发明是关于生产球墨铸铁的球化处理方法， 更具体地说是将球化剂放入球化处理 包中砌筑的球化反应室内进行的冲入包内法的 球化处理方法。

背 ¾技术

在生产球墨铸铁件的企业中广泛¾用稀土镁硅� ��合金作为球化剂。 稀土镁硅铁合金 球化剂是目前国内外用量最大的球化剂， 但是在其传统的生产过程中能耗高， 熔损大， 环境污染严重， 传统球化剂由于镁的吸收率低， 其加入量较大。 期以来， 国内外的技 术人员对冲入包内法球化处理工艺技术及稀上 镁硅铁球化剂的生产工艺进行了不懈的努 力¾幵究。

目前 > 在以稀上镁硅铁为球化剂¾川冲入包内法球化� ��理的生产工艺， ¾出铁温度 庄 1 rc以上， 球化处理包在连续使用的红热包状态下， Mg 量在 8%时， 球化 应状 ：兄随温度的升高而加剧， 出现强烈的铰光， 甚至造成恢水 溅， 结果是有'效元素 Mg及 RE 的吸收率降低， 造成经过球化处理的铁水后期衰退， 化级别 F降。 传统的解决办法是 在烙炼球化剂时加入- -定纖:的 SiCd合金提高 II来缓解其爆发反应， 增加 SiCd.合 金无疑使生产成本增加并在球化反应结柬后？ 产生的渣易留存在铁水中。 ②将球化剂中的 Mg含量控制在 8%左右或 8%来缓解反应。 （③在稀 镁硅铁球化剂投入铁水包的堤坝内， 在其上覆盖生：铁屑并打实， 也有在包内加入浇冒「！、 碎铁块降低包内铁水反应温 / 。 (4) 在包内投入球化剂及孕育硅铁后， 在其』:a盖:珍珠岩聚渣剂或在其上覆盖铁板。 1.述措 施虽然对控制镁合金反应的剧烈状况有效果， 但是 15应结束， 铁水降温较大， 铁水表面 浮渣多， 球化反应的稳定性受铁水温度的影响而变化， 有效元素 Mg、 RE和 S .i.的吸收率 波动范围大； 对于沖天炉熔炼的高温铁水在球化前的原铁水 含硫量偏高时， 只有采取提 球化剂的加入量并增加球化剂中 RE及 Ca.的含量， 而 EJ前在高温处理状况下将 化剂 * Mg的含量再增加是很有限的。

在生产球墨铸铁件的企业中， 产生的回炉料比例较多并含硅量较高时， 需使用含硅 量较低的球化剂。 传统的低硅球化刑含硅量为 5 10%左右， 在球化处理时， 低硅 K化剂 的加入量为全部球化剂加入量的 1/3左右， 余量为 硅量为 4( 41%的稀土镁硅铁合金， ^部采用低硅球化剂时， 在出铁温度大 Τ- 1480Γ的红热包投料处理时， 出现铁水飞溅的 现象, 传统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理结 ¾ 的稳定。

申请人在 2013年 3月 4日申请了中国发明 利公布号 CN103146870A名称为 '球墨 涛铁球化处理方法" 和中国发明专利公布号 CN103146986A名称为 "球墨铸铁低硅. ^化 剂及其应用" 的两项专利申请， 利用在球化包中修筑的球化反应室， 将整体稀土.镁硅铁 球化剂或低硅球化剂放入到球化反应室中， 依靠楔形砖及扁钢封闭球化反应 的加料 i .， 整体稀土镁硅铁球化剂被限制在球化包的反应 室中， 球化反应时产生的铉蒸气由预留的 下反应口、 中反应缝隙、 上反应缝隙向外扩散， 解决了 S体稀上镁硅铁球化剂烙损后移 动上浮的问题， 解决了冲入包内法球化处理时反应剧烈铁水飞 溅、 Π效元素吸收率低的 问题： 当被处理铁水的化学成分及被处理铁水重量变 化时， 可随时调整球化剂的加入量。

