蠕墨鑄鐵的蠕化處理裝置制造方法
【專利摘要】一種蠕墨鑄鐵的蠕化處理裝置，其特征是利用方形鋼管在其內部的中部置有占各種合金總重量15～40％的含RE15～50％的蠕化劑，與其比鄰的二端置有含Mg12～16％、Si54～65％、Ca<3％的鐵水處理劑；先將方形鋼管內所需的鐵水處理劑合金總重量50％的粉狀鐵水處理劑材料機械攪拌混合均勻后，采用壓力機壓實到方形鋼管的一端，將占方形鋼管內各種合金總重量15～40％的蠕化劑塊狀合金放置方形鋼管內被壓力機壓實的粉狀鐵水處理劑上部，在其上端的剩余空間將其剩余總重量50％的粉狀鐵水處理劑放置到方形鋼管內并用壓力機壓實后就獲得了所需要的蠕化劑；配合蠕化處理裝置，采用沖入包內法進行蠕化處理。
【專利說明】蠕墨鑄鐵的蠕化處理裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型是關于蠕墨鑄鐵蠕化處理裝置。具體地說是在二端開口的方形鋼管內，其二端開口部位置有鐵水處理劑，在其中間部位置有低鎂稀土硅鐵的整體蠕化劑，配合蠕化處理裝置采用沖入包內法進行的蠕化處理。
【背景技術】
[0002]含有蠕蟲狀石墨的鑄鐵作為正式的工程材料來研究和應用，我國與外國同期開始，而投入工業(yè)應用則早于國外，對蠕鐵的研究、生產和應用水平處于國際先進。大多數的工廠均采用沖天爐熔煉而不經過預處理來生產蠕鐵件的，為保證蠕鐵件的蠕化率，蠕化劑中RE含量較高，有的達到了 RE含量15?35% ;在蠕化處理時，有效元素RE首先被用于凈化鐵水，其真正的蠕化作用在處理過程的后期才開始。稀土資源已列為我國的戰(zhàn)略資源，必須減少其開采量并合理地使用。
[0003] 申請人:在2013年3月4日申請了中國發(fā)明專利“蠕墨鑄鐵蠕化劑的生產及其應用”，利用在蠕化處理包中修筑的蠕化反應室，將整體蠕化劑放入到蠕化反應室中，依靠楔形磚及扁鋼封閉蠕化反應室的加料口，整體蠕化劑被限制在球化包的反應室中，蠕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，解決了沖入包內法蠕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。其不足之處是在生產現場的蠕化劑加料以及封閉加料口的操作工序較繁瑣，當反應室加料口處掛渣后影響后續(xù)的操作，不適合用于大批量的連續(xù)生產。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種新型蠕化劑，配合蠕化處理裝置解決沖入包內法蠕化處理時RE等有效元素吸收率低的問題，降低RE的用量，實現精確控制蠕化反應時間、穩(wěn)定提高產品質量、降低生產成本、充分發(fā)揮和利用資源。
[0005]為實現上述目的，利用方形鋼管在其內部的中部置有占各種合金總重量15?40%的含Mg2?5%、RE15?50%、Si55?65%、CaL 5?5%、All?5%的蠕化劑，與其比鄰的二端置有含Mgl2?16%、Si54?65%、Ca〈3%被壓力機壓實的粉狀鐵水處理劑。
[0006]其制作方法為:利用方形鋼管在其內部的中部置有占各種合金總重量15?40%的含Mg2?5%、RE15?50%、Si55?65%、CaL 5?5%、All?5%的蠕化劑，與其比鄰的二端置有含Mgl2?16%、Si54?65%、Ca〈3%的鐵水處理劑；鐵水處理劑制作方法是將成分為含Mgl2?16%、Si54?余為鐵熔制成的合金破碎成粉狀，將方形鋼管內所需的粉狀鐵水處理劑總重量的50%采用壓力機壓實到方形鋼管的一端，將占方形鋼管內各種合金總重量15?40%的成分為Mg2?5%、RE15?50%、Si55?65%、Cal.5?5%> All?5%的蠕化劑塊狀合金放置在方形鋼管內被壓力機壓實的粉狀鐵水處理劑上部，在其上端的剩余空間將其剩余50%的粉狀鐵水處理劑放置到方形鋼管內并用壓力機壓實后就獲得了兩端部分為被壓力機壓實的無RE的鐵水處理劑中間部分是蠕化劑的外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵蠕化劑；新型的整體蠕化劑在鐵水沖入鐵水包后，在反應過程的前期是由成分為:含Mgl2?16%、5154?65%、0&〈3%的鐵水處理劑參與反應，達到了凈化鐵水的效果，使被處理的鐵水含硫量降到0.03%以下；此時中間部分的蠕化劑開始參與反應，使RE元素被充分利用吸收。由于外襯方形鋼管的作用，保證了分階段的反應過程，被處理鐵水溫度的變化不影響整個處理反應時間。
