球墨铸铁的一关键环节--球化处理工艺(热加工行业论坛)PPT课件下载推荐.ppt

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冲入法工艺则由于其简便易行的特点很快在国内得到推广应用并沿用至今。

随着社会的发展人们对材料的要求愈来愈高，球铁铸件要向“精、强、秀、特”方向发展。

在国内随着改革开放的深入，铸造生产进入市场经济，人们愈来愈迫求生产的低成本。

至此，稀土镁合金球化剂和冲入法工艺的一些不足引起了人们的重视.继此,转包法转包法、盖包法盖包法和包芯喂线法包芯喂线法在我国先后得到了推广和应用.现在我就生产中常见的球化处理方法作个简要介绍:

（一）压力加镁法

（二）冲入法（三）转包法（四）盖包法（五）包芯线喂线法

（一）压力加镁法压力加镁法是五十外代就已经开始釆用的一种球化处理方法,它的基本原理是,当物体周围介质的压力增加时,该物质的沸腾温度相应提高,例如,当铁液表面的压力达到0.9MPa时,镁的沸腾温度提高到1400左右,若使球化处理温度略高于该温度,则镁在铁液中刚刚气化,产生一定的翻腾,有利于镁的吸收,同时减少了气化烧损,因而可以有效提高镁的吸收率.对加镁处理环境施加压力有两种方法:

外压式外压式和自建压力式自建压力式.早期使用的外压式压力加镁法外压式压力加镁法.是将盛满铁液的铁液包放置在具有活动密闭盖的处理室中,压紧密封盖,然后通入压缩空气或氮气,当处理室内的压力达到预定压力时,将装在密封盖上部的气缸带动着加镁的钟罩向下运动,迅速下沉到铁液的下半部,镁开始在压力下与铁液反应,反应约1.52.0min,然后提起钟罩,以适当的速度降低处理室内的压力,打开密封盖,吊出铁液.另一种是利用镁蒸气在铁液包中自建压力自建压力的方法,球化处理时,通过钟罩把纯镁加入密封铁液包下部,镁在包内立即气化,迅速产生大量的镁蒸气.此蒸气通过铁液时,一部分被铁液吸收,另一部分逸出并迅速在包内上部间隙建立起与铁液温度相应的饱和蒸气压（一般0.60.8MPa）.这时镁就不再因沸腾汽化而损失了.自建压力加镁包结构图自建压力加镁包结构图压力加镁法的优点优点是,使用纯镁进行球化处理,镁的吸收率高,可达7080;

处理过程中的劳动环境较好.缺点缺点是,高备费用比较高;

操作复杂,严格;

处理时间长铁液降温多;

因此需要较高的出炉温度.球化处理时压力大,容易发生工伤事故.

（二）冲入法冲入法是目前应用最为广泛的球化处理方法,冲入法使用的球化处理包有平底式,凹坑式和堤坝式三种,其结构如图1所示.图图11冲入法铁液包的几种形式冲入法铁液包的几种形式用平底包处理铁液时用平底包处理铁液时,对铁液包没有特殊的要求对铁液包没有特殊的要求,方法方法最为简单最为简单.但球化处理时但球化处理时,球化剂最容易上浮球化剂最容易上浮,镁无素气镁无素气化烧损严重化烧损严重,镁的吸收率最低镁的吸收率最低,约为约为2030.2030.堤坝式和凹坑式是最为常用的球化处理包堤坝式和凹坑式是最为常用的球化处理包,堤坝堤坝（凹凹坑坑）内的面积和坝高内的面积和坝高（凹坑深凹坑深）由处理满包铁液时所需要由处理满包铁液时所需要的球化剂及覆盖材料的量而定的球化剂及覆盖材料的量而定,由于球化剂能够得到一由于球化剂能够得到一定的紧实定的紧实,球化剂起爆时间和反应速度得到适当控制球化剂起爆时间和反应速度得到适当控制,因因而镁的吸收率显著高于平底包法而镁的吸收率显著高于平底包法,镁的吸收率一般为镁的吸收率一般为3050.3050.为了提高球化效果为了提高球化效果,通常可以从以下几个方面进行改通常可以从以下几个方面进行改进进,1）1）提高铁液包高度和直径比值提高铁液包高度和直径比值,建议达到建议达到1.82.01.82.02）降低球化剂中的含镁量,釆用低镁合金球化剂,合金主要用来减缓铁液和镁之间反应的激烈程度以及镁蒸气的挥发速率;