¾不足之处是在生产现场的球化剂加科以及� �� W加料 ri的操怍工序较繁琐， 应 加 料口处挂渣后影响后续的操作， 不适 用 Γ大批量的连续生产

发明内容

发明的目的是提供一种操作方便并可连续进行 的球墨锊铁球化处理方法， 是将球 化剂放入到球化包中砌筑的球化反应¾内进行� ��冲入包内法的球化处理方法， 解决了冲 入包内法球化处理时反应剧烈、 有效 素吸收率低的问题， 精确控制球化反应时间， 高产品质量、 降低生产成本， 操作简便， 充分发挥和利用资源， 著改善球化剂制作过 程及使用过 的生产环境。 利用中囯发明 利公布号 CN1.03146870A 称为 "^墨铸 球化处理方法"， 将熔制好的所含元素的重量 0分比为： 含 Mg 20%， 含 7)%和含 :RE 3%的整体稀土镁硅铁球化剂合金液浇注到到 ώ冷却铁为间隔其四个侧 Li的模型 ^; P， 侍合金液凝固， 冷却后就获得了所需 S量的第一种规洛无外衬钢管的整体稀土镁硅� �球 化剂； 如说明书附图 ！ 至附图 3所小砌筑有反应室的球化处理包： 球 处埋包的底部 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水平砌 筑 育半圆状反应室上盖板； 在; 5应室的垂直面设置有 1^ 多1~'^应 加料「1， 反应' 料口的开口方向面对球化包包嘴所在的位置， 在 中 - 如料口的 h端〕 T设 减 E槽， 减压槽的上端与半圆状反应室上」 板 ?F, 左^直 板及 ίϊ垂直面挡板的外侧 同半圆状反 )¾¾ .... ίι盖.板的垂直面平齐； 将修筑好的球化处理包炽干后 jlj ^: :Γ 化处理。

ΐ ίΞ「前已知的各种球化处理方法中， ΐ ¾分为镁合金的球化剂、 包芯线的球化 ^及 纯镁处理的球化剂， 尽管各种球化剂中的含 ίίΐ量不问， 含硅 ¾山 o—:;7o%, 是在^ Η

Ή司的方法球化处理时， 为了保 ¾金相组织及机械性能的要求， 加入适量的砟铁孕育 ¾ 必须的； 因此， 在考核不问的方法进行球化处理 算 i 球化处理费川时， ^ m 本身在球化处理后所带来的增硅因素： 在采用高温铁水球化处理时 , '传统工≥铁水 '化 时剧烈沸腾的反应， 不仅造成 的吸收率 te, i的吸收率也随之降低。利 上述球化处 理包的反应¾结构， 防 1卜:了球化反应时球化剂容易漂浮的现象， 此上.述球化剂本 的 比重可以比传统的稀土:镁硅 ^球化剂的比甫低， 选择 适的镁硅比即可以增加球化剂的 瑢 又大幅度的提高 Γ球化剂中的含镁量， 除硅铁本 带入的含 Fe量之外， 并不需要额 外加入废钢， 所以 J二述球化剂中 化 /5应的有效元素 Mg、 Si及 RE的总含量较高。

