一种控制球墨铸铁球化率的方法技术

本发明专利技术一种控制球墨铸铁球化率的方法，涉及含球墨的铸铁合金，是一种基于镁和稀土元素变质的“两阶段法”控制球墨铸铁球化率的方法，步骤是：第一阶段预球化处理；在线检测预处理后铁液的球化率、孕育指数和共晶指数；第二阶段精准化控制球化处理；确定三项指标合格，进行快速浇注球墨铸铁铸件。本发明专利技术克服了现有技术中存在的不能实现在线检测和调控球化率的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种控制球墨铸铁球化率的方法
本专利技术的技术方案涉及含球墨的铸铁合金，具体地说是一种控制球墨铸铁球化率的方法。
技术介绍
球墨铸铁工业化生产至今已有70多年的历史，球墨铸铁具有高强度、兼有很好的塑韧性、其减摩性和减震性等均优于铸钢，其在国内外发展非常快。球墨铸铁球化处理的方法很多，如冲入法、喂线法、盖包法、压力加镁法和转包法各类球化处理方法，其中，冲入法和喂线法是迄今铸造工业上应用最为广泛的球墨铸铁球化处理方法，也称为“一步法”球化处理工艺。影响球化处理质量的因素非常多，有些因素也不能人为地控制，例如，CN102220540A公开了“一种冲入法球化处理工艺”，该方法在浇包包坑或堤坝中依次加入球化剂和孕育剂，用球铁板覆盖在球化剂和孕育剂上，在球铁板上撒覆盖剂，将铁水倒入浇包，待球化反应充分后，撒集渣剂、扒渣、最后浇铸。这种方法操作简单，但处理出的铸件球化率波动较大，镁的吸收率较低，且不稳定，容易出现石墨球化不良，而且镁光和烟尘污染较重、生产环境恶劣，不能实现智能化和稳定的控制球化率。CN1840721A公开了“喂线法球化钢/铁水的方法及专用处理站”，这种方法是用低碳钢带将合金粉剂或孕育剂包裹的球化线或孕育线通过喂线机以一定速度射入到处理包的底部，随着钢带不断熔化而将包裹的球化剂或孕育剂释放到处理包内使铁水进行球化。这种方法球化反应激烈，镁吸收率较低，也易导致球化不良，且石墨球尺寸较大，且分布不均匀，导致铸件力学性能一致性差。因此，为了避免出铁量和出铁温度的变化较大而导致的球化率不稳定，在我国的铸造企业的现有技术中普遍采用的方法是加入过量的球化剂或球化线，虽然这样能够保证石墨的球化，但这会导致铸件的残留稀土和有效镁过量，远超过石墨球化所需要的残留稀土和有效镁量，过高的残留稀土和有效镁含量使得球墨铸铁件容易产生缩孔和缩松、皮下气孔、二次夹渣、反白口的缺陷，导致球墨铸铁件的废品率增加，同时也加重了镁烧损带来的环境污染，造成镁资源的浪费。特别需要指出的是，上述常用的两种球化处理工艺方法的现有技术中还没有实现有效地在线检测和调控球化率的操作，经常是球化处理完毕，且浇注的试样或铸件凝固后，再进行金相组织分析，如果这时候发现球化不良，已经不能进行挽救，只能作为废品处理，结果导致生产成本增加，经济效益降低。这种“死后验尸”式的球化率控制方法是不能保证球墨铸铁件质量的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种控制球墨铸铁球化率的方法，是一种基于镁和稀土元素变质的“两阶段法”控制球墨铸铁球化率的方法，克服了现有技术中存在的不能实现在线检测和调控球化率的缺陷。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是：一种控制球墨铸铁球化率的方法，具体步骤如下：第一步，第一阶段预球化处理：称取所需量的生铁、废钢、锰铁、硅铁、增碳剂以及其它原料，依次加入中频感应电炉中，升温加热，至原料全部熔化成原铁液，并取样采用QT-MCS2016型球墨铸铁智能在线测控系统测定原铁液中碳硅成分，根据测定结果通过加入硅铁、增碳剂或者废钢进行成分调整，使之达到目标成分，先将占该原铁液重量百分比0.2～0.6％的预处理剂加入到预热的球化处理包中，再将上述原铁液冲入到球化处理包中进行第一阶段预球化处理；第二步，在线检测预处理后铁液的球化率、孕育指数和共晶指数：当上述第一步中的预处理剂在原铁液内充分反应完毕,出炉，然后进行扒渣，采用样勺取预处理后的铁液并浇注