專利名稱：高硅鎂比合金球化包芯線的制造工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高硅鎂比合金球化包芯線的制造工藝，具體的是用于球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵進行變質處理用合金鎂包芯線的一種新產品系列，屬冶金制造技術。
背景技術：
國內外目前該產品的現狀是1.國外普遍使用的球化包芯線芯劑有兩種一種是以純鎂粉、硅鈣粉、稀土硅鐵合金粉混制的芯劑包制球化包芯線；另一種是含鎂≤25％的合金鎂硅基合金粉為芯劑包制的鎂合金球化包芯線，含硅量均小于50％。
2.國內使用的芯劑的成份及硅鎂比為

其中含鎂≥30％的高鎂合金的生產工藝及相關包芯線產品，文鑫公司已申請國家發(fā)明專利，專利申請?zhí)枮?2140811.4。
3.國外目前廣泛應用的球化包芯線線徑為Φ5、Φ7、Φ9、Φ13mm，國內僅為Φ13mm。
4.文鑫公司對滿足喂線球化充分條件的包芯線線徑、鋼帶厚度、芯劑含鎂量的調整的包芯線產品系列單獨進行發(fā)明專利申報。
5.高硅鎂比鎂合金球化包芯線可在上述基礎上提高鎂的收率五個百分點左右。
采用Si-Ca、Si-Ca-Ba和Ca-Fe線對鋼水以包芯線進行爐外精煉處理在世界范圍內是一個重大技術進步。因鈣的氣化點要比鎂的氣化點高的多，且處理量在幾十噸至幾百噸之間，只須滿足喂線處理的必要條件即可得到最佳效果。而進行球化處理的鐵水量一般僅為數百公斤至幾噸，是一種強烈的洶涌式反應，故鑄鐵喂線球化處理技術要比鋼水喂線精煉技術復雜得多。
針對國內外大量的應用結果和我們的研究應用效果，我們認為要想保證喂線球化處理的最佳效果，必須在保證其必要條件的同時，還要最大程度地滿足其充分條件，才能實現球化元素較高的利用率和對原鐵水較高得脫硫率，這與高效環(huán)保球化劑的設計思想是相同的。
必要條件是保證球化包芯線在處理包包底反應的最佳喂線速度和如何在最短的時間內實現最佳的喂線速度，以減少包芯線在喂線過程中的燒損。我們已形成了不同處理條件的最佳喂線速度公式和滿足球化喂線球化處理工藝的鑄造專用喂線機。
充分條件是保證喂線球化處理有充分的時間保證，以實現球化元素較高的吸收率和對鐵水適宜的脫硫率。其核心就是在保證適宜的鐵水處理高度和溫度的前提下，通過包芯線線徑的選擇、包芯線鋼帶厚度的選擇、不同芯劑含鎂量的選擇、芯劑不同結構與成份的選擇、芯劑表面積的控制、芯劑不同硅鎂比的選擇實現對單位時間內加鎂量的有效控制，從而獲得較低的鎂蒸汽壓，最大限度的提高喂線球化處理時鎂的利用率和對原鐵水的脫硫率，并使處理后鐵水的殘鎂量和終硫量的控制處于受控狀態(tài)——這是喂線球化處理技術的關鍵所在。
三、發(fā)明目的本發(fā)明的目的就是依據我們提出的喂線球化技術理論，通過包芯線芯劑反應性能的提高，并配合包芯線線徑、鋼帶厚度和包芯線芯劑的調整，而進一步提高喂線球化反應的平穩(wěn)性，降低單位時間內鎂蒸汽的釋放量，從而提高鎂的利用率。并以高硅鎂比高鎂合金芯劑為基礎，提供一個新的高鎂合金球化包芯線的產品系列。與常規(guī)硅鎂比的高鎂合金球化包芯線相比，在其最佳參數匹配條件下，實現最佳鎂收率的前提下，高硅鎂比高鎂合金球化包芯線的鎂收率仍能繼續(xù)提高五個百分點。可有效地應用于鐵水的喂線球、蠕化處理，實現在更大范圍內對傳統(tǒng)沖入法球化劑的替代。
四
發(fā)明內容
(一)高硅鎂比高鎂合金的生產工藝1、感應爐重熔法以工業(yè)硅或金屬硅及硅鈣為原料，破碎成一定粒度加入感應爐中進行熔化，為加速熔化，以少量的鎂錠加入感應爐底。待熔清后，調低感應爐功率，使合金液溫度降低，然后以無沸騰壓力加鎂方法加入鎂錠。無沸騰壓力加鎂工藝已申請國家發(fā)明專利，申請?zhí)?1135607.3。感應爐重熔法成本高。
2、礦熱爐與感應爐熱裝雙聯法在礦熱爐在冶煉工業(yè)硅或金屬硅，然后熱裝至感應爐中，化驗成份后，加入硅鈣并進行無沸騰壓力加鎂?；蛟诘V熱爐中冶煉含2～8％Ca的合金液，熱裝至感應用爐中，化驗后進行無沸騰壓力加鎂。
3、高硅鎂比合金的成份范圍為Mg20～50％，相對應的硅為80～55％。在此成份范圍內，我們規(guī)范的牌號為