利用上述球化处理包的反应室结构将所需加入 重敏的含 Mg 2()% , 含 Si 70% , 含 RE 3%的稀土镁硅铁球化剂先投入反应室， 再将 72硅铁孕育剂放置在反应 由于球化刑 被放置在反应室内、 反应室加料口及减压權是冲入包内铁水的唯一 通道， 反应 加判 Π 处堆枳的 72硅铁孕育剂进 ·· 步阻碍了铁水进入反应 所以在进入 化包的铁水超过反 应¾ 板顶而 -- -定高度后球化反应.: t： E式汗始。 除 应¾加枓 U及减 槽之外， 高 水的进入和反应时产生:的高压镁蒸气的喷射� �有其它对流交换的途径， 雌 ¾ ' 1 '的 ίΐ ί 孕宵刑在反应时被逐. 熔化增 ;了反 ¾内 届液的 ^δΐ ϋ; / 应 的¾构设 W起到了 减压仓的作用， 实现了 ^化反应时产生的高压镁蒸气在减压仓中降压� �再释放的作用； 上述因素的组合对平抑球化剂反应时的剧烈反 应、 提¾镁的吸收率起到了关键作 ffl ; 反 应室加料口及减压槽的&置有效的控制了球� ��反应的状态， 迫使球化反应时产生的镁蒸 气沿球化包底部水平方向扩散， 反应室垂直面的档板有效的防止了球化反应时 球化剂容 ¾漂浮的现象， 上述有利因素显著的提高了镁的吸收率。

根据上述的球化处理方法， 采用矿热炉冶炼的硅铁 金液一步法生产秭七樣 铁球 化剂合金液或电炉二次重熔法生产稀土镁硅铁 球化剂合金液， 将稀土 ^硅铁球化剂 ; k 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^一种规格 所需重量、 无外衬钢管的整体稀 :t镁硅铁球化剂合金， 在模型上方设 S的球化剂合金液 上盖板， 在稀土镁硅铁球化剂合金液浇注时， 有效限制了稀土镁硅饮球化剂合金液上表 面的外露面积， 在浇注完后用上盖压铁将外露的稀 t镁硅铁球化剂合金液封闭， 稀土镁 硅铁球化剂合金液在封闭状态下迅速冷却凝固 ， 减少丫球化剂的化学成分偏析。

根据上述的球化处理方法， 为了进 - · -步提高稀 元素的利用率， 利用外衬方形钢管， 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， 外 方 形钢管两端的镁硅 金粉被压力机压实； 选择将镧铈稀 t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 端的镁硅合金粉被压力机压实的 式在反应室内加入稀土元素， 并配合将无外衬钢管、 ¾ RE成分的含 Mg '$;20%、 S i ^. 70%的镁硅铁球化剂加入反应室内进行球化处理 ； 铁水冲入球化包的反应室， 球化反应幵 始后， 在整个球化反应过枴的嚴后小于 50%的反应时间内， 外衬方形钢管中的镧铈稀 1:金 属或稀土元素含量 50%的稀 i:镁硅铁合金开始参与球化反应， 有效补充所需的稀土元素 量

利用—h述球化处理包的反应室结构， 根据 要选择第二种规格的低硅球化剂进行球 化处理。 低硅球化剂的特征是： 在外衬方形钢管内部各种元素所含的重量百分 比如下， 镁元素是以含 ·硅量为 10-20%余量为镁的镁硅合金粉的方式加入， 其加入量为 12·、15%, 外衬方形钢管内总含硅量为 15〜25%， 含 Ca.l~2%， RE0.5--1%, 余量为 的的粉状 枓及含镁量 5%的稀土镁硅铁合金分层压入， 制成整体球化剂； 外衬方形钢管内压入 的材料是： 含硅量为 1(>-.20%余量为镁的镁硅合金， ¾粒度小于 hmn, 含硅量在 5(>、·60% 的硅铁粉， 其粒度小 imm, 其中的含钙量以硅铁中的含钙量带入或以硅钙 合金的方式 加入， 其粒度小于 lnun, 稀上成分以含镁量 5%的稀土镁硅饮合金的方式加入， 其粒度 ■!> 15mm。 其制作方法是先将外衬方形钢管内所需总 it 50%的含硅量为 1( 20%余量为 饯的镁硅合金粉、 硅铁粉及铁粉按比例机械混合均 ， 采用压力机将其压实在外衬 —形 钢管的 ··端，将小于 5%M 含量的稀土镁硅铁合金放置在中问，再将混合 均匀的另外 50% 的含硅量为 1( 20%的镁硅合金粉、硅铁粉及铁粉混合料装入外 衬方形钢管内用压力机压 实成同外衬方形钢管长度相同的平面。

