加入0.4%，在球化反應時不覆蓋鐵屑和珍珠巖，球化反應結束扒渣后二次復合孕育劑的加入量為0.10%，球化反應時間2分35秒，全部反應過程為均勻噴射狀反應，無鎂光鐵水沸騰反應，球化反應結束后16分30秒取樣，球化級別2級。實施例2:在中頻電爐熔煉條件下進行，采用無外襯鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑裝入反應室中，被第一楔形耐火磚3及第二楔形耐火磚4封閉加料口固定在鐵水包底的方式進行球化處理，每包處理鐵水重量為1000kg，電爐出鐵水溫度為1588°C，原鐵水含硫量0.025 %，不包括外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑含Mgl4.5 %、含REl %和含Si58 %，其加入的整體稀土鎂硅鐵球化劑的重量占被處理鐵水重量的0.55 %，包內加入
0.35% 72SiFe孕育劑，球化反應結束扒渣后采用粒度< 5_的硅鋇孕育劑進行覆蓋鐵水其加入量為0.2%，在不覆蓋鐵屑和珍珠巖的情況下 ，球化反應時間在I分25秒，全部反應過程為均勻噴射狀反應，球化反應平穩，無鐵水飛濺，球化反應結束后鐵水含硫量0.008%，含鎂量0.048%，球化反應結束12分鐘取樣，球化級別2級。
權利要求
1.一種關于生產球墨鑄鐵的球化處理方法，其特征的第一部分是球化劑:將熔制好的含Mg彡20%、含Si彡65%和含RE彡3%的稀土鎂硅鐵球化劑合金液注入到方形鋼管內凝固冷卻，在沖入球化劑合金液的組合排列的方形鋼管之間增設冷卻鐵并設置球化劑合金液上蓋鐵板；其特征的第二部分是在球化包(I)的底部由堤壩頂部第一耐火磚(5)和堤壩頂部第二耐火磚(10)及堤壩頂部第三耐火磚(11)、設置有下反應口及中反應縫隙的堤壩下層耐火磚(7)、堤壩下層第一耐火磚(17)及堤壩下層第二耐火磚(18)砌筑的堤壩，在球化包底中部設置有下反應口及中反應縫隙的堤壩下層耐火磚(7)，其兩端被砌筑的堤壩下層第一耐火磚(17)及堤壩下層第二耐火磚(18)所固定，在設置有下反應口及中反應縫隙的堤壩下層耐火磚(7)上端砌筑有堤壩頂部第一耐火磚(5)，其兩端被堤壩頂部第二耐火磚(10)和堤壩頂部第三耐火磚(11)所固定，堤壩頂部第二耐火磚(10)與比鄰的第二上蓋耐火磚(9)接觸的部位為其反應室內側下面凸出的臺階形狀，堤壩頂部第三耐火磚(11)與比鄰的第一上蓋耐火磚(8)接觸的部位為其反應室內側下面凸出的臺階形狀，第二上蓋耐火磚(9)與比鄰的堤壩頂部第二耐火磚(10)接觸的部位為其端部上面凸出的臺階形狀與堤壩頂部第二耐火磚(10)反應室內側下面凸出的臺階形狀相吻合，第二上蓋耐火磚(9)與堤壩頂部第二耐火磚(10)的頂面高度相等；第一上蓋耐火磚(8)與比鄰的堤壩頂部第三耐火磚(11)接觸的部位為其端部上面凸出的臺階形狀與堤壩頂部第三耐火磚(11)反應室內側下面凸出的臺階形狀相吻合，第一上蓋耐火磚(8)與堤壩頂部第三耐火磚(11)的頂面高度相等；第一上蓋耐火磚(8)與比鄰的第二耐火磚(6)及第二楔形耐火磚(4)接觸的部位為其下面凸出的臺階形狀，第二耐火磚￠)與比鄰的第一上蓋耐火磚(8)接觸的部位為第二耐火磚(6)端部上面凸出的臺階形狀與第一上蓋耐火磚(8)下面凸出的臺階形狀相吻合，第二耐火磚(6)與比鄰的第一上蓋耐火磚(8)的頂面高度相等；第二上蓋耐火磚(9)與比鄰的第二耐火磚(6)及第二楔形耐火磚(4)接觸的部位為其下面凸出的臺階形狀，第二耐火磚(6)與比鄰的第二上蓋耐火磚(9)接觸的部位為第二耐火磚(6)端部上面凸出的臺階形狀與第二上蓋耐火磚(9)下面凸出的臺階形狀相吻合，第二耐火磚(6)與比鄰的第二上蓋耐火磚(9)的頂面高度相等；第二扁鋼(13)與第二鐵絲(20)焊接成直角懸掛在第二耐火磚￠)的頂部，將第二楔形耐火磚(4)大平面一端朝下，其小平面的一端朝上，插入第一上蓋耐火磚(8)和第二上蓋耐火磚(9)之間，第