喂丝球化处理技术及应用

1 喂丝球化处理技术及应用喂丝球化处理技术及应用 温平 天津宝利福金属有限公司 300112 摘要 本文介绍了喂丝球化技术在实际生产中的应用 通过对启爆点的测 定及球化要求确定喂丝速度与长度 此工艺球化质量稳定 可靠并受控 关键词 喂丝 脱硫 启爆点 变频调速 喂丝技术广泛应用于冶金炼钢工业中 其以均匀 稳定 连续的方式向高温 钢液中加入比重小 熔点与沸点低 蒸气压高且易氧化之元素 用来脱硫 除 氧 去渣气及合金化 随着此项技术的进步与发展 现正逐步应用于铸铁领域 尤适于球墨 蠕墨及孕育铸铁 本文仅就喂丝球化处理技术做一简述 喂丝球化技术是一种利用自动化喂丝装置 将镁合金包芯线以一定的速度和 长度 连续 均匀地插入到隔断空气有效流动的加盖的铁液处理包底部适当位 置启爆 在适宜的铁液温度及高度压力下进行稳定 受控的球化处理工艺方法 其经济性与球化品质的可靠性及可控性已为愈来愈多的企业所重视 必将成为 我国球铁 蠕铁生产的首选应用技术 1 生产条件 1 1 主要原材料 生铁 Q10 Q12 球铁专用 高碳 低硅 磷 硫 钛 锰适量 废钢 无锈低碳中板或结构钢坯料头 孕育剂 见表一 粒度 3 8mm 1 3ram 0 2 0 6mm 表一 孕育剂规格 商品名SiCaBaAlReFe KC 7069 711 0 1 51 0 2 5 1 0 适量余 镁合金包芯线 见表二 1 芯线要有足够的刚度和强度 粉剂要密实 均匀 充填 表二 包芯线规格 品名成分 铁皮芯料重 g MgReSiMgOAl厚度 mm 直径 mm 重量 g WX 1 25 303 540 44 2 0 50 3813140 230 260 1 2 主要设备 见表三 表三 设备明细 2 1 3 产品特征与技术要求 1 3 1 铸件结构 平均壁厚 10 25ram 最小 4 mm 最大 60ram 单重 0 1 100kg 1 3 2 金相组织 球化级别 1 2 级 球化率 90 碳化物 2 石墨球大小 6 7 级 球数 150 个 mm2 1 3 3 机械性能 执行标准 JIS5502 ASTM A536 ENl563 见表四 2 表四 机械性能规格 实体负荷实验 液压机荷载 6T 10T 气密或耐压实验等 3 2 喂丝准备与处理工艺 2 1 成分设计 根据产品技术条件确定其化学成分 见表五 3 表五 化学成分设置 注 初硅为 1 8 2 2 当要求低温 ak 值时 si 2 8 2 2 脱硫工艺 脱硫包结构见示意图 l 容量为 750kg 为确保球化质量的稳定性应对冲天炉 铁水进行脱硫与精炼处理 1 脱硫包在投入使用前必须彻底检查多孔塞安装结实否 通气顺畅否 氮气 管路联结牢固否 包衬干燥充分否 在过铁水前需用高温火焰烘烤 1 小时以上 尤出铁流道须至红热透彻 2 先接通氮气 调节输出压力并加入适量脱硫剂垫底后再注入第一包高温铁 水 1500 开始连续脱硫处理 注 在过铁口发生堵塞前可用薄皮铁管喷氧助焰疏通之 3 脱硫剂为细粒 1mm 和粗粒 1 3mm 各 50 机械混合 依脱硫目标值调 整加入量 1 2 2 加入方式为机械化连续或人工断续添加 一定要注意充分 扒渣以防回硫 4 为确保脱硫效果 铁水温度不可低于 1450 适宜的氮气压力约 0 2Mpa 以铁水能够翻腾且不溢出脱硫包为准 要随时注意氮气耗用情况适时 调换储气瓶 5 脱硫结束时 由天车吊起脱硫包并尽速倾净包内铁水于中转包内 在此过 程中须始终保持氦气接通状态 至红热多孔塞冷却变黑止 以利其再次使用时 不发生堵塞 2 3 喂丝球化工艺 1 球化处理包结构见示意图 2 容量为 300kg 包高径比为 1 5 2 1 铁液高 径比为 1 2 1 5 1 铁液高径比愈大 则镁吸收率愈高 2 芯线启爆点的测定 在喂丝初始位置记为 0 点 距铁液面约 300mm 当启动喂丝机向处理包铁液 中以一定速度喂人包芯线时开始记时 至镁合金包芯线剧烈启爆止 此段时间 定义为启爆点 单位为秒 适宜的启爆位置在距包底 0 l00mm 处 当处理温 度为 1570 1510 时 笔者实测启爆点为 3 2 3 8 秒 图 1 脱硫包 4 图 2 球化包 3 喂丝速度设置 经实验测得 ZW 一 1C 喂丝机变频调速其频率与速度的线性关系见图 3 当喂 线长度一定时 喂丝速度越快则反应时间越短 定型处理包内定量铁水的深度 一定 其决定包芯线的喂人速度 即保证芯线插入至接近包底不足 l00mm 寸熔 化启爆 铁液包高径比愈大则镁吸收愈充分 若喂丝速度过快则芯线未熔折断 而漂至铁液表面反应 太慢亦导致包底部铁水未球化 图 3 频率与速度的关系 5 4 喂丝长度设置 根据原铁水含硫量及处理后 Mg 残量要求通过实验确定喂线长度 芯线长度耗用参考值见表六 表六 芯线耗用长度 例 处理温度为 1520 1560 原铁水 S 0 02 0 03 处理量为 300Kg 铁液深度为 500mm 目标 Mg 残 0 03 0 06 镁吸收率约 40 则 喂线长度 11 一 12m 由实测启爆点为 3 5 秒 即以 18Hz 12 3m min 的速度 喂线 在距包底约 90ram 处启爆 铁水温度降为 60 90 5 孕育处理 喂丝球化后倒人 150 300kg 浇注包时冲入粒度为 3 8mm 剂量为 0 5 的 孕育剂进行第一次 冲人 孕育 浇注时进行第二次 随流 孕育 粒度为 6 0 2 0 6mm 剂量为 0 1 6 检测 每包处理后的铁水在浇注至最后一型前取金相 光谱 机性等试样进行分析 并逐包标识连续作业 浇注完成的各包铸件至快速金相与光谱分析报告确认合 格后方可混置流转 3 与冲入法比较 1 处理包结构简化 无堤坝或反应室 且无须覆盖剂 2 球化剂 接种剂耗用量少 处理后铁液纯度高 渣量少 温降小 3 喂丝装置为自动化控制 可精确定量控制 Mg 残 球化质量稳定可靠 球 墨数量多且细小 球铁机械性能明显改善 4 直接材料成本减少 5 以上 综合成本降低约 10 5 镁光及烟尘污染大为减轻且易集中处理 4 结论 1 喂丝速度依据铁液温度和高度由实验测定 适宜的启爆点距处理包底部 0 100mm 2 喂丝长度根据原铁水含硫量和镁残量 镁吸收率 来调整 由实验测得镁吸 收率约为 40 当原铁水含硫量为 0 02 0 05 时 需含镁 25 30 包芯线 1 17 1 67 其中铁皮重量占 40 3 喂丝机因外控干扰使其调速功能误动作 经改由变频器内控设置后设备运 行安