[0007]如說明書附圖中圖1至圖3所示砌筑有反應室的鐵水處理包:在鐵水處理包的底砌筑有左垂直面擋板及右垂直面擋板，在左垂直面擋板及右垂直面擋板的頂部水平砌筑有半圓狀反應室上蓋板；在反應室的垂直面設置有一個或多個反應室加料口，反應室加料口的開口方向面對球化包包嘴所在的位置，在其中一個加料口的上端開設有減壓槽，減壓槽的上端與半圓狀反應室上蓋板平齊，左垂直面擋板及右垂直面擋板的外側垂直面同半圓狀反應室上蓋板的垂直面平齊，將修筑好的鐵水處理包烘干后用于蠕化處理。一種蠕墨鑄鐵的蠕化處理裝置，其特征的第一部分是外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵蠕化劑:在方形鋼管內部的中部置有蠕化劑，與其比鄰的二端置有不含稀土的鐵水處理劑，采用壓力機將其壓實成為一個整體；其特征的第二部分是鐵水處理包:其特征的第二部分是在鐵水處理包的底部砌筑有左垂直面擋板及右垂直面擋板，在左垂直面擋板及右垂直面擋板的頂部水平砌筑有半圓狀反應室上蓋板；在反應室的垂直面設置有一個或多個反應室加料口，反應室加料口的開口方向面對球化包包嘴所在的位置，在其中一個反應室加料口的上端開設有減壓槽，減壓槽的上端與半圓狀反應室上蓋板平齊，左垂直面擋板及右垂直面擋板的外側垂直面同半圓狀反應室上蓋板的垂直面平齊；將修筑好的鐵水處理包烘干后用于蠕化處理。
[0008]根據理論計算及實際測量得知以方形鋼管100X IOOmm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IOOOkg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:
[0009]23 X 10 X 10=2300 (cm3), 2300 X (7-3.78) =7.4 (kg)。
[0010]無外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵球化劑的上浮力為:
[0011]23X9.1X9.1=1904.63 (cm3), 1904.63 X (7-2.97) =7.676 (kg)。
[0012]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。
[0013]利用上述鐵水處理包的反應室結構，防止了鐵水反應時蠕化劑容易漂浮的現象，因此上述蠕化劑本身的比重可以比傳統的蠕化劑的比重低，選擇合適的鎂硅比即可以增加蠕化劑的熔點又大幅度的提高了蠕化劑中的含鎂量，除硅鐵本身帶入的含Fe量之外，并不需要額外加入廢鋼，所以上述蠕化劑中蠕化處理反應的有效元素Mg、Si及RE的總含量較聞。
[0014]利用上述鐵水處理包的反應室結構將所需加入重量的蠕化劑先投入反應室，再將72硅鐵孕育劑放置在反應室；由于蠕化劑被放置在反應室內、反應室加料口及減壓槽是沖入包內鐵水的唯一通道，反應室加料口處堆積的72硅鐵孕育劑進一步阻礙了鐵水進入反應室；所以在進入鐵水處理包的鐵水超過反應室蓋板頂面一定高度后鐵水反應才正式開始。除反應室加料口及減壓槽之外，高溫鐵水的進入和反應時產生的高壓鎂蒸氣的噴射沒有其它對流交換的途徑，反應室中的硅鐵孕育劑在反應時被逐步熔化增加了反應室內金屬液的含硅量；反應室的結構設計起到了減壓倉的作用，實現了鐵水反應時產生的高壓鎂蒸氣在減壓倉中降壓后再釋放的作用；上述因素的組合對平抑蠕化劑反應時的劇烈反應、提高鎂及RE的吸收率起到了關鍵作用；反應室加料口及減壓槽的設置有效的控制了鐵水反應的狀態(tài)，迫使鐵水反應時產生的鎂蒸氣沿球化包底部水平方向擴散，反應室垂直面的檔板有效的防止了鐵水反應時蠕化劑容易漂浮的現象，上述有利因素顯著的提高了鎂及RE的吸收率。