(二)高硅鎂比高鎂合金芯劑的制造原理高硅鎂比高鎂硅基合金中稀土有兩種加入形式，其一是在高硅鎂比高鎂硅基合金中冶煉時加入；其二是在高硅鎂比高鎂合金的冶煉中僅復合鈣，而不加入稀土。稀土通過同粒度的稀土硅鐵合金與高硅鎂比高鎂合金粉混合加入，以實現稀土滯后反應，避免其脫硫作用小，而充分發(fā)揮屏蔽鐵水干擾元素的作用。
1、適用于低硫鐵水喂線球化處理的芯劑成份鈣和稀土熔入高硅鎂比高鎂合金中，成份為含鎂量＞25％～50％的含有稀土、鈣、鋇一種或幾種元素的硅基合金。稀土、鈣和鋇的成份范圍為RE0～5％，Ca0～5％，Ba；0～5％，且Si+Mg+Ca+20≥96％；芯劑粒度為0～4mm；2、適用于高硫鐵水及較高干擾元素含量鐵水喂線球化處理的芯劑稀土以稀土硅鐵合金為原料，破碎成同等粒度后以混合方式加入，芯劑是以40～60％的上述高鎂合金粉，按處理鐵水含硫量和干擾元素量的高低，加入粒度為0～3mm的下述合金粉中的一種或幾種稀土硅鐵合金粉0～15％，釔基重稀土合金粉0～15％，硅鋇合金粉0～20％，進行機械混勻，芯劑粒度為0～4mm；(三)球化孕育復合型包芯芯劑在高硅鎂比高鎂合金粉中，復合同等粒度的硅鋇粉、釔基重稀土合金粉、硅鋯粉等，則制成球化孕育復合芯劑。
其成份范圍為Mg＞26～50％；RE0～25％；Ca0～15％；Ba；0～15％；YRE0～15％；Si40～80％。
上述兩種芯劑成份中除鎂、硅為必有元素，其它元素根據鐵水要求含其中的一種或多種。
采用上述芯劑，采用厚度為0.2～1.0mm的鋼帶，以包芯線機制成Φ5～Φ15mm范圍內的高鎂球化包芯線。
包芯線線徑與鋼帶厚度的匹配關系見下表

五、發(fā)明效果1.在相同芯劑鎂含量、相同包芯線線徑、同樣鋼帶厚度，同樣處理溫度及鐵水處理量的情況下，含高硅鎂比高鎂合金芯劑的球化包芯線較含普通芯劑者的鎂利用率提高五個百分點左右。
2.通過預計算，可通過選擇不同線徑、不同鋼帶厚度、不同芯劑含鎂量及不同芯劑結構的選擇，可準確的實現對球化元素利用率、殘鎂量、鐵水終硫量的控制，從而實現了對上述三個因素的過程自動化控制及最終機械性能的“視為可控”的量化結果。從而避免了殘鎂量范圍過寬、終硫量偏差范圍大所造成的對最終機械性能穩(wěn)定性的影響；3.減少了鎂的燒損，減少了煙氣處理量，從而節(jié)省了資源、能源和處理站費用的投入；六、實施例
下面是采用Φ10mm包芯線，以普通高鎂合金球化包芯線WSON30和高硅鎂比高鎂合金球化包芯線WSHSN30處理后的結果對比，說明其對球化元素利用率、對原鐵水的脫硫率及終硫水平的影響。
表8、采用Φ10mm普通包芯線的處理結果

