消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺及其球化包

摘要

本发明公开了一种消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺，包括：步骤S1：在堤坝式球化包的堤坝一侧底部先设置一层球化剂，在球化剂表面设置一层覆盖剂并捣实，在覆盖剂上放置盖板，在盖板上依次放置球化剂、第一孕育剂和覆盖剂，盖板为无锈碳素钢板或成型球铁板或成型钢板；步骤S2：将中间包内扒除浮渣后的铁水倾倒入堤坝式球化包的未设置球化剂的一侧。应用本发明提供的消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺，通过两次球化反应相继进行的方式，延长了球化反应的时间，提高了稀土镁的吸收率。进而提高铸件残余稀土镁含量，减小后期烧损，提高球化等级，进而提高最终铸件的质量。本发明还公开了一种消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺的球化包。

说明书

技术领域

本发明涉及铸铁工艺技术领域，更具体地说，涉及一种消失模球墨铸铁 倒包球化孕育工艺，还涉及一种消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺的球化包。

背景技术

球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性 能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强 度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、 应用十分广泛的铸铁材料。球墨铸铁的生产工艺一般包括以下几个环节：熔 炼合格的铁液；球化-孕育处理；炉前检验；浇注铸件；清理及热处理；铸件 质量检验。其中，球化处理的作用是使石墨在结晶生长时长成球状来改善基 体形貌来提高铸件的力学性能；孕育处理时使球状石墨圆整、细化，进一步 提高强度。

消失模铸造是泡沫塑料模采用无黏结剂干砂结合抽真空技术的实型铸 造。其具有铸件质量好、成本低、材质不限、表面光洁、内部缺陷大大减少， 组织致密、可实现大规模、大批量生产等一系列优点。在用消失模生产球墨 铸铁时，多采用常规的倒包球化工艺。常规的倒包球化工艺是将一定量的球 化剂放置于铁水包包底，其上用覆盖剂和孕育剂覆盖严实，然后将铁水冲入 即可。

然而，消失模生产球墨铸铁时采用上述工艺存在以下几个问题。首先， 消失模生产球墨铸铁的倒包处理温度高，球化剂反应快，球化时间较难控制， 以致球化剂中镁的吸收率低。进而处理后的铁水镁的残余量低，高温状态下 烧损较快，以致铸件的球化等级低，球化衰退严重。因此，消失模在常规倒 包球化工艺中不能生产高质量的球墨铸铁件，铸铁废品率高，故并不适用。

综上所述，如何有效地解决消失模生产球墨铸铁球化等级低、球墨铸铁 件质量差、废品率高等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种消失模球墨铸铁倒包球化 孕育工艺，该消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺可以有效地解决消失模生产 球墨铸铁球化等级低、球墨铸铁件质量差、废品率高的问题。本发明的第二 个目的在于提供一种消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺的球化包。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺，包括：

步骤S1：在堤坝式球化包的堤坝一侧底部先设置一层球化剂，在所述球 化剂表面设置一层覆盖剂并捣实，在所述覆盖剂上放置盖板，在所述盖板上 依次放置球化剂、第一孕育剂和覆盖剂，所述盖板为无锈碳素钢板或成型球 铁板或成型钢板；

步骤S2：将中间包内扒除浮渣后的铁水倾倒入所述堤坝式球化包的未设 置球化剂的一侧。

优选地，上述消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺中，所述步骤S1具体为：

在堤坝式球化包的堤坝一侧底部先设置一层重量为铁水重量 0.75％-0.85％的球化剂，在所述球化剂表面覆盖一层重量为铁水重量 0.05％-0.15％的覆盖剂并捣实，在所述覆盖剂上放置盖板，所述盖板上放置依 次放置重量为铁水重量0.55％-0.65％的球化剂、重量为铁水重量0.05％-0.15％ 的第一孕育剂和重量为铁水重量0.05％-0.15％的覆盖剂。

优选地，上述消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺中，所述步骤S1之前还 包括步骤：

将电炉铁水升温至1560-1600℃，表面除渣后撒入重量为铁水重量 0.05-0.15％的碳化硅预处理剂，并保温9-11分钟。

优选地，上述消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺中，所述步骤S2后还包 括步骤：

球化反应开始后20-30s时，在所述球化包中撒入重量为铁水重量 0.45％-0.55％的第二孕育剂，在球化反应结束前5-15s，在所述球化包中撒入 重量为铁水重量0.25％-0.35％的第三孕育剂。