二楔形耐火磚(4)的下端與第一上蓋耐火磚(8)和第二上蓋耐火磚(9)之間留有活動間隙，第二楔形耐火磚(4)下端的大平面與第一上蓋耐火磚(8)及第二上蓋耐火磚(9)的底面平齊，第二楔形耐火磚(4)與第二耐火磚(6)之間夾有第二扁鋼(13)，第一扁鋼(12)與第一鐵絲(19)焊接成直角懸掛在堤壩頂部第一耐火磚(5)反應室內側的頂部，將第一楔形耐火磚(3)小平面一端朝下，其大平面的一端朝上，插入第二楔形耐火磚(4)和堤壩頂部第一耐火磚(5)之間，第一楔形耐火磚(3)與堤壩頂部第一耐火磚(5)之間夾有第一扁鋼(12)，第一楔形耐火磚(3)與第一上蓋耐火磚(8)及第二上蓋耐火磚(9)之間均留有上下貫通的上反應縫隙，在球化包(I)的反應室中設置有半環狀耐火磚(14)，半環狀耐火磚(14)與堤壩頂部第二耐火磚(10)及堤壩頂部第三耐火磚(11)砌筑在一起，第三上蓋耐火磚(15)比鄰第二上蓋耐火磚(9)砌筑在堤壩頂部第二耐火磚(10)和半環狀耐火磚(14)之上，第四上蓋耐火磚(16)比鄰第一上蓋耐火磚(8)砌筑在堤壩頂部第三耐火磚(11)和半環狀耐火磚(14)之上，半環狀耐火磚(14)的頂面低于堤壩頂部第三耐火磚(11)反 應室內側下面凸出的臺階形狀的頂部高度，半環狀耐火磚(14)的頂面低于堤壩頂部第二耐火磚(10)反應室內側下面凸出的臺階形狀的頂部高度；堤壩頂部第一耐火磚(5)和堤壩頂部第二耐火磚(10)及堤壩頂部第三耐火磚(11)頂部高度平齊，上述砌筑的反應室中除第一楔形耐火磚(3)和第二楔形耐火磚(4)之外其它的耐火磚均為固定砌筑，將修筑好的球化處理包烘干后用于球化處理； 其球化處理步驟如下: a、將外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑(2)放入到球化包(I)的反應室中，將硅鐵孕育劑投入反應室，將第一扁鋼(12)與第一鐵絲(19)焊接的組合件懸掛在堤壩頂部第一耐火磚(5)反應室內側的頂部，將第二扁鋼(13)與第二鐵絲(20)焊接的組合件懸掛在第二耐火磚￠)的頂部， 將第二楔形耐火磚(4)比鄰第二耐火磚￠)、第二楔形耐火磚(4)的大平面一端朝下，其小平面的一端朝上，插入第一上蓋耐火磚(8)和第二上蓋耐火磚(9)之間，將第一楔形耐火磚(3)小平面一端朝下，其大平面的一端朝上，插入第二楔形耐火磚(4)和堤壩頂部第一耐火磚(5)之間推緊； b、鐵水沖入球化包(I)進行球化反應； C、球化反應結束后將浮起的第一楔形耐火磚(3)及第二楔形耐火磚(4)取出； d、扒渣后采用加入量0.1%粒度彡5mm成分為Mg3-6%、REl-2%、40-50% Si的復合孕育劑覆蓋鐵水。
2.根據權利要求1所述的球化處理方法，其特征是采用礦熱爐冶煉的硅鐵合金液一步法生產或電爐二次重熔法生產的稀土鎂硅鐵球化劑合金液澆注到方形鋼管中。
3.根據權利要求1所述的球化處理方法，其特征是以矩形鋼管為整體稀土鎂硅鐵球化劑的外襯管置換方形鋼管。
4.根據權利要求1所述的球化處理方法，其特征是以無外襯鋼管的MgS20%、含Si ( 65%和含ER ( 3%的整體稀土鎂硅鐵球化劑置換外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑進行球化處理。
5.根據權利要求1、2、3、4所述的球化處理方法，其特征是在外襯方形或矩形鋼管的整體鎂硅鐵球化劑內部置有外襯方形鋼管的鑭鈰稀土金屬，外襯方形或矩形鋼管的整體鎂硅鐵球化劑與外襯方形鋼管的鑭鈰稀土金屬其合金外露開口的方向相同，以焊接的方式將外襯方形鋼管的鑭鈰稀土金屬與容納整體鎂硅鐵球化劑的復合外襯方形或矩形鋼管聯結在一起，將熔制好的鎂硅鐵球化劑合金液注入到復合外襯方形或矩形鋼管內凝固冷卻；在沖入球化劑合金液的組合排列的方形或矩形鋼管之間增設冷卻鐵并沒置球化劑合金液上蓋鐵板；鐵水沖入球化包，球化反應開始后，在整個球化反應過程的最后小于50%的反應時間內，外襯方形鋼管的鑭鋪稀土金屬開始參與球化反應，有效補充所需的稀土元素含量。