3）选择合理的铁液温度和覆盖剂量.冲入法只能釆用合金球化剂,而不能釆用纯镁球化剂,这是因为合金球化剂比纯镁球化剂的沸点有明显提高,不会发生危险的爆炸和铁液飞溅现象.该工艺要保证铁液中残留适当含量的镁和稀土元素,并且使二者有合适的比例,这是保证球化的必要条件.冲入法球化处理前冲入法球化处理前,就将球化处理包预热到暗红色就将球化处理包预热到暗红色,预热的目的是减少铁液热量损失预热的目的是减少铁液热量损失.并且防止覆盖剂并且防止覆盖剂下桩实较紧的合金粘结在包底下桩实较紧的合金粘结在包底.球化处理时球化处理时,将球化将球化合金堆放在预热的包底合金堆放在预热的包底,上面覆盖硅铁合金上面覆盖硅铁合金,稍加紧稍加紧实实,然后再覆盖无锈铁屑然后再覆盖无锈铁屑,苏打等覆盖剂苏打等覆盖剂,铁液过高铁液过高时时,可盖铁板可盖铁板.这种方法的优点是这种方法的优点是,处理方式和设备简单处理方式和设备简单,容易操容易操作作,在生产中有较大的灵活性在生产中有较大的灵活性,一般可使用含镁量较一般可使用含镁量较低低（10）10）的各种合金球化剂的各种合金球化剂.但是该工艺在球化但是该工艺在球化处理过程中镁光处理过程中镁光,烟尘非常大烟尘非常大,劳动环境差劳动环境差,镁的吸镁的吸收率不太高收率不太高,球化剂消耗量大球化剂消耗量大,球化效果及球铁性能球化效果及球铁性能不太稳定不太稳定.目前应该改进冲入法或换用其它球化处目前应该改进冲入法或换用其它球化处理工艺理工艺.（三）转包法转包法（GF法）是近年来受到广泛注意的一种球化处理方法,其球化处理包如图2所示,该工艺使用纯镁或镁焦作球化剂,适于处理含硫量高的铁液,能使镁的硫化物,硅化物等杂质与铁液很好地分离;

在大气压力下,镁与铁液反应并不十分剧烈;

球化处理时铁液温度降低比较少,使用安全,镁的吸收率可达6080.图图22转包法球化处理过程转包法球化处理过程转包法虽然有很多优点,但其设备费用较高,球化过程中与冲入法相似,也产生较大镁光和烟尘,并且转包内反应室的小孔容易被铁液或熔渣堵塞,清理和保持小孔的尺寸比较麻烦,难于连续处理铁液,虽然最终残留镁量的波动范围比冲入法低,但仍不能令人满意.另外,纯镁的强脱氧作用,使晶核量减少,提高了铁液的收缩敏感度,需要用更大的冒口.（四）盖包法盖包法是英国铸铁研究的协会发明的盖包法是英国铸铁研究的协会发明的,近年来近年来在国外球铁生产中的应用日益增加在国外球铁生产中的应用日益增加.国内外甚至包国内外甚至包括英国、瑞士、意大利、美国等欧美工业发达国括英国、瑞士、意大利、美国等欧美工业发达国家都比较普遍地用盖包法来进行球化处理家都比较普遍地用盖包法来进行球化处理.盖包法球化处理就是在堤坝式铁液包上面盖包法球化处理就是在堤坝式铁液包上面,附附加了一个带有浇口盆、砌有耐火材料内衬的包盖加了一个带有浇口盆、砌有耐火材料内衬的包盖,这样可使外界的气体与包内完全隔离这样可使外界的气体与包内完全隔离,防止镁蒸气防止镁蒸气逸出烧损逸出烧损,同时增大了包内的压力同时增大了包内的压力.使镁的沸点得使镁的沸点得到一定的提高到一定的提高,减少铁液沸腾减少铁液沸腾,其结构如下图其结构如下图:

加盖铁液包示意图加盖铁液包示意图盖包法球化处理时盖包法球化处理时,球化合金的加入与冲入法球化合金的加入与冲入法相同相同,然后将包盖安放在铁液包上然后将包盖安放在铁液包上,并使其周边封并使其周边封好好.出铁时出铁时,将铁液以较大液流注入包盖浇口盆内将铁液以较大液流注入包盖浇口盆内（保证铁液在盆内的高度在保证铁液在盆内的高度在515mm）,515mm）,铁液会通过铁液会通过包盖一侧的注孔包盖一侧的注孔（注孔不得直接对准合金堆放处注孔不得直接对准合金堆放处）流入包内流入包内.这样可使外界的气体与包内完全隔离这样可使外界的气体与包内完全隔离,减少镁的氧化烧损减少镁的氧化烧损,提高镁的吸收率提高镁的吸收率（一般在一般在60656065以上以上）,）,改善劳动环境改善劳动环境.球化反应结束后球化反应结束后,去除包盖去除包盖.盖包法工艺效果与盖包注孔直径选择正确与盖包法工艺效果与盖包注孔直径选择正确与否有着密切关系否有着密切关系.正确的注孔直径可以达到两个目正确的注孔直径可以达到两个目的的:

（1）浇口盆中保持有一定的铁液高度;

（2）铁液全部流入盖包的时间与球化反应时间相同.可按下式计算注孔直径D:

式中D-注孔直径（cm）;

W-处理铁液质量（）;

H-包盖上浇口盆铁液的高度（cm）;

t-铁液流过注孔的时间（s）;

釆用盖包法既保留了冲入法设备简单、容易操作的优点.又克服了冲入法中镁氧化烧损严重、吸收率、低球化剂消耗量大劳动环境差等缺点.多年来人们一直在利用盖包法的优点进行球铁生产,同时也在不断地努力克服工艺在使用中的不足之处:

（1）包盖起吊困难,操作难度大;

（2）在使用冲天炉连续出铁时,铁液重量难以精确量化.盖包法可以大大减少球化剂与空气中氧的接触几率,从而可以减少镁的氧化烧损,提高镁元素的吸收率,能有效提高和稳定球化效果及球铁性能;

减少球化剂的加入量,降低生成本;

减少球化时的闪光和烟尘,降低对环境的污染.由冲入法改为加盖法时,只需在冲入法球化包上添加一个包盖,其它和产结构和原料基本不用做任何调整,符合我国国情,容易在工厂推广.（五）包芯线喂线法该工艺应用于铸铁生产,国外始于上世纪80年代,（主要代替传统的脱硫方式主要代替传统的脱硫方式,对铁液进行深脱硫和在球铁对铁液进行深脱硫和在球铁生产中完成球化及孕育处理生产中完成球化及孕育处理,目前世界工业达国家对在铸铁件生目前世界工业达国家对在铸铁件生产中应用研究包芯线喂线技术普遍开始予以重视产中应用研究包芯线喂线技术普遍开始予以重视）而国内将该技术应用于球铁的生产趋同步较晚,处于研制和开发联合阶段,需要进行大量的工艺试验和生产应用考核,加之该工艺生产成本较高,喂丝设备不过关等原因,没有被广泛釆用.用包芯线喂线法生产球铁件,简单来说就是用喂丝机将包有球化合金的包芯丝直接插到铁液中,来生产球铁,一般釆用加盖包的方法,即包芯线通过盖在铁液包上面的包盖导入孔喂入铁液.其装置示意图如下图:

喂丝机可以预置喂丝速度、喂丝时间、喂丝长度等参数,整个球化处理过程可以完全自动化.进行球化处理时,用喂丝机将高镁合金包芯线连续不断地插入到加盖包内铁液的中下部,由于铁液高度的压力作用和包盖隔断空气的有效流动,加之合金包芯线是以一定的速度连续少量加入,这样,即可避免镁蒸气的瞬间大量爆发,保证高镁合金的安全加入,又可避免镁元素的大量逸出和烧损,提高镁在铁液中的吸收率.1、铁水加镁喂线处理技术的特点

（1）反应区域内的镁蒸汽相对集中，镁蒸汽泡的分散度远不如冲入法（或称三明治法）和盖包法处理时镁蒸汽泡的分散度，因此，镁蒸汽泡会在反应区域内迅速长大并聚集，并快速逸出，因此，反应强度较大，镁在铁水中的有效率较低；

（2）含镁包芯线在穿过高温铁水时，包芯线内部外层或近外层中的镁由于处理铁水温度的影响达到其汽化温度而产生“过程汽化”现象，由于固态镁变成汽态镁后体积会迅速膨胀，对高温状态下强度很低的钢带形成的张力会迅速使钢带失效，因此，钢带的实际失效时间与钢带的实际熔化时间是有一定差距的，这种差距是与处理铁水的高度、处理铁水的温度、包芯线芯剂的含镁量和包芯线芯剂中镁的形态有很大关系的；

（3）镁蒸汽在包底的聚集程度和逸出数量决定了镁在铁水中的有效率。

根据以上特点，铁水的喂线加镁处理必须保证使镁在处理包底区域反应，并控制镁蒸汽的聚集程度，以控制其逸出数量，从而获得较高的镁在铁水中的有效率。

因此，首先必须选择合适的喂线速度，使镁稳定地在包底区域与铁水进行反应，称之为最佳喂线速度；

同时，要控制在不同温度下单位时间向单位铁水的加入量