优选地，上述消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺中，撒入所述第二孕育 剂的重量为铁水重量的0.5％，所述第三孕育剂的重量为铁水重量的0.3％。

优选地，上述消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺中，所述第一孕育剂为 硅铁孕育剂，所述第二孕育剂和第三孕育剂均为硅钙和硅钡复合孕育剂。

优选地，上述消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺中，还包括：在所述球 化反应结束后，扒除铁水表面浮渣，测量温度，待温度达到浇注条件时，在 铁水表面撒入保温覆盖剂。

应用本发明提供的消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺时，采用堤坝式球 化包，并在堤坝的一侧底部从下至上依次设置球化剂层、覆盖剂层、盖板、 球化剂层、孕育剂层和覆盖剂层。因此，加入铁水进行球化反应时，由于中 间盖板的存在，整个球化反应分两次进行。第一次球化反应为盖板上层的球 化剂先反应，使铁水吸收一部分稀土镁。随着球化反应的进行，盖板逐渐熔 化，进而当其熔化后，设置于盖板下方的球化剂开始反应，也就是第二次球 化反应。通过两次球化反应相继进行的方式，延长了球化反应的时间，提高 了稀土镁的吸收率。进而提高铸件残余稀土镁含量，减小后期烧损，提高球 化等级，进而提高最终铸件的质量。

在一种优选的实施方式中，球化反应开始后20-30s时，在球化包中撒入第 二孕育剂，在球化反应基本结束时，在球化包中撒入第三孕育剂。也就是孕 育剂是分三次加入的，第一次为覆盖在球化剂层上面的第一孕育剂，第二次 为球化反应刚开始加入的第二孕育剂，第三次为球化反应接近结束时加入的 第三孕育剂。通过三次加入提高了孕育效果，延缓了孕育衰退的时间，减少 铸件的石墨畸形及非球墨石墨数量，有利于提高铸件的质量。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种消失模球墨铸铁倒包球 化孕育工艺的球化包，包括包体和设置于所述包体内的堤坝，所述堤坝一侧 底部由下至上依次设置有球化剂层、覆盖剂层、盖板、球化剂层、第一孕育 剂层和覆盖剂层，所述盖板为无锈碳素钢板或成型球铁板或成型钢板。

优选地，上述球化包中，所述堤坝一侧底部由下至上依次设置有重量为 铁水重量0.75％-0.85％的球化剂层、重量为铁水重量0.05％-0.15％的覆盖剂层、 盖板、重量为铁水重量0.55％-0.65％的球化剂层、重量为铁水重量0.05％-0.15％ 的第一孕育剂层、重量为铁水重量0.05％-0.15％的覆盖剂层。

优选地，上述球化包中，所述盖板的顶面为平面，底面形状与所述球化 包的包底形状相同，所述盖板顶面边缘与所述包体的内壁四周间隙不大于 5mm。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺一种具体实施方 式的流程示意图；

图2为本发明提供的消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺中的球化包一种 具体实施方式的剖视结构示意图；

图3为图2中盖板的横截面结构示意图。

附图中标记如下：

球化剂层1，覆盖剂层2，盖板3，第一孕育剂层4，球化包5，堤坝6。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺，以提高消 失模生产球墨铸铁的球化等级、提高球墨铸铁件质量、降低废品率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明提供的消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺一种 具体实施方式的流程示意图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的消失模球墨铸铁倒包球化孕育工 艺包括以下步骤：

S101：在堤坝式球化包的堤坝一侧底部先设置一层球化剂，球化剂表面 设置一层覆盖剂并捣实，在覆盖剂上放置盖板，在盖板上依次放置球化剂、 第一孕育剂和覆盖剂；

也就是在堤坝的一侧底部由下至上依次设置球化剂层、覆盖剂层、盖板、 球化剂层、孕育剂层和覆盖剂层，放置各层时需注意将其捣实。采用堤坝式 球化包，注意需保持其包壁整洁，堤坝具体应高出包底150-200mm。将球化包 放置于浇注现场旁的处理区域以备用。球化包准备好后，可以对待球化处理 的铁水进行除渣及预处理。