注，粗體字為處理后鐵水的成份，其它字體為原鐵水成份。
鎂利用率為41.6％表9、采用Φ10mm高硅鎂比球化包芯線的處理結果


從兩種包芯線處理結果的對比表中可以看出，高硅鎂比的高鎂合金球化包芯線，在鎂利用率、脫硫率及終硫水平上較普通高鎂合金球化包芯線的指標均要優(yōu)越。
七、本發(fā)明優(yōu)點高硅鎂比的高鎂合金球化包芯線，在鎂利用率、脫硫率及終硫水平上較普通高鎂合金球化包芯線的指標均要優(yōu)越。同時減少了鎂的燒損，減少了煙氣處理量，從而節(jié)省了資源、能源和處理站費用的投入。
權利要求
1.一種高硅鎂比合金球化包芯線的制造工藝，其特征在于(一)高硅鎂比高鎂合金的生產工藝1、感應爐重熔法以工業(yè)硅或金屬硅及硅鈣為原料，破碎成一定粒度加入感應爐中進行熔化，為加速熔化，以少量的鎂錠加入感應爐底，待熔清后，調低感應爐功率，使合金液溫度降低，然后以無沸騰壓力加鎂方法加入鎂錠后制成；2、礦熱爐與感應爐熱裝雙聯法在礦熱爐在冶煉工業(yè)硅或金屬硅，然后熱裝至感應爐中，化驗成份后，加入硅鈣并進行無沸騰壓力加鎂。或在礦熱爐中冶煉含2～8％Ca的合金液，熱裝至感應用爐中，化驗后進行無沸騰壓力加鎂后制成；(二)高硅鎂比高鎂合金芯劑的制造工藝高硅鎂比高鎂硅基合金中稀土有兩種加入形式，其一是在高硅鎂比高鎂硅基合金中冶煉時加入；其二是在高硅鎂比高鎂合金的冶煉中僅復合鈣，而不加入稀土，稀土通過同粒度的稀土硅鐵合金與高硅鎂比高鎂合金粉混合加入，以實現稀土滯后反應，避免其脫硫作用小，而充分發(fā)揮屏蔽鐵水干擾元素的作用。1、適用于低硫鐵水喂線球化處理的芯劑成份鈣和稀土熔入高硅鎂比高鎂合金中，成份為含鎂量＞25％～50％的含有稀土、鈣、鋇一種或幾種元素的硅基合金，稀土、鈣和鋇的成份范圍為RE0～5％，Ca0～5％，Ba；0～5％，且Si+Mg+Ca+20≥96％；芯劑粒度為0～4mm；2、適用于高硫鐵水及較高干擾元素含量鐵水喂線球化處理的芯劑稀土以稀土硅鐵合金為原料，破碎成同等粒度后以混合方式加入，芯劑是以40～60％的上述高鎂合金粉，按處理鐵水含硫量和干擾元素量的高低，加入粒度為0～3mm的下述合金粉中的一種或幾種稀土硅鐵合金粉0～15％，釔基重稀土合金粉0～15％，硅鋇合金粉0～20％，進行機械混勻，芯劑粒度為0～4mm；(三)球化孕育復合型包芯芯劑在高硅鎂比高鎂合金粉中，復合同等粒度的硅鋇粉、釔基重稀土合金粉、硅鋯粉等，則制成球化孕育復合芯劑；其成份范圍為Mg＞26～50％；RE0～25％；Ca0～15％；Ba；0～15％；YRE0～15％；Si40～80％。
2.一種高硅鎂比合金球化包芯線的制造工藝，其特征在于上述兩種芯劑的成份中除鎂、硅為必有元素，其它元素根據鐵水要求含其中的一種或多種。
3.一種高硅鎂比合金球化包芯線的制造工藝，其特征在于高硅鎂比高勻合金球化(復合)包芯線，包芯線的直徑范圍為Φ5～Φ15mm，所用鋼帶厚度為0.2～1.0mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高硅鎂比合金球化包芯線的制造工藝，具體的是用于球墨鑄鐵或蠕墨鑄鐵進行變質處理用合金鎂包芯線的一種新產品系列，屬冶金制造技術。通過提高包芯線芯劑中的硅鎂比，使鎂在合金中的比例降低，從而降低了單位時間內鎂蒸汽釋放量，并細化了鎂蒸汽泡，與同規(guī)格的普通高鎂合金球化包芯線相比，鎂的利用率可提高五個百分點。高硅鎂比的高鎂合金球化包芯線，在鎂利用率、脫硫率及終硫水平上較普通高鎂合金球化包芯線的指標均要優(yōu)越。同時減少了鎂的燒損，減少了煙氣處理量，從而節(jié)省了資源、能源和處理站費用的投入。
文檔編號C22C23/00GK1580307SQ03149640
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月5日 優(yōu)先權日2003年8月5日
發(fā)明者張恒立 申請人:包頭文鑫實業(yè)有限公司