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三明治凹槽球化处理工艺 时间:2015-09-01 点击量:        生产球铁过程中广泛应用的三明治凹槽球化处理工艺要求使用粒度合乎球化处理要求的硅铁镁合金。即使这样,在球化处理浇包充进铁水的早期阶段,因为来自反应室的、不定时发生的爆炸式反应会造成球化剂合金喷出反应室,镁吸收率的波动便会发生,导致需要加入过多的球化剂合金来补偿这种波动。
 

       由Elkem开发的三明治凹槽工艺已经广泛地在铸造厂试用并将常规三明治工艺中产生的问题最小化。同时,通过在各种球化处理铁水批次重量范围中使用稍小粉碎粒度的硅铁镁合金,经济效益得到提高。
 
       此工艺的优点主要来源于使用特殊设计的盛放镁合金和覆盖剂的圆柱型凹槽,凹槽可以修建在球化包底部的中心或者修建在球化包底部的边缘。圆柱型凹槽的高度与直径的比例至少要达到1:1,并且要足够大,以便容纳所有镁合金和覆盖材料。加料后不得有高出包底的材料。可以使用特制的钢管(漏斗)加入球化材料以避免合金材料从包底凹槽中溢出。一层较厚的耐火材料包围着凹槽以防止球化包充进铁水过程中热量会快速传入凹槽底部。
 

       镁合金最好具有较小的粒度。最优的粒度范围是0.1-10mm。通常的镁合金含有3-7%的镁元素、一定含量的钙、铝和稀土。下表列出建议的针对各种球化处理批次重量和合金加入比例的凹槽尺寸(直径/高度)。通常适用的合金粒度是:0.1-1mm,0.1-5mm, 0.4-4mm, 0.5-5mm, 1.0-10mm。所有这些粒度范围的堆积密度大约为2kg/dm3
 

       使用较小粒度的镁合金的优点在于:其在凹槽内有较大的堆积密度。当金属的大量热流穿过镁合金上部的覆盖剂时,镁合金会烧结成团块,从而当球化反应开始时,反应会缓慢地从烧结的合金表面向下蔓延。这会形成好的工艺一致性、高的镁吸收率和少的烟尘释放,特别是当使用包盖法时。
 
建议的针对各种球化处理批次重量和合金加入比例的凹槽尺寸(直径/高度)

球化处理铁水重量,kg 球化剂加入重量百分比%
0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4
100 9/10 10/10 9/12 10/12 10/13 10/13
300 13/15 13/15 13/18 14/18 14/18 15/18
500 14/20 15/20 16/20 16/20 17/20 18/20
800 18/20 19/20 20/20 20/22 21/22 21/22
1000 18/25 20/25 20/25 21/25 22/25 22/25
1500 22/25 23/25 24/25 25/25 26/25 27/25
 
       最大的工艺吸收率通过使用常规粒度的硅铁合金作为覆盖剂获得。含硅量为45%或75%、粒度为1-10mm或 5-12m的硅铁可以对细化的镁合金材料形成有效的覆盖。理想的覆盖材料数量取决于处理铁水的温度,但是通常大约为镁合金体积的10-15%。如果使用硅铁合金作为覆盖剂会造成铁水吸收过多的硅,使用干净、高质量的铁屑作为覆盖剂可以得到满意的结果。
 

       当使用三明治凹槽工艺时,在处理包铁水出清后保持处理包口朝下非常重要,这是为了避免熔渣和铁豆流入凹槽,造成凹槽的容积减小。
 通过使用伊萨的铸造模拟软件ProCAST,可以模拟球化处理包中的铁水流动模型,为铸造工艺设计工程师提供详细准确的铸造仿真结果。

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