專利名稱：延長球化劑起爆時間的方法和環保型球化劑及制備方法
技術領域：
本發明是關于金屬的鑄造，更具體地說，是關于球墨鑄鐵鑄造過程中使用的鐵水球化劑。本發明涉及一種延長球化劑起爆時間的方法，以及一種環保型球化劑(具有起爆時間長的球化劑)及其制備方法。
背景技術：
球化處理是球墨鑄鐵生產的關鍵環節。其過程是向高溫鐵水中加入球化劑，促進鑄鐵中的碳形成球狀石墨。目前，廣泛采用的球化劑主要是稀土鎂硅鐵合金，廣泛采用的球化處理方法是包內沖入法。稀土鎂硅鐵合金球化劑主要成分包括稀土、鎂、硅和鐵。根據牌號不同，鎂含量在 4-11%范圍，稀土含量在0.5-8%范圍。這種球化劑由熔配法生產，先將稀土硅鐵合金、鎂錠、硅鐵合金以及硅鈣合金、硅鋇合金等重熔后澆鑄成鑄錠；然后再將鑄錠破碎成小塊。根據牌號不同，球化劑的塊度在5-40毫米。由于鎂的熔點和沸點較低，球化處理時，球化劑中的鎂進入鐵水后，發生汽化，使鐵水沸騰起來。鐵水沸騰可能使部分球化劑翻滾到鐵水表面，如果球化劑中的鎂在鐵水的近表面汽化，將造成鐵水更強烈的沸騰，甚至飛濺，并產生強烈的鎂光和煙塵。大量鎂光和煙塵，既造成很大的鎂燒損，又污染了環境。使用這種球化劑和處理工藝，鎂的吸收率低， 一般只有30 40%。如果球化處理時鐵水溫度很高，則反應沸騰更加劇烈，鎂的燒損更大，球化劑的消耗也隨之增大。鐵水出爐溫度在1480度以下時，球化劑的加入量一般在 1. 1-1. 2%。如果鐵水出爐溫度提高到1530度以上，球化劑的加入量要相應提高到2. 0%以上。為了控制強烈的鎂光和煙塵，提高鎂的吸收率，必須嚴格控制球化工藝，盡可能使鎂在鐵水底部汽化。上面有一層較厚的鐵水壓著，可以有效地抑制鐵水沸騰。鎂汽化點離鐵水表面越深，鐵水沸騰程度越小，鎂光和煙塵越小，甚至消失。為了達到這個目的，從球化處理裝置(也即球化包)的設計到球化劑的放置都有嚴格要求。首先，要求球化包呈細長型， 其高度和內徑比大于1. 5，這便于提高鐵水的深度，從而提高鎂汽化點離鐵水表面的深度。 其次，在球化包底部設置提壩或凹坑，球化處理時，將碎塊球化劑放在提壩內側或凹坑內， 然后在球化劑上面覆蓋孕育劑、無銹鐵屑以及草灰、蘇打、珍珠巖等集渣劑等，并搗實。這樣可以防止在將鐵水倒入球化包時直接沖擊球化劑，或將球化劑沖到鐵水表面，也可以防止鐵水沸騰時將球化劑翻滾到鐵水表面。這些措施，如果使用得當，都能起到較好的效果。球化劑中鎂含量是另一個因素影響鎂光、煙塵的程度以及鎂吸收率。為了減少鎂光和煙塵、提高鎂的吸收率，要控制球化劑中鎂的含量在一個較低水平，尤其是在出鐵溫度較高的情況下，必須使用低鎂球化劑。這無疑要增加球化劑的用量，加大了生產成本。延長球化劑起爆時間(球化劑熔解，鎂開始汽化的時間)是抑制球化劑產生強烈鎂光和煙塵，提高鎂的吸收率的有效途徑。延長球化劑起爆時間，在球化劑中的鎂進入鐵水發生汽化之前，有更多的鐵水灌入球化包，提高了球化包中鐵水的深度，從而提高了鎂汽化點離鐵水表面的深度，有利于抑制鎂汽化時產生的鐵水沸騰，減小鎂光和煙塵。公開號為 CN1427086A的專利申請書中提出了一種延長球化劑起爆時間的方法將球化劑和阻燃劑混合，并加入凈化劑、脫硫劑和除渣劑等。這種方法是將球化劑和其它添加劑機械混合。