七述的低硅球化处理方法， 采用外衬矩形钢管置换外衬方形钢管。

刊用上述球化处理包的反应室结构， 根据 要选译第 种规格的无硅球化刑， . 化处理的铁水温度小于 MTOt'时选择无硅球化剂进 ί了的球化处.理， 无硅球化剂是将 H 体金属镁块放置在两端开放的外衬方形钢管内 ， ^方体金属镁块和外衬方形钢管之问被 紧实的耐火 w料所隔离； 将外衬方形钢管及紧实的耐火. M料的长方体金属镁块的无硅球 化剂放置到铁水包反应' 中进行球化处理， 凋整外露佥属镁块的面枳及外衬力' 钢管的 尺寸大小并增加金属镁块的长度、 外衬方形钢管及紧实的耐火 ^料的长度可有效地延 铁水反应的时间。 由多年的试验经验证明上述方法可实现无烟球 化处理。

利用上述球化处理包的反应室 ¾构， 根据盖要选择 h述适宜种类的球化剂， 球化 处理步骤如下'：

a,将所需重量的 ¾外衬钢管的整体稀 i:镁硅铁球化剂或低硅球化剂或无 ^球化剂放 入到球化处理包的反应室中：

应室内，硅铁孕育剂堆枳在反应室加料口处；

_; :i、球化反应结束后扒净浮渣，采用加入 ¾ ¾ (). 粒度 5mm成 为 Mg:3〜 RE.1 - 2%、 S 140 - 50%的复台孕育剂覆 la.铁水。

如上所述的具有反应室结构的球化处理包， 为减少球化处理的铁水降温及防; k有效 素的逃逸 , 在球化处理及浇注过^中 , 在铁水包丄：端加 &覆盖包 _r ¾.。

本发明的有益效果：

由于整体稀 ί:镁硅铁球化剂被限制在球化处理包的反应 ' 中， 球化反应时产生的钗 气[¾预留的反应室加 口及减压槽向外扩散， 解决了整体稀上镁¾铁球化剂熔损后移 动上浮的问题， 解决 Γ冲入包内法球化处理时反应剧烈饮水飞溅, 有效兀素吸收宰低的 : 被处埋铁水的化学成分及被处理 t¾水 ¾ ¾化时， '藝! 'J调整球化剂的加入 I 能够粽确控制球化反应时问， 在冲入的铁水温度波动 < ! ϋ0Γ的情况下、' , 化乂应时间上 下偏差小 ί 5秒钟。以传统的含 MgS%、 RE5%和含 · 的球化剂问无外衬钢管含 Mg 15%,

, 匪和含 S i54%的整休 化剂相比， 即細 步法^产或电炉二次重熔法生广的 外 衬方形钢管的整体稀丄镁硅铁球化剂同传统的 稀土镁硅铁球化剂作对比， 其球化处理的 生产成本可以降低 50%, &球化处理时整休稀上铰硅铁球化剂加入 S量可以比传统球化剂 降低 ½试验证明, 新工艺球化处理温度山 145()Τ? Ί.588τ'之间变化时， 整体稀丄 镁硅铁球化剂加入量小变， 球化^应时间基本不变， 对球化结果 Λ影响; 利用上述具有 反应室结构的球化处理可以进行低硅球化剂或 :€硅± 化剂的球化处理。 L述 化处迚方 法克服了传统 Γ艺 ίΐ化处理时， 随 wW:化温度的升高 ^增加球化^的加入 的 ^题； A 善/球化剂制作过枵及使用过程的生产环埯。 球化处服 ½浇注过 ¾中铁水降温少 ^对防 丄镁的损失和逃逸造成的球化¾退产生 Γ ¾著效果， 效兀素 Mg , RE和 Si.的吸收 对于¾土元 ¾ RE 2〜8%的 统¾ |:镁硅饮^化¾, 采 Ή本工艺， ί難: 素 Ki', 的用量可以降低 ₅₀ ' ^5%。