到热分析样杯中，QT-MCS2016型球墨铸铁智能在线测控系统会测试样杯的凝固冷却曲线，基于热分析曲线的特征变化规律，对预处理的铁液进行冶金质量的分析，测定预处理后铁液的球化率、孕育效果和共晶指数，然后，QT-MCS2016型球墨铸铁智能在线测控系统依据要浇注球墨铸铁件所要求的球化率和孕育指数目标值，自动计算向预处理铁液中再补加球化线和孕育线的长度，做到球化处理过程中，球化线加入量和孕育线的精准化控制，预处理铁液的球化率控制为5～25％、孕育指数控制为35～50％、共晶指数为0.7～1.0，以及自动计算出需要补喂的球化线和孕育线；第三步，第二阶段精准化控制球化处理：当上述第二步预处理的铁液所控制的球化率、孕育指数和共晶指数达到要求之后，QT-MCS2016型球墨铸铁智能在线测控系统通过网络将球化线和孕育线长度信息传递到喂丝机控制系统，喂丝机控制系统操控喂丝机将球化线和孕育线送入到上述预处理铁液的球化处理包中，以完成预处理后铁液的第二阶段精准化控制球化处理，第二阶段精准化控制球化处理要求铁液的球化率控制为85～100％、孕育指数控制为40～55％、共晶指数控制为1.0～2.0，化学成分处在过近共晶范围内；第四步，确定三项指标合格，进行快速浇注球墨铸铁铸件：上述第三步的球化处理完毕后，进行扒渣处理，再次采用样勺取少量铁液浇注到热分析样杯中，QT-MCS2016型球墨铸铁智能在线测控系统再次测试该铁液的凝固冷却曲线，基于热分析曲线的特征变化规律，对喂线处理后的铁液进行冶金质量的分析，测定喂线铁液的球化率、孕育效果和共晶指数，确定该三项指标合格后，进行快速浇注球墨铸铁铸件。上述一种控制球墨铸铁球化率的方法，所述第一步中预热的球化处理包的预热温度为750℃～800℃。上述一种控制球墨铸铁球化率的方法，所述第二步中出炉的温度为1520℃～1560℃。上述一种控制球墨铸铁球化率的方法，所述第三步中喂丝机的喂丝温度控制为1460℃～1490℃。上述一种控制球墨铸铁球化率的方法，所述第四步中进行快速浇注球墨铸铁铸件，浇注温度为1370℃～1440℃，同时增加0.08％～0.10％的随流孕育。上述一种控制球墨铸铁球化率的方法，所述的预处理剂、球化线和孕育线、球化剂和孕育剂均为本行业中所熟知的铸造原辅材料均通过商购获得，所述的生铁、废钢、锰铁、硅铁和增碳剂原料均通过商购获得，QT-MCS2016型球墨铸铁智能在线测控系统也是本行业使用的专用设备、球化处理包、喂丝机控制系统和喂丝机均可通过公知途径获得，所涉及的操作工艺是本领域技术人员能够掌握的。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术方法的突出的实质性的特点和显著进步如下：(1)本专利技术方法是一种基于镁和稀土元素变质的“两阶段法”控制球墨铸铁球化率的方法，其中，第一阶段预球化处理用冲入法方法预处理，是一个欠球化处理过程，如此处理后的球铁球化率、孕育指数和共晶指数达不到最终所需的目标值；第二阶段精准化控制球化处理是通过精准的喂球化线和孕育线再把铁液的球铁球化率、孕育指数、共晶指数调整到目标范围。鉴于上述“两阶段法”控制球墨铸铁球化率，使球墨铸铁球化处理工艺能够准确控制球化线和孕育线的加入量，从而实现了对球墨铸铁有效镁和残留稀土含量的精准控制，有效的解决了由于有效镁含量的波动造成铸件球化不良，同时，也解决了由于有效镁和残留稀土过量而造成的球铁件产生缩松、缩孔和反白口的缺陷。(2)本专利技术方法的第一阶段采用冲入法预处理对原铁液进行初步净化，增加预处理铁液的共晶核心数量，为第二阶段喂线处理铁液凝固时提供大量的石墨核心，增加石墨球数量，提高球化率，同时也增加了球墨铸铁凝固后期的石墨化膨胀，减少缩松缺陷。