专利名称：生产球墨铸铁时防镁烧损、漂浮的球化工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种球墨铸铁的生产工艺，特别是涉及一种球墨铸铁生产过程中防止球化剂中有效元素镁烧损、漂浮的球化工艺。
背景技术：
球墨铸铁是一种机械性能非常优良的铸铁材料，但在铁水熔炼过程中要获得球墨铸铁必须在铁水中加入球化剂，使铁水中的石墨球化。球化的级别越高，即球状石墨数量越多，大小形状越均匀规则，则球墨铸铁的性能越好。生产中，由于各种因素的影响，存在球墨铸铁球化级别不高，球化不均匀、不稳定，球化衰退等现象。铁水中阻碍石墨球化的主要因素是氧、硫等活性元素，氧、硫对石墨生长成球状有干扰作用，如果采用高纯度铁碳合金或真空处理，都能得到球墨铸铁。由于我国的铁矿和煤矿一般都是高硫矿，故生铁和焦碳含硫都较高，同时出于成本的考虑，不可能采用高纯度铁碳合金或真空处理来生产球墨铸铁。
我国一般都采用稀土镁合金来进行球墨铸铁的生产，当球化剂加入铁水，首先镁与铁水中的氧、硫反应，使铁水中的氧、硫含量降低，为石墨的球化提供必要条件，同时，铁水中必须留有足够的球化元素镁，以防止空气中的氧和铁液上渣层中的硫重新进入铁液，使铁液中的硫、氧增加引起球化衰退。
因此，在球化过程中，如何保证球化剂快速进入铁液中消除活性元素，并有足够的残留量是生产合格球墨铸铁的关键。
在目前的球化处理工艺中，一般是将球化剂置于球化处理包的底部，然后将铁水冲入处理包，与球化剂混合。
但这种工艺存在如下缺点当铁水与球化剂接触时，球化剂中低熔点金属特别是镁在铁水高温的作用下熔化，由于此时有部份球化剂暴露在空气中，导致部份镁燃烧，并且由于镁的比重比铁轻，从而导致部份未及时熔解的镁漂浮在铁液上，最终在空气中烧损。这种工艺为了减少镁的熔解，不得不采用团状球化剂，而团状球化剂在铁液中的熔解，会造成球化剂在铁液中不能均匀分布，在团状球化剂的周围，球化元素形成局部富集区，球化元素的浓度高，其余部分则浓度低，因此，团状球化剂在球化时，其球化是不均匀的。为了保证球化剂进入铁液的均匀性，理论上应该采用粉状球化剂，但在此种工艺下，若采用粉状的球化剂，则绝大部分镁因漂浮在铁液上而又燃烧殆尽。
在铁液成份一定的情况下，所需球化元素的量也是确定的，但在此种工艺下，球化元素镁的烧损是不能确定的，因而在生产过程中，除去铁水中的氧、硫的量是不确定的，因而对球状石墨的生成不能有效控制，因此，当铁水成份、温度、球化剂的用量相同时，不同批次铁水球化的质量是不一样的。由于镁的烧损量不能确定，则球化后残留在铁水中的镁量是不同的，当残留镁量过少时，球墨铸铁又转化为性能极差的低等级灰铁，无法保证球化的可靠性，造成铁水因为球化质量和球化衰退而报废。
因此，要获得质量好，球化级别高，球化不衰退的球墨铸铁，必须具备三个重要条件球化剂与铁水混合过程中，要防止球化剂中的镁燃烧；要防止镁漂浮在铁液上；镁要迅速均匀熔解在铁水中，不能形成局部富集区和局部贫乏区。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产球墨铸铁时球化剂与铁水混合过程中能防止球化剂中的镁燃烧，能防止镁漂浮在铁液上且镁能迅速均匀熔解在铁水中、不会形成局部富集区和局部贫乏区的防镁烧损、漂浮的球化工艺。
为了解决上述技术问题，本发明在生产中是按如下方式实现的一、在球化处理包中通入保护气体并加入球化剂，排除球化剂及其球化处理包中的空气并形成气体保护膜；二、在气体保护膜的防护下，将球化剂加热，并使其中的主要球化元素镁处于熔融状态；三、将铁水加入到球化处理包。
所述的保护为还原性气体或惰性气体，如二氧化碳和氩气等。
用纯镁作球化剂，直接对铁水进行球化处理。