但由于球化劑和其它添加劑的粒度不同，可能會使其它添加劑產生偏聚，影響使用效果。無論是使用細長型球化包、在球化包底部筑壩、將球化劑搗實，還是在球化劑中添加阻燃劑，這些措施都能不同程度地減小鎂光和煙塵，提高鎂的吸收率，但在實際生產中， 由于受到生產條件的限制，操作人員的素質等影響，有時效果并不滿意，有必要對球化劑進一步優化，生產出使用方便，安全有效的球化劑。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術中存在的不足，提出改進。本發明的第一方面涉及一種延長球化劑起爆時間的方法，從而減小球化劑造成的鐵水沸騰、鎂光和煙塵，提高鎂的吸收率。技術解決方案是在球化劑表面涂覆一層保溫隔熱材料，例如碳化硅粉，石墨粉，凈化劑，脫硫劑，聚渣劑，等待……，或這些材料的混合物。這層保溫隔熱材料在球化劑表面形成一個保溫隔熱層，可以有效地延長球化劑的起爆時間。所述的保溫隔熱材料不僅可以在球化劑表面形成保溫隔熱層，同時又能對球鐵生產帶來有益幫助。碳化硅是高溫耐火材料，同時它又是很好的鑄鐵孕育劑。將碳化硅粉涂覆在球化劑表面，一方面，由于它的耐高溫特性，可以大大延長球化劑的起爆時間，另一方面，碳化硅又促進了球鐵的孕育。石墨是鑄造生產中常用的增碳劑，同時又是很好的保溫隔熱材料。因此，將石墨粉涂覆在球化劑表面，可以延長球化劑的起爆時間，同時，又起到了增碳作用。凈化劑，脫硫劑，聚渣劑等鑄造輔料大多由Si02、CaO, CaC等組成。這些氧化物或碳化物都有較好的保溫隔熱效果。將這些材料涂覆在球化劑表面，既可以大大延長球化劑的起爆時間，又可以對鐵水進行凈化、脫硫以及聚渣處理。碳化硅粉，石墨粉，凈化劑，脫硫劑，聚渣劑是鑄造生產中常用的輔助材料。將它們涂覆在球化劑表面，不僅起到了延長球化劑起爆時間的作用，還起到了孕育、凈化、脫硫、聚渣等作用，不會使球鐵性能退化。可謂一舉兩得。這些材料不會使球鐵性能退化也是非常關鍵的。本發明的第二方面涉及一種環保型球化劑。這種球化劑具有較長的鎂起爆時間， 球化處理時，鐵水沸騰小，鎂光和煙塵少，可以用肉眼直接觀察鐵水包的球化反應，不刺眼睛，而且鎂的吸收率高。技術解決方案是在球化劑表面涂覆一層保溫隔熱材料，例如碳化硅粉，石墨粉，凈化劑，脫硫劑，聚渣劑，等等……，或這些材料的混合物。同時又能對球鐵生產帶來有益幫助。這層保溫隔熱材料在球化劑表面形成一個保溫隔熱層，可以有效地延長球化劑的起爆時間。本發明的第三方面涉及一種球化劑的制備方法。技術解決方案是，利用攪拌或粘結劑將保溫隔熱材料涂覆在球化劑表面。所述的粘結劑是水玻璃或硅溶膠。它們是耐火材料行業和鑄造行業常用的粘結劑，本身也是保溫隔熱材料，非常適合。本發明的設計原理是在球化劑表面涂覆一層保溫隔熱材料。當高溫鐵水灌入球化包時，球化劑受到這一層保溫隔熱材料的保護，溫度不會迅速升高，不會迅速起爆，從而延長了球化劑的起爆時間。這樣在球化劑起爆以前，有更多的鐵水灌入球化包，提高了鎂汽化點離鐵水表面的深度，有利于抑制鎂汽化時產生的鐵水沸騰，并抑制鎂光和煙塵。本發明的有益效果1.環保球化劑在保溫隔熱層的保護下，球化處理時反應非常平穩，鎂的燒損很小，鎂光明顯小于普通球化劑，可用肉眼直接觀察鐵水包的球化反應，決不刺眼睛。