(3)本专利技术方法的第一阶段的预处理剂反应平稳，镁烟和铁液飞溅较小，明显的改善了工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制球墨铸铁球化率的方法，其特征在于具体步骤如下：第一步，第一阶段预球化处理：称取所需量的生铁、废钢、锰铁、硅铁、增碳剂以及其它原料，依次加入中频感应电炉中，升温加热，至原料全部熔化成原铁液，并取样采用QT‑MCS2016型球墨铸铁智能在线测控系统测定原铁液中碳硅成分，根据测定结果通过加入硅铁、增碳剂或者废钢进行成分调整，使之达到目标成分，先将占该原铁液重量百分比0.2～0.6%的预处理剂加入到预热的球化处理包中，再将上述原铁液冲入到球化处理包中进行第一阶段预球化处理；第二步，在线检测预处理后铁液的球化率、孕育指数和共晶指数：当上述第一步中的预处理剂在原铁液内充分反应完毕,出炉，然后进行扒渣，采用样勺取预处理后的铁液并浇注到热分析样杯中，QT‑MCS2016型球墨铸铁智能在线测控系统会测试样杯的凝固冷却曲线，基于热分析曲线的特征变化规律，对预处理的铁液进行冶金质量的分析，测定预处理后铁液的球化率、孕育效果和共晶指数，然后，QT‑MCS2016型球墨铸铁智能在线测控系统依据要浇注球墨铸铁件所要求的球化率和孕育指数目标值，自动计算向预处理铁液中再补加球化线和孕育线的长度，做到球化处理过程中，球化线加入量和孕育线的精准化控制，预处理铁液的球化率控制为5～25%、孕育指数控制为35～50%、共晶指数为0.7～1.0，以及自动计算出需要补喂的球化线和孕育线；第三步，第二阶段精准化控制球化处理：当上述第二步预处理的铁液所控制的球化率、孕育指数和共晶指数达到要求之后，QT‑MCS2016型球墨铸铁智能在线测控系统通过网络将球化线和孕育线长度信息传递到喂丝机控制系统，喂丝机控制系统操控喂丝机将球化线和孕育线送入到上述预处理铁液的球化处理包中，以完成预处理后铁液的第二阶段精准化控制球化处理，第二阶段精准化控制球化处理要求铁液的球化率控制为85～100%、孕育指数控制为40～55%、共晶指数控制为1.0～2.0，化学成分处在过近共晶范围内；第四步，确定三项指标合格，进行快速浇注球墨铸铁铸件：上述第三步的球化处理完毕后，进行扒渣处理，再次采用样勺取少量铁液浇注到热分析样杯中，QT‑MCS2016型球墨铸铁智能在线测控系统再次测试该铁液的凝固冷却曲线，基于热分析曲线的特征变化规律，对喂线处理后的铁液进行冶金质量的分析，测定喂线铁液的球化率、孕育效果和共晶指数，确定该三项指标合格后，进行快速浇注球墨铸铁铸件。...

【技术特征摘要】
1.一种控制球墨铸铁球化率的方法，其特征在于具体步骤如下：第一步，第一阶段预球化处理：称取所需量的生铁、废钢、锰铁、硅铁、增碳剂以及其它原料，依次加入中频感应电炉中，升温加热，至原料全部熔化成原铁液，并取样采用QT-MCS2016型球墨铸铁智能在线测控系统测定原铁液中碳硅成分，根据测定结果通过加入硅铁、增碳剂或者废钢进行成分调整，使之达到目标成分，先将占该原铁液重量百分比0.2～0.6%的预处理剂加入到预热的球化处理包中，再将上述原铁液冲入到球化处理包中进行第一阶段预球化处理；第二步，在线检测预处理后铁液的球化率、孕育指数和共晶指数：当上述第一步中的预处理剂在原铁液内充分反应完毕,出炉，然后进行扒渣，采用样勺取预处理后的铁液并浇注到热分析样杯中，QT-MCS2016型球墨铸铁智能在线测控系统会测试样杯的凝固冷却曲线，基于热分析曲线的特征变化规律，对预处理的铁液进行冶金质量的分析，测定预处理后铁液的球化率、孕育效果和共晶指数，然后，QT-MCS2016型球墨铸铁智能在线测控系统依据要浇注球墨铸铁件所要求的球化率和孕育指数目标值，自动计算向预处理铁液中再补加球化线和孕育线的长度，做到球化处理过程中，球化线加入量和孕育线的精准化控制，预处理铁液的球化率控制为5～25%、孕育指数控制为35～50%、共晶指数为0.7～1.0，以及自动计算出需要补喂的球化线和孕育线；第三步，第二阶段精准化控制球化处理：当上述第二步预处理的铁液所控制的球化率、孕育指数和共晶指数达到要求之后...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金海，张乾程，薛海涛，付彬国，赵雪勃，张建军，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12