闲图说明：

3J 剖视图。

图 2 是无外衬方形钢管的整体稀 ±镁硅铁球化剂装入砌筑有反应室的球化处理� ��的 俯视图。

图 3 是无外衬方形钢管的整体稀上镁硅铁球化剂装 入砌筑有反应室的球化处理包的 A A方向剖视图。

附图标记说明： 〗 为球化处理包， 2为左垂直面挡板， 3为及右 直面挡板， 4为' 圆状反应室 .... 盖板， 5为反应室加料口， 6为减压槽， 7为球化包包嘴， 8为无外衬方形 钢管的整体稀土镁硅铁球化剂。

¾体实施方式：

上述的球墨铸铁的球化处理方法， 将所需重量的无外衬方形钢管的整体稀土镁硅 铁 球化剂 8或低硅球化剂或无硅球化剂放入到反应室中� �方式： ①可以将球化处理包 〖旋 转 90度角、 将反应室加料口 5朝上， 用 柄加料 L具将上述球化剂顺利的加入球化处理 包 1 的反应室中； ②球化处理包 1不旋转， 采用专用的夹具及工具将 1:述球化剂放置到 球化处理包 .1的反应室中。

上述的球墨铸铁的球化处理方法 球化处理包【反应室的左垂直面挡板 2、 右 Φ直面 板 3和 圆状反应室上盖.板 4采用粘上耐火砖修筑， 在高温铁水球化处理时可以连续 球化处理三十五个包次以上， 由 反应室设汁合理， 在经过球化处理后反应 内^^ Ji 碰。 委托耐火材料工 /—将左垂直面挡板 2、 右垂直面挡板 3 和半圆状反应室匕盖板 4 合并为 体加工成所需要形状尺寸的耐火砖， 也可以将左垂直面挡板 2、 右垂直面 ΰ板 3 和半圆状反应室上盖板 4 分别加工制作成所需要形状尺寸的耐火^ ; 选择粘上砖、 ¾硅 砖、 高镁砖的耐火材料制作左垂直面挡扳 2、 右垂直面挡板 3 和半圆状反应室上 板 4 的组合体； 或选择粘土砖、 高硅砖、 高镁砖的耐火 w料分别制作左垂 a面挡板 2、 右:薩 面挡板 3和半圆状反应室上盖板 4。

对于上述的球墨铸铁的球化处理方法中第二种 规格的低硅球化剂， 低硅球化¾的外 衬方形钢管屮的含镁量 5%的稀土饯 ¾铁合金的 RE 量为 〖5 50%。

对于上述的球墨铸铁的球化处理方法中第二种 规格的低¾球化剂， 为了确保每 · t 压力加压紧实的整体低硅球化剂的成分均勻无 波动， 詹每 -个独 的外衬方形钢管内 球化剂单独配料后再进行机械均匀混合， 混含后 : 用 100吨或 60吨 JR力机分批压实。 ¾证同- 规格外衬方形钢管的低硅球化剂化学成分相同 ， 无偏析。 外衬方形钢管的壁厚 选择在 2〜4mm就可以满足球化处理的需要。

由于 75硅铁的熔点是 1300Ό , 72硅铁的熔点是 1.280'C , 05硅跌的熔点是 1250Ό , 50硅铁的熔点是 1220 , 因此， 选择同： λ外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化剂 δ的熔 点接近的硅铁投入反应室作为孕育剂， 可以有效的降低球化反应时产 的饺蒸气的压力； 选择低硅球化剂或 硅球化剂进行球化处埋时， 在反应室内投入 50硅铁作为孕育剂更适 根据上述的球化处理方法， 对于球化前原铁水成分中反球化兀素较低时， 以 无外衬钢管、 无 R£成分的含 Mg '≤20% , 含 S i 70%的镁硅铁球化剂置换无外衬钢管的整 体稀土镁硅铁球化剂 8进行球化处理。