而且也不會出現象普通球化劑那樣煙塵四起、火光沖天的激烈沸騰反應。球化反應的煙塵量要明顯少于普通球化劑。這在很大程度上改善了多年以來鐵水爐前球化處理時惡劣的作業環境。提高了勞動保護水平。2. 一劑多效由于選用的保溫隔熱材料具有孕育、凈化、脫硫、聚渣等作用，在延長球化劑起爆時間的同時，有兼具孕育、凈化、脫硫、聚渣等作用。3.減少氧化涂覆的保溫隔熱材料不僅能延長球化劑的起爆時間，還能防止球化劑在高溫下氧化，提高了抵抗熱包的能力。這樣，在鑄造生產中，不需要等待球化包冷卻后再放置球化劑， 為連續生產創造了條件，提高了生產率。4.可以使用高鎂含量球化劑普通球化劑，由于鎂含量越高，燒損越嚴重，必須限制球化劑中鎂的含量，尤其是在出鐵溫度較高的情況下，只能使用低鎂含量的球化劑。涂覆了保溫隔熱材料以后，鎂的燒損傾向減小，可以提高球化劑中鎂的含量，即使出鐵溫度較高，也可以使用高鎂含量球化劑，這樣可以減小球化劑用量，節約成本。
具體實施例方式本發明的實施方式包括(1)準備球化劑；(2)準備保溫隔熱材料；(3)在球化劑表面涂覆保溫隔熱材料；(4)烘干。球化劑是常規產品，市面上有售。它是由熔配法生產，先將稀土硅鐵合金、鎂錠、硅鐵合金以及硅鈣合金、硅鋇合金等重熔后澆鑄成鑄錠；然后再將鑄錠破碎成小塊。球化劑碎塊呈不規則塊狀。根據牌號不同，球化劑的塊度在5-40毫米。保溫隔熱材料都是市面上有售的，粉末粒度在1毫米以下，優選0. 5毫米以下。在球化劑塊表面涂覆保溫隔熱材料粉末有三種方法。保溫隔熱材料粉末用量約占球化劑的1_35%，優選5-25%。第一種方法攪拌法。將破碎成小塊的球化劑和保溫隔熱材料粉末充分攪拌，利用球化劑碎塊之間的摩擦，將保溫隔熱材料粉末粘附在球化劑碎塊表面。第二種方法先將粘結劑涂覆在球化劑表面，然后再將保溫隔熱材料粉末粘在粘結劑上，脫水干燥后即可。可以使用任何方法將粘結劑涂覆在球化劑表面，可以使用任何方法將保溫隔熱材料粘在粘結劑上，可以使用任何方法烘干，自然風干或加熱烘干都可以。第三種方法先將粘結劑和保溫隔熱材料調和成漿狀，然后再將調好的漿料掛到球化劑表面，脫水干燥后即可。可以使用任何方法將粘結劑和保溫隔熱材料調和成漿狀，可以使用任何方法將漿掛在球化劑上，可以使用任何方法烘干，自然風干或加熱烘干都可以。
下面結合實施例進一步說明。實施例一選用常規8-5球化劑90公斤，名義成分為鎂8%，稀土 5%，塊度5_40 毫米；選用石榴石礦粉12公斤，粒度-60目。選用硅灰石礦粉8公斤，粒度-60目。將球化劑、石榴石礦粉和硅灰石礦粉倒入一水泥攪拌機中，開動攪拌機攪拌20分鐘后出料，篩去多余的粉末，即得到具有較長起爆時間的球化劑。實施例二 選用常規8-5球化劑90公斤，名義成分為鎂8%，稀土 5%，塊度5_40 毫米；選用水玻璃2公斤；選用碳化硅粉8公斤，粒度-60目。先將球化劑倒入一水泥攪拌機中，然后將水玻璃倒在球化劑上，開動攪拌機攪拌3分鐘，使水玻璃均勻地涂覆在球化劑表面。然后將碳化硅粉倒入攪拌機中，開動攪拌機攪拌5分鐘后出料，使碳化硅粉粘結在球化劑表面。最后，將涂覆了碳化硅粉的球化劑送人烘干爐中，在300度烘烤3小時，待烘烤過的球化劑降溫后分裝，即成產品。