[0015]外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵蠕化劑可以有效的控制蠕化反應的時間。 [0016]利用上述鐵水處理包的反應室結構，為了提高稀土元素的利用率，利用外襯方形鋼管，將鑭鈰稀土金屬或稀土元素含量< 50%的稀土硅鐵放置在外襯方形鋼管的中部，外襯方形鋼管兩端的鎂硅合金粉被壓力機壓實，選擇將鑭鈰稀土金屬或稀土元素含量< 50%的稀土鎂硅鐵放置在外襯方形鋼管的中部、外襯方形鋼管兩端的鎂硅合金粉被壓力機壓實的方式在反應室內加入稀土元素，并配合將無外襯鋼管、無RE成分的含Mg < 20%、含Si ( 70%的鎂硅鐵合金加入反應室內進行鐵水處理；鐵水沖入鐵水處理包(I)的反應室，鐵水反應開始后，在整個鐵水反應過程的最后小于50 %的反應時間內，外襯方形鋼管中的鑭鈰稀土金屬或稀土元素含量< 50%的稀土鎂硅鐵合金開始參與蠕化反應，有效補充所需的稀土元素含量。
[0017]利用上述鐵水處理包的反應室結構，蠕化處理步驟如下:
[0018]a、將外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵蠕化劑放入到鐵水處理包的反應室中；
[0019]b、將娃鐵孕育劑投入到鐵水處理包的反應室內，娃鐵孕育劑堆積在反應室加料口處；
[0020]C、鐵水沖入鐵水處理包進行蠕化反應；
[0021]d、鐵水反應結束后扒渣，采用加入量0.1%粒度≤5mm成分為Mg3-6%、REl-2%,40-50% Si的復合孕育劑覆蓋鐵水。
[0022]如上所述的具有反應室結構的鐵水處理包，為減少經處理后的鐵水降溫及防止有效元素的逃逸，在鐵水處理包上端加設覆蓋包蓋。
[0023]本實用新型的有益效果:解決了傳統蠕化劑沖入包內法蠕化處理時RE元素消耗多的問題，新型蠕化劑比傳統蠕化劑吸收率高，其處理鐵水的加入量可以降低30% -40%,RE元素的用量可以降低50 %，實現了蠕化處理鐵水成本顯著降低，由于其精確控制了其反應時間和反應狀態(tài)，對提聞廣品質量起到了積極作用。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0024]圖1是外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵蠕化劑裝入砌筑有反應室的鐵水包的剖視圖。
[0025]圖2是外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵蠕化劑裝入砌筑有反應室的鐵水包的俯視圖。
[0026]圖3是外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵蠕化劑裝入砌筑有反應室的鐵水包的A-A方向的剖視圖。
[0027]附圖標記說明:I為鐵水處理包,2為左垂直面擋板，3為及右垂直面擋板，4為半圓狀反應室上蓋板，5為反應室加料口，6為減壓槽,7為鐵水處理包包嘴,8為外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵蠕化劑。
【具體實施方式】
[0028]上述的蠕墨鑄鐵的蠕化處理方法中無外襯鋼管、無RE成分的含Mg≤20 %、含Si ( 70%的鎂硅鐵合金的生產方法是采用采用礦熱爐冶煉的硅鐵合金液一步法生產鎂硅鐵合金液或電爐二次重熔法生產鎂硅鐵合金液的方式生產上述規(guī)格的無外襯鋼管的整體鎂硅鐵合金，將鎂硅鐵合金液澆注到由冷卻鐵為間隔其四個側面的模型中，待合金液凝固、冷卻后就獲得了所需重量的無外襯鋼管的整體鎂硅鐵合金；在其模型上方設置有合金液上蓋板，在鎂娃鐵合金液燒注時，有效限制了鎂娃鐵合金液上表面的外露面積，在燒注完后用上蓋壓鐵將外露的鎂硅鐵合金液封閉，鎂硅鐵合金液在封閉狀態(tài)下迅速冷卻凝固，減少了鎂硅鐵合金的化學成分偏析。
[0029]上述的蠕墨鑄鐵的蠕化處理裝置，將所需重量的外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵蠕化劑8放入到反應室中的方式:①可以將鐵水處理包I旋轉90度角、將反應室加料口 5朝上，用長柄加料工具將上述球化劑順利的加入鐵水處理包I的反應室中；②鐵水處理包I不旋轉，采用專用的夾具及工具將上述球化劑放置到鐵水處理包I的反應室中。
