避免球铁铁液在浇注过程中发生球化衰退和降低浇注温度的浇注电炉制造技术

本实用新型专利技术涉及球墨铸铁铸造技术领域，具体涉及一种能够避免球铁铁液在浇注过程中发生球化衰退和降低浇注温度的专用浇注设备。本实用新型专利技术浇注电炉设备包括炉体，配设在炉体上的浇注口和入料开口，配套设置的对浇注铁液进行定量的装置，炉体结构形式可以是底注式，或是气压式，或是倾倒式的结构，在炉体上部设有石墨电极，在炉内炉内球铁铁液上设有富含（Ｍｇ↑［２＋］）、（Ｃａ↑［２＋］）等活泼金属离子的高温熔融碱性炉渣液，在球铁铁液内设有电极，石墨电极的下端始终保持伸入在碱性炉渣液内，配套设置有直流电源系统，电源阳极连接石墨电极上端，电源阴极连接球铁铁液内设置的电极。本实用新型专利技术能够稳定浇注温度，完全避免球化衰退，从而减少球铁件生产的废品损失；降低球化剂的消耗，降低球铁铁液浇注电炉的操作与维修难度，从而降低生产成本，简化工人的修炉、扒渣操作的。本项技术对于汽车零件、离心铸管等大批量连续生产球墨铸铁件的企业，具有重要的推广、应用意义。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及球墨铸铁铸造
，具休涉及刮'能够避免球铁铁 液在浇注过程中发t球化袞退和降低浇注温度的专用浇注设备。技术背景球墨铸铁是20壯纪40年代末发展起来的'种铸造合金，它是向铁水中 加入球化剂和孕育剂而得到的球状石墨铸铁。由于石墨呈球状，其机械性能 远远超过灰铸铁，优于可锻铸铁，甚至接近钢材，而价格低于钢，并且仍具 有普通灰口铸铁的昨多优良性能，如良好的铸造性、减震性、切削加工性及 低的缺口敏感性等。闲此，许多重要机械零件如曲轴、连杆、齿轮、阀休、 缸套等均可釆用球墨铸铁，以节约钢材、降低成本，球墨铸铁以其优良的性 能，在使用中有时可以代替昂贵的铸钢和锻钢，在机械制造丁业中得到7''泛 '应用。在牛.产球墨铸铁的工艺过程中，决定球墨铸铁机械性能的主要因数有(1)主要取决于铁液凝固过程中所形成的石墨形状，而不是其碳硅等化学成分，因此被称为生产性能不稳定的"魔术"金属材料。球铁是在完成原 铁液的冶炼之后再逐包进行球化处理的，不仅不同包次的球铁铁液会存在差 另IJ，更主要是同一包铁液也会在数分钟内就发生"球化衰退"变化，使前后 不同时间所浇的铸件其性能出现很大差别。这两点原因，大大增加了工j '生 产过程质量控制的难度，球铁也因此被看成是不稳定的"低可靠性材料"，限制了它的进-v步发展。(2)球墨铸铁铁液因发生"球化衰退"而不允许再进 行浇注的有效浇注时间很短，通常只有十几分钟。而此时对铁液进行加热保 温会明显加剧球化衰退的速度，l天j此球铁件生产线目前几乎不使用浇注电炉 设备，浇注过程中铁液降温现象比较严煮，从而带来与浇注温度相关的废品 率升高。(3) H前发达国家应用T汽车丄业球铁件造型、浇注流水线的惰性气体(氩气、氮气)保护气压浇注的方法，虽然解决了浇注温度不稳定的问 题，使得浇注温度稳定可控，并明显延缓了发生球化衰退的时间，但是并没 有杜绝球化衰退问题，而必须靠提高入炉铁液的残余镁量来不断补充球铁铁 液的球化剂损耗，既增大了球化剂消耗，又造成铁液中过量金属镁不断与炉 衬反应，使得炉衬不断增厚，縮短了电炉炉衬的维修使用周期。同时，由于 需要对浇注电炉进行气体密封，使得炉子结构复杂，使用和维护技术难度大， 设备投资大。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够避免球铁铁液在浇注过程中发生球 化衰退和降低浇注温度的专用浇注设备，其能够解决上述三项问题，稳定浇 注温度，完全避免球化衰退，从而减少球铁件生产的废品损失；降低球化剂 的消耗，降低球铁铁液浇注电炉的操作与维修难度，从而降低生产成本，简 化工人的修炉、扒渣操作的。本项技术设备对于提高球墨铸铁的可靠性，满 足球墨铸铁长期连续稳定化生产，特别是对于汽车零件、离心铸管等大批量 连续生产球墨铸铁件的企业，具有重要的推广、应用意义。本技术的技术方案为本技术浇注电炉设备包括炉体，配设在 炉体上的浇注口和入料开口，配套设置的对浇注铁液进行定量的装置，炉体 结构形式可以是底注式，或是气压式，其密封的炉内使用富含氧气的压縮空 气，而不使用氮气或氩气、或是倾倒式的结构，其特征在于在炉体上部设 有石墨电极，在炉内炉内球铁铁液上设有富含Mg2+、 QT等活泼金属离子 的高温熔融碱性炉渣液(特别注明本文中各离子前后的圆括号"()"表示该离子为 碱性炉渣中所含的离子各离子甜后的方括号"、 lCa]等而进入铁液(Mg" '.