實施例三選用常規8-5球化劑90公斤，名義成分為鎂8%，稀土 5%，塊度5_40 毫米；選用水玻璃2公斤；選用市面上有出售的鐵神一號凈化孕育劑8公斤，先將球化劑倒入一水泥攪拌機中，然后將水玻璃倒在球化劑上，開動攪拌機攪拌3分鐘，使水玻璃均勻地涂覆在球化劑表面。然后將鐵神一號凈化孕育劑倒入攪拌機中，開動攪拌機攪拌5分鐘后出料，使鐵神一號凈化孕育劑粘結在球化劑表面。最后，將涂覆了鐵神一號凈化孕育劑的球化劑送人烘干爐中，在300度烘烤3小時，待烘烤過的球化劑降溫后分裝，即成產品。實施例四選用常規8-5球化劑90公斤，名義成分為鎂8%，稀土 5%，塊度5_40 毫米；選用硅溶膠5公斤，選用石榴石礦粉5公斤，粒度-60目。選用硅灰石礦粉3公斤， 粒度-60目。先將硅溶膠、石榴石粉和硅灰石粉倒入帶有攪拌器的桶內攪拌，調和成漿狀備用。再將球化劑和漿料倒入一水泥攪拌機中，開動攪拌機攪拌3分鐘后出料，使漿料均勻地涂覆在球化劑表面。將涂覆了漿料的球化劑送人烘干爐中，在300度烘烤5小時，待烘烤過的球化劑降溫后分裝，即成產品。
權利要求
1.一種延長球化劑起爆時間的方法。其特征在于在球化劑塊表面附著一層保溫隔熱材料粉末。
2.根據權利要求1所述的保溫隔熱材料粉末是鑄造生產中使用的孕育劑粉末，或者凈化劑粉末，或者脫硫劑粉末，或者集渣劑粉末，或者增碳劑粉末，或者上述任意兩種或多種粉末的混合物。
3.一種具有起爆時間長的球化劑，其特征在于在球化劑塊表面附著一層保溫隔熱材料粉末。
4.根據權利要求3所述的保溫隔熱材料粉末是碳化硅粉，粉末粒度在1毫米以下，優選 0. 5毫米以下。碳化硅粉量占球化劑的1_35%，優選5-25%。
5.根據權利要求3所述的保溫隔熱材料粉末是石榴石粉，或硅灰石粉，或石榴石粉和硅灰石粉的混合物，混合比例不限，粉末粒度在1毫米以下，優選0. 5毫米以下。粉量占球化劑的1_35%，優選5-25% ο
6.根據權利要求3所述的保溫隔熱材料是鐵神一號凈化劑，含量占球化劑的1-35%， 優選5-25%。
7.根據權利要求3所述的保溫隔熱材料粉末是石墨粉，粉末粒度在1毫米以下，優選 0.5毫米以下。粉量占球化劑的1-35%，優選5-25%。
8.根據權利要求3所述的保溫隔熱材料粉末是通過和球化劑一起充分攪拌而附著到球化劑表面。
9.根據權利要求3所述的保溫隔熱材料粉末是通過粘結劑粘結到球化劑表面。所述的粘結劑是水玻璃或硅溶膠。
10.根據權利要求3所述的保溫隔熱材料粉末是通過和粘結劑一起做成漿料后掛到球化劑上的。所述的粘結劑是水玻璃或硅溶膠。。
全文摘要
一種延長球化劑起爆時間的方法以及一種具有起爆時間長的球化劑(環保型球化劑)。所述的方法是在球化劑塊表面附著一層保溫隔熱材料。球化劑受到這一層保溫隔熱材料的保護，溫度不會迅速升高，不會迅速起爆，從而延長了球化劑的起爆時間。保溫隔熱材料粉末通過和球化劑充分攪拌而粘到球化劑表面；或者通過粘結劑粘到球化劑表面；或者通過和粘結劑做成漿料掛到球化劑表面。
文檔編號C22C33/10GK102373361SQ20101025835
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月20日 優先權日2010年8月20日
發明者劉玉林 申請人:沈陽福鋁科技有限公司