采用上述技术方案的防镁烧损、漂浮的球化工艺，由于镁在二氧化碳等还原性气体或惰性气体的气体保护膜的作用下与空气隔离，因此镁不会燃烧。由于铁液和镁液是两种相溶性好的金属液体，其溶解扩散速度快，镁液很快就均匀分布在铁液中，并与铁液中的氧、硫元素反应，反应后剩下的镁就留在铁液中。由于不存在镁需要先自身熔化，然后再扩散到铁液中的过程，故在球化时，没有镁漂浮在铁液上的现象。本专利最大的意义还在于可以在不需要特殊设备、特殊工艺的情况下，可以用纯镁作球化剂，直接对铁水进行球化，质量好，效果稳定，节约了昂贵的金属资源。本专利是在球化剂加入铁水前对其进行预处理的一种，防止球化剂中有效元素镁被烧损，确保镁均匀分布在铁水中，提高球化的可靠性和均匀性，提高球化级别，避免铁水的报废，并减少球化剂的用量。本专利在提高球墨铸铁质量，节约资源方面具有重大的经济效益。
此工艺与传统工艺在生产实际应用中的情况如下表
采用本专利工艺，比传统工艺节约稀土镁60％左右，节约了昂贵的稀有金属，若在此工艺下采用纯镁作球化剂，则不再需要稀土元素；同时，提高了球化合格率和球化级别，降低了球化衰退的概率，大幅度降低成本，因此，采用本工艺，具有重大的经济效益。
综上所述，本发明是一种在生产球墨铸铁时球化剂与铁水混合过程中能防止球化剂中的镁燃烧，能防止镁漂浮在铁液上且镁能迅速均匀熔解在铁水中、不会形成局部富集区和局部贫乏区且操作方便、性能可靠的防镁烧损、漂浮的球化工艺。
图1是加入球化剂、保护气体和铁水过程示意图；图2是球化工艺过程示意图。
具体实施例方式
参见图1和图2，将球化处理包2预热到800度以上，向球化处理包2底部通入二氧化碳气体3，将空气排除，加入球化剂，在球化剂周围形成二氧化碳气体保护膜，当球化剂中镁完全熔化，形成镁熔液4后，将铁水1加入到球化处理包2，即完成铁水的球化工艺。
向球化处理包2底部也可通入氩气作保护气体。
在不需要特殊设备、特殊工艺的情况下，用纯镁作球化剂，直接对铁水进行球化。
由于镁在二氧化碳等还原性气体或惰性气体的气体保护膜的作用下与空气隔离，因此镁不会燃烧。由于铁液和镁液是两种相溶性好的金属液体，其溶解扩散速度快，镁液很快就均匀分布在铁液中，并与铁液中的氧、硫元素反应，反应后剩下的镁就留在铁液中。由于不存在镁需要先自身熔化，然后再扩散到铁液中的过程，故在球化时，没有镁漂浮在铁液上的现象。本专利最大的意义还在于可以在不需要特殊设备、特殊工艺的情况下，可以用纯镁作球化剂，直接对铁水进行球化，质量好，效果稳定，节约了昂贵的金属资源。
权利要求
1.一种生产球墨铸铁时防镁烧损、漂浮的球化工艺，其特征是一、在球化处理包中通入保护气体并加入球化剂，排除球化剂及其球化处理包中的空气并形成气体保护膜；二、在气体保护膜的防护下，将球化剂加热，并使其中的主要球化元素镁处于熔融状态；三、将铁水加入到球化处理包。
2.根据权利要求1所述的一种生产球墨铸铁时防镁烧损、漂浮的球化工艺，其特征是所述的保护气体为还原性气体或惰性气体，如二氧化碳和氩气等。
3.根据权利要求1或2所述的一种生产球墨铸铁时防镁烧损、漂浮的球化工艺，其特征是用纯镁作球化剂，直接对铁水进行球化处理。
全文摘要
本发明公开了一种生产球墨铸铁时防镁烧损、漂浮的球化工艺，一、在球化处理包中通入保护气体并加入球化剂，排除球化剂及其球化处理包中的空气并形成气体保护膜；二、在气体保护膜的防护下，将球化剂加热，并使其中的主要球化元素镁处于熔融状态；三、将铁水加入到球化处理包。所述的保护气体为还原性气体或惰性气体，如二氧化碳和氩气等。也可用纯镁作球化剂，直接对铁水进行球化处理。本发明是一种在生产球墨铸铁时球化剂与铁水混合过程中能防止球化剂中的镁燃烧，能防止镁漂浮在铁液上且镁能迅速均匀熔解在铁水中、不会形成局部富集区和局部贫乏区且操作方便、性能可靠的防镁烧损、漂浮的球化工艺。
文档编号C22C37/00GK1752255SQ20051003219
公开日2006年3月29日 申请日期2005年9月28日 优先权日2005年9月28日
发明者李华开, 常应祥, 童攀, 王威明 申请人:常应祥