裉据上述的球化处理方法， 对 j ^: 球化处理后铁水含硫较低、 侥注时间较短时， 在球 化反应结束扒渣后取消复合孕育剂覆盖铁水:� � 改变后球化处理歩骤中的 d、 球化反应结 柬后扒净浮渣。

根据上述的球化处理方法， 对 球化处瑰后铁水含硫较低时， 在球化反应结泶扒渣 后取消上述的复合孕育剂进行禝^铁水； 采用仅加入处理铁水 g s 0.2%粒度 5mm的^ 钡孕育剂进行覆盖.铁水。

实施例 1 _: 在冷风冲天炉熔炼条件下进行，采 ffl附图所示球化处理包 1的反应室结构， 先将无外衬方形钢管的整体稀上镁硅铁球化剂 装入球化处理包的反应室加枓口中， 再将 72硅铁孕育剂放置到反应室内， 每包处理铁水 S量为 1000kg, 红热包连续运转使用， 出 铁槽铁水温度为 1490 , 原铁水 硫量 0.062%， 无外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球化 剂含 Mgl4.5%、 含 RE1.3%和含 Si63.25%, 其投入无外衬方形钢管的整体稀土镁硅铁球 化剂的重量占被处理铁水重量的 0.8%, 反应室内 72Sff _e 孕育剂加入量 0.8%, ίΐ球化反 应时包内不覆盖铁屑和珍珠岩， 球化反应结束扒渣后二次复 孕育剂的加入量为 0.10%, 球化反应时间 2分 35秒， 全部反应过程为均勻喷射状反应， 无镁光铁水沸腾反应； 球化 反应结束后 16分 30秒取样，球化级别 2级，楔型试块的试验数据：抗拉强度为 568N/mm2, 延伸率 12.5%， 硬度 HB230。

实施例 2: 在中频电炉熔炼条件下进行 ·， ¾用附图所示球化处理包 1.的反应室结构， 采用无外衬钢管的整体稀土镁硅铁球化剂装入 球化包的反应室中， 每包处理铁水重量为 1000kg, 电炉出铁水温度为 1588T〕， 原铁水含硫量 0.025%, 无外衬方形钢管的整体稀土 镁硅铁球化剂含 Mg】 4.5%、 含 RE1%和含 Si58%， 加入的无外衬方形钢管盩体稀上镁硅 铁球化剂的重量 被处理铁水 ¾*的 0.50%, 反应室内加入 0.8%的 72SiFe孕宵剂， 球化 反应结束扒渣后采用粒度《S5mm的硅钡孕育剂� �行覆盖铁水其加入量为 0.15%,在不覆盖 铁屑和珍珠岩的情况下， 球化反应时间在 1分 25秒， 全部反应过程为均勻喷射状 ^应， 球化反应平稳， 无铁水飞溅， 球化反应结束后铁水 硫量 0.008%, ^镁量 0.048%， ^化 反应结束 12分钟取样， 球化级别 2级。

实施例 3: 在中频电炉熔炼条件 F进行， 采用附图所示球化处理包 1的反应室结构， 处理铁水 917Kg， 1483 "C出铁球化处理， 球化包的反应室中加入无外衬方形钢管的整体 球 化剂含 ¾ 14%、 RE1%和含 Si63.5%, 加入的无外衬方形钢管整体稀土镁硅铁球化剂 的 重量占被处理铁水重量的 0. 48%-. 反应室内加入 0.8%的 72SiFc孕育剂， 其粒度 ¾; 25薩 球化反应的总反应时间为 K)l秒， 在反应 30秒之后为无烟沸腾反应， 断面尺寸为 25mm X SOmrri的三角试块冷却至黑色浇 , 白口宽度 2- -3國、 顶部凹陷明显， Mg的吸收率高 _u