具体的，可以将成分合适的电炉铁水升温至1560-1600℃，表面除渣后撒 入重量为铁水重量0.05-0.15％的碳化硅预处理剂，并保温9-11分钟。当然，对 于某一球化处理而言，碳化硅预处理剂的添加量应为一确定的值，且该值落 在上述数值范围内，具体的可以为铁水重量的0.1％。其保温时间也可以根据 实际情况进行设定，一般为9-11分钟，如保温10分钟等，通过预处理剂的添加 能够有效促进球状石墨的形成。

具体上述球化剂、覆盖剂、第一孕育剂的成分可参考现有技术并结合实 际电炉铁水的成分进行设置，盖板具体可以为无锈碳素钢板或成型球铁板或 成型钢板，进而能够熔于铁水中且不会破坏其原有成分。

进一步地，可以通过对上述各层重量的调整来获得最优的球化处理效果。 具体的，可以在堤坝式球化包的堤坝一侧底部先设置重量为铁水重量 0.75％-0.85％的球化剂，球化剂表面覆盖重量为铁水重量0.05％-0.15％的覆盖 剂并捣实，在覆盖剂上放置盖板，盖板上依次放置重量为铁水重量 0.55％-0.65％的球化剂、重量为铁水重量0.05％-0.15％的第一孕育剂和重量为 铁水重量0.05％-0.15％的覆盖剂。当然，对于某一工艺流程而言，上述各层的 重量应为一确定的数值，且该值落在上述数值范围内。根据实际需要如铁水 成分的不同等因素对上述各层含量进行调整，以满足具体需求。具体的，可 以设置堤坝式球化包的堤坝一侧底部由下至上依次设置重量为铁水重量0.8％ 的球化剂层、重量为铁水重量0.1％的覆盖剂层、盖板、重量为铁水重量0.6％ 的球化剂层、重量为铁水重量0.1％的第一孕育剂层和重量为铁水重量0.1％的 覆盖剂层。

S102：将中间包内扒除浮渣后的铁水倾倒入堤坝式球化包的未设置球化 剂的一侧。

预先准备中间包，具体可以先将中间包进行预热，将一定量的铁水倾倒 于中间包中，迅速扒净表面浮渣并运送至球化处理区。到达球化处理区后， 再次对中间包进行扒除浮渣，并将符合球化处理条件的铁水倾倒入堤坝式球 化包的未设置球化剂的一侧，快速冲入。

上述过程中，具体的可以先用铁水或天然气将中间包预热至500-700℃。 而后中间包转运至球化处理区后，再次对中间包进行扒除浮渣，并进行测温， 当温度在1530-1550℃时，将铁水倒入球化包。

铁水倒入球化包后，先与盖板上层的球化剂反应，随着球化反应的进行， 盖板熔化后，下层的球化剂进一步参与球化反应。也就是通过盖板将球化剂 分为上下两部分，整个球化反应分两次进行，通过两次球化反应相继进行的 方式，延长了球化反应的时间，提高了稀土镁的吸收率。进而提高铸件残余 稀土镁含量，减小后期烧损，提高球化等级，进而提高最终铸件的质量。

在上述实施例的基础上，可以进一步设置孕育剂分次加入，也就是在球 化包内设置第一孕育剂，而后在后续球化反应中进一步添加孕育剂。具体的， 将铁水倒入球化包后，当球化反应开始后20-30s时，在球化包中撒入重量为铁 水重量0.45％-0.55％的第二孕育剂，在球化反应结束前5-15s，也就是在球化反 应基本结束时，在球化包中撒入重量为铁水重量的0.25％-0.35％的第三孕育 剂。也就是孕育剂是分三次加入的，在球化反应的不同阶段，加入不同量的 孕育剂，提高孕育效果，延缓孕育衰退的时间。具体的，撒入第二孕育剂的 重量可以为铁水重量的0.5％，第三孕育剂的重量为铁水重量的0.3％。如此设 置，能够获得最优的孕育效果。

根据球化反应的不同阶段，添加的孕育剂可以进行具体选择。如第一孕 育剂选择硅铁孕育剂，第二孕育剂和第三孕育剂选择硅钙和硅钡复合孕育剂。 通过上述不同孕育剂的添加，实际结合了球化反应不同时期对孕育剂的要求， 也获得最优的球化处理效果。