6.根據權利要求1、2、3、4所述的球化處理方法，其特征是在外襯方形或矩形鋼管的整體鎂硅鐵球化劑內部置有外襯方形鋼管的稀土元素含量< 33%的整體稀土鎂硅鐵合金，夕卜襯方形或矩形鋼管的整體鎂硅鐵球化劑與外襯方形鋼管的稀土元素含量< 33%的整體稀土鎂硅鐵合金其合金外露開口的方向相同，以焊接的方式將外襯方形鋼管的稀土元素含量<33%的整體稀土鎂硅鐵合金與容納整體鎂硅鐵球化劑的復合外襯方形或矩形鋼管聯結在一起，將熔制好的鎂硅鐵球化劑合金液注入到復合外襯方形或矩形鋼管內凝固冷卻，在沖入球化劑合金液的組合排列的方形或矩形鋼管之間增設冷卻鐵并設置球化劑合金液上蓋鐵板；鐵水沖入球化包，球化反應開始后，在整個球化反應過程的最后小于50 %的反應時間內，外襯方形鋼管的稀土元素含量< 33 %的整體稀土鎂娃鐵合金開始參與球化反應，有效補充所需的稀土元素含量。
7.根據權利要求1、2、3、4所述的球化處理方法，其特征是采用礦熱爐冶煉的硅鐵合金液一步法生產或電爐二次重熔法生產的稀土鎂硅鐵球化劑合金液澆注到開口朝上組合排列的矩形鋼管或方形鋼管中，或將上述合金液澆注到由冷卻鐵為間隔的四個側面、澆注成無外襯鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑，由于外襯鋼管的整體球化劑或無外襯鋼管的整體球化劑之間均增設冷卻鐵并設置球化劑合金液上蓋鐵板的原因，加速了球化劑合金液的冷卻凝固，減少了球化劑的化學成分偏析。
8.根據權利要求1、2、3、4所述的球化處理方法，其特征是對于球化處理的鐵水量>10噸時，采用在球化包底部中心砌筑兩道堤壩，稀土鎂硅鐵球化劑及硅鐵孕育劑放置在兩道堤壩之間，在兩道堤壩反應室內側的頂部砌筑有固定的堤壩上蓋板，兩道堤壩之間預留加料口，推緊楔形耐火磚封閉加料口，活動的楔形耐火磚和固定的堤壩上蓋板之間夾有扁鋼、鐵絲，在兩道堤壩的下側多處均設置有下反應口及中反應縫隙的堤壩下層耐火磚；鐵水沖入球化包后，高溫氣化的鎂蒸汽由鐵水包底的中心部位沿水平方向分布均勻地向外噴射，活動的楔形耐火磚及堤壩上蓋板之間留有的間隙也參與反應。
9.根據權利要求1、2、3、4所述的球化處理方法，其特征是對于球化處理鐵水量>10噸時，采用在球化包底部砌筑二個具有下反應口及中反應縫隙相對的、均具有以推緊楔形耐火磚及扁鋼封閉反應室加料口的結構，兩個反應室的下反應口之間的距離 >包底半徑，在兩個反應室的下側多 處均設置有下反應口及中反應縫隙的堤壩下層耐火磚；鐵水沖入球化包后，高溫氣化的鎂蒸汽由鐵水包底的兩端沿水平方向分布均勻地向中心部位噴射，活動的楔形耐火磚及堤壩上蓋板之間留有的間隙也參與反應。
10.根據權利要求1、2、3、4所述的球化處理方法，其特征是以無RE成分的含MgS 20%、含Si ( 70%的鎂硅鐵球化劑置換整體稀土鎂硅鐵球化劑進行球化處理。
全文摘要
本發明涉及一種生產球墨鑄鐵的球化處理方法。將熔制好的含Mg≤20％、含Si≤65％和含RE≤3％的整體稀土鎂硅鐵球化劑放入到球化包中砌筑的球化反應室內進行的沖入包內法的球化處理方法，其球化劑加入量僅為被處理鐵水重量的0.4～8％，控制球化反應的時間精確，在球化處理過程及澆注過程鐵水降溫少，球化處理后Mg、RE和Si的吸收率高，球化反應結束15分鐘后不出現球化衰退，改善了球化劑制作過程及使用過程的生產環境，顯著降低生產成本并提高產品質量。與稀土元素RE含量在2～8％的傳統稀土鎂硅鐵球化劑比較，采用本工藝進行球化處理實現了稀土元素RE的用量降低50～75％。
文檔編號C21C1/10GK103146870SQ20131006687
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月4日 優先權日2013年3月4日
發明者劉年路, 劉昌晨 申請人:天津市萬路科技有限公司, 劉年路, 劉昌晨