+- 2e 二 「Mg] 在这种直流电渣炉中保温的球铁铁液，可在500 2000A直流电的作用 下，使w(Mg)的损失大大降低，并在铁液w(Mg)接近金渣界面电化学平衡 值时，衰退速度趋于零，使得铁液残余镁量趋于平稳，且满足了浇注工艺所 要求的w(Mg) >0.030 0.050%的范围，从而完全消除了球化衰退的可能。 至于球化处理包带进的少量松散颗粒状的MgS渣子，也可以不必扒渣而 连同铁液直接倾入浇注电炉，这时浮在渣层顶面的颗粒状的MgS渣在高温作 用下可直接与空气中的氧气发生置换反应 一2MgS + CX' 2 MgO + S2 & + 2 02 二 2 S02 t 生成的MgO进入炉渣，从而既减少了扒渣的工作量，又可废物重新利用， 使得球化过程中起到脱硫作用的金属镁，在本浇注电炉中实现了重复利用2MgS + 3 (X - 2 MgO + 2 SO:, t 本专利技术的有益效果为本专利技术在防止球化衰退等生产技术中，把球铁由一种不稳定、不可靠的材料改变为高度稳定、可靠的材料，把球铁生产过程 质量控制由依赖人的经验和责任心进行炉前检验和事后把关，转化为对工艺 设备进行程式化的浇注前后的工艺调控，"劳永逸地解决了球铁材质性能稳 定问题。实际上，这是球铁生产技术诞生五十多来的一项具有突破性意义的 重大技术进步。直流电渣保护浇注电炉设备的主要作用可以归纳为以下几点① 浇注电炉的结构与控制系统大大简化，炉子无需密封，也无需定期扒 渣处理，炉衬也不会逐渐增厚，设备操作更简单；最重要的是该设备减缓球 化衰退的功能更强，甚至可以使之完全避免(从理论上讲，直流电渣炉内的 铁液的球化维持时间可以延长到无限大)，并使球化剂消耗降低，加入量趋向 平稳，使得球铁材料的生产过程质量控制水平大大提高，使其材质性能的可 靠性提高到前所末有的程度；② 电渣加热铁液避免了浇注温度随时间推移而不断下降，保证了浇注温 度合格、稳定，波动最小，从而提高铸件质量，明显减少与铁液浇注温度有 关的废品损失(在球铁件的铸造生产中，这类废品不仅种类多，而且在废品 总量中所占的比重很高，除了明显的冷隔、浇不足、针孔、打压实验不合格 等等之外，还有皮下气孔、黑渣、渣眼、砂眼、縮松、硬度偏高等，都与浇 注温度偏低有关)。③ 为浇注大口径管等大吨位球铁铸件(例如核废料储罐等)，铁液的一 次浇注量有时会超过几十吨，如果用普通球化处理工艺设备-々欠处理这样多 的球铁铁液，将需要增加特大吨位的球化处理铁液包和重型天车等设备，一 般企业很难办到。采用这种浇注电炉来逐包积蓄足量的合格球铁铁液，就可 以用"蚂蚁啃骨头"的办法，在非重型铸工车间就可生产重型球铁铸件，而 不必购置大吨位球化处理铁液包和重型天车等设备，也不需要提高厂房承重 要求，就能扩大车间生产能力，这对我国许多大中型铸造企业都有很规实的 和很重要的技术经济意义。与惰性气体保护气压浇注电炉相比，这种直流电渣保护浇注炉具有以下 优点① 设备结构大大简化，炉体炉盖不密封，因此也不需要复杂的气压控制 伺服机构，而是靠浮在铁液上面的厚实的液态电渣层使其与大气中的氧气完 全隔绝，从而更可靠地起到"密封"作用；设备的简化也使其可靠性提高、 投资降低，既便于制造维修和炉衬打结，也便于操作控制。② 由于进入高温电渣中的硫可以被氧化成气体产物SO,跑掉，而渣中的镁离子在渣-金界面的电化学作用下还能重新还原回到铁液中去，因此，对转 包球化反应所产生的硫化镁、氧化镁渣子可不经扒渣处理就直接倾入浇注电 炉，使渣中的镁元素可在其中再循环利用而"化害为利"、"变废为宝"。取消 扒渣工序还会改善球化工的劳动条件，简化操作工艺、縮短处理时间、提高 生产效率，并因减少了转包中铁液的降温而P省保温电能。③ 由于电渣保护浇注电炉中的渣-金界面存在电本文档来自技高网...

【技术保护点】
避免球铁铁液在浇注过程中发生球化衰退和降低浇注温度的浇注电炉，该设备包括炉体，配设在炉体上的浇注口和入料开口，配套设置的对浇注铁液进行定量的装置，炉体结构形式可以是底注式，或是气压式，或是倾倒式的结构，其特征在于：在炉体上部设有石墨电极，在炉内球铁铁液上设有一层高温熔融碱性炉渣液，在球铁铁液内设有电极，石墨电极的下端伸入碱性炉渣液内，配套设置有直流电源系统，电源阳极连接石墨电极上端，电源阴极连接球铁铁液内设置的电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇新，刘巨仁，
申请(专利权)人：王宇新，刘巨仁，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]