[0030]上述的蠕墨鑄鐵的蠕化處理裝置，鐵水處理包I反應室的左垂直面擋板2、右垂直面擋板3和半圓狀反應室上蓋板4采用粘土耐火磚修筑，在高溫鐵水球化處理時可以連續(xù)球化處理三十五個包次以上，由于反應室設計合理，在經過鐵水處理后反應室內潔凈無掛渣。委托耐火材料工廠將左垂直面擋板2、右垂直面擋板3和半圓狀反應室上蓋板4合并為一體加工成所需要形狀尺寸的耐火磚，也可以將左垂直面擋板2、右垂直面擋板3和半圓狀反應室上蓋板4分別加工制作成所需要形狀尺寸的耐火磚；選擇粘土磚、高硅磚、高鎂磚的耐火材料制作左垂直面擋板2、 右垂直面擋板3和半圓狀反應室上蓋板4的組合體；或選擇粘土磚、高硅磚、高鎂磚的耐火材料分別制作左垂直面擋板2、右垂直面擋板3和半圓狀反應室上蓋板4。
[0031]對于被處理鐵水溫度大于1480°C，鐵水包為連續(xù)處理的紅熱包狀態(tài)時，外襯方形鋼管內的鐵水處理劑成分為:含鎂量取下限值，含硅量取上限值，鈣含量取上限值，可有效地控制鐵水反應的狀況，對于生產鑄件的澆注溫度較低時，其含鎂量取上限值，含硅量及含鈣量取下限值。
[0032]為了確保每一個壓力加壓緊實外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵蠕化劑的成分均勻無波動，采用每一個獨立的外襯方形鋼管內的蠕化劑單獨配料后再進行機械均勻混合，混合后采用100噸或360噸壓力機分批壓實。保證同一規(guī)格外襯方形鋼管的蠕化劑化學成分相同，無偏析。外襯方形鋼管的壁厚選擇在2~4_就可以滿足鐵水處理的需要。
[0033]由于75硅鐵的熔點是1300°C，72硅鐵的熔點是1280°C，65硅鐵的熔點是1250°C，50硅鐵的熔點是1220°C，因此，選擇同外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵蠕化劑8的熔點接近的硅鐵投入反應室作為孕育劑，可以有效的降低鐵水反應時產生的鎂蒸氣的壓力；選擇低熔點的外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵蠕化劑8進行鐵水處理時，在反應室內投入50硅鐵作為孕育劑更適宜。
[0034]上述的蠕化處理裝置，采用矩形鋼管為整體稀土鎂硅鐵蠕化劑的外襯管置換方形鋼管。
【權利要求】
1.一種蠕墨鑄鐵的蠕化處理裝置，其特征的第一部分是外襯方形鋼管的整體稀土鎂硅鐵蠕化劑(8):在方形鋼管內部的中部置有蠕化劑，與其比鄰的二端置有不含稀土的鐵水處理劑，采用壓力機將其壓實成為一個整體；其特征的第二部分是鐵水處理包:其特征的第二部分是在鐵水處理包(I)的底部砌筑有左垂直面擋板(2)及右垂直面擋板(3)，在左垂直面擋板(2)及右垂直面擋板(3)的頂部水平砌筑有半圓狀反應室上蓋板(4);在反應室的垂直面設置有一個或多個反應室加料口(5)，反應室加料口(5)的開口方向面對球化包包嘴(7)所在的位置，在其中一個反應室加料口(5)的上端開設有減壓槽(6)，減壓槽(6)的上端與半圓狀反應室上蓋板(4)平齊，左垂直面擋板(2)及右垂直面擋板(3)的外側垂直面同半圓狀反應室上蓋板(4)的垂直面平齊；將修筑好的鐵水處理包(I)烘干后用于蠕化處理。
2.根據權利要求1所述蠕墨鑄鐵的蠕化處理裝置，其特征是將球化處理包(I)反應室的左垂直面擋板(2)、右垂直面擋板(3)和半圓狀反應室上蓋板(4)合并為一體加工成所需要形狀尺寸的粘土耐火磚。
3.根據權利要求1所述蠕墨鑄鐵的蠕化處理裝置，其特征是采用粘土耐火磚的耐火材料分別制作左垂直面擋板(2)、右垂直面擋板(3)和半圓狀反應室上蓋板(4)。
4.根據權利要求1所述蠕墨鑄鐵的蠕化處理裝置，其特征是以矩形鋼管為整體稀土鎂硅鐵蠕化劑的外襯管置換方形鋼管。
【文檔編號】B22D1/00GK203526485SQ201320552144
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權日:2013年9月6日
【發(fā)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