孕育剂的分次添加，具体的也可以将第二孕育剂冲入铁水中进行出铁随 流孕育，冲入的铁水进行球化处理的同时发生孕育作用。但通过在球化反应 刚开始和球化反应基本结束时分别添加孕育剂的方式，更能够保证在球化反 应各时段提供充足的孕育剂发生孕育作用，延缓孕育衰退。

进一步地，在球化反应结束后，扒除铁水表面浮渣，测量温度，待温度 达到浇注条件时，在铁水表面撒入保温覆盖剂，进而进行铸件浇注。也就是 对球化处理后的铁水进行处理以进行浇注，获得性能优异的铸件。

通过上述的消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺，能够有效延长球化反应 时间，使反应时间由原有40s左右提高至90-120s。铸件残余稀土含量能够达到 0.015％-0.025％，残余镁量能够达到0.04％-0.05％，达到了提高铸件残余稀土、 镁含量的目的。进而能够提高铸件球化等级，使铸件的球化等级在3级以上， 球径大小在5级以上。综上，通过本发明提供的消失模球墨铸铁倒包球化孕育 工艺，能够获得相较于采用消失模铸造时传统球化孕育工艺性能更为优异的 铸件。

本发明还提供了一种消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺的球化包。

请参阅图2和图3，图2为本发明提供的消失模球墨铸铁倒包球化孕育工艺 的球化包一种具体实施方式的剖视结构示意图；图3为图2中盖板的横截面结 构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的消失模球墨铸铁倒包球化孕育工 艺的球化包包括包体5和设置于包体5内的堤坝6。

其中，在包体5的底部、堤坝6的一侧从下至上依次设置球化剂层1、覆盖 剂层2、盖板3、球化剂层1、第一孕育剂层4和覆盖剂层2。具体的，盖板3可 以为无锈碳素钢板或成型球铁板或成型钢板，进而盖板3能够熔入铁液中且不 破坏其原有成分。也就是说，通过在中间设置盖板3，将球化剂层1分为上下 两层，位于盖板3上方的球化剂层1先与铁液反应，而随着盖板3熔化，位于其 下方的球化剂层1才会进一步参与球化反应，因而球化反应被分为两次进行， 从而延长了球化反应时间，能够提高至90-120s。进而提高铸件残余稀土镁含 量，减小后期烧损，提高球化等级，进而提高最终铸件的质量。

具体的，堤坝6可以设置为高出包底150-200mm，因而便于设置上述各层 结构。为获得最优的球化处理效果，上述各层的重量可以设置为：由下至上 依次为铁水重量0.75％-0.85％的球化剂层1、铁水重量0.05％-0.15％的覆盖剂层 2、盖板3、铁水重量0.55％-0.65％的球化剂层1、铁水重量0.05％-0.15％的孕育 剂层4、铁水重量0.05％-0.15％的覆盖剂层2。当然，对于某一工艺而言，设置 各层的重量应为一个确定的值，且该值在上述数值范围内。具体可以为：设 置由下至上依次为铁水重量0.8％的球化剂层1、铁水重量0.1％的覆盖剂层2、 盖板3、铁水重量0.6％的球化剂层1、铁水重量0.1％的孕育剂层4、铁水重量0.1％ 的覆盖剂层2。

进一步地，为使得盖板3的放置较为平稳，且随球化反应的进行能够逐步 熔解，可以设置盖板3的横截面为扇形。也就是盖板3的顶面为平面，盖板3的 底面为圆弧面，进而盖板3能够很好的与球化包配合，将设置于盖板3下方的 各层压实。盖板3的厚度可以设置为4.5-5.5mm，具体可以为5mm。对于底面 为弧形的盖板而言，此处的厚度指盖板3的最大厚度。当然，为便于加工，也 可以考虑采用平板状的盖板，但其对于盖板3下层的作用力不一致。

更进一步地，为了获得最优的对盖板3下层的压实效果，避免铁水在未将 盖板3熔化即先与下层的球化剂1接触反应，可以设置盖板3的底面形状与球化 包的包底形状相同，盖板3顶面边缘与球化包的内壁四周间隙不大于5mm。因 此，盖板3能够正好的放入球化包内，充分发挥其将球化工艺分为两次的作用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都 是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 且对于电炉铁水的预处理、对第一孕育剂的限定、球化反应结束后对铁水的 处理等技术特征的增加及限定，可以单独增加或限定其中的一项或多项，由 此组成的新的技术方案也应在本申请的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。