專利名稱：高鎂合金包芯線的芯劑及芯線的制作工藝的制作方法
本專利涉及一種高鎂合金包芯線的芯劑及芯線的制作工藝，具體的是應(yīng)用于鐵水球化處理包芯線芯劑合金的冶煉、破碎的生產(chǎn)工藝及相關(guān)合金包芯線產(chǎn)品。
采用包芯線技術(shù)進(jìn)行鋼水、鐵水的處理，是80年代起新興的一種合金元素的加入技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)在于能將在冶煉爐內(nèi)或鋼(鐵)水包內(nèi)加入燒損較大、收率不穩(wěn)定的合金直接插入包底，可大幅度提高其收得率及最終金屬液成份的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
高鎂球化包芯線主要應(yīng)用于鐵水的球化處理和脫硫處理。其主要優(yōu)點(diǎn)為處理成本比沖入法低；產(chǎn)品質(zhì)量比沖入法高(至少與沖入法相當(dāng))；作業(yè)環(huán)境比沖入法好；工人勞動(dòng)強(qiáng)度比沖入法輕；實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化比沖入法容易。
現(xiàn)國(guó)外使用的有二種一種是高鎂混制型球化包芯線，即芯劑由純鎂粒、硅鐵粉、硅鈣粉等按要求的比例混制，再用薄鋼帶進(jìn)行包裹而成。其含鎂量為鎂＞15～≮40％另一種是高鎂合金球化包芯線，即由熔制成符合成份要求的鎂、硅、鈣、稀土合金破碎后，包制而成。目前，國(guó)外的最高成份(含鎂)只能做到25～28％。國(guó)內(nèi)目前使用的也主要是這一種。
在鐵水中，純鎂的蒸汽壓要比合金鎂(Si-Mg相)的蒸汽壓大得多。在相同鎂含量的情況下，純鎂包芯線反應(yīng)的激烈程度要比合金鎂大得多，其球化元素的收得率就小得多。因包芯線中鋼帶的比例占34~40％，而鎂是起球化作用的主導(dǎo)元素，故在相同直徑的包芯線的條件下，鐵水的單位球化成本隨著包芯線芯劑中鎂量的增加而降低。高鎂合金包芯線(Mg30～40)就是解決這一限制環(huán)節(jié)，使鐵水質(zhì)量提高、單位球化成本更低。
與沖入法球化劑比較，包芯線中鎂含量在20～45％范圍內(nèi)變化時(shí)，球化成本可由120元/噸降至85元/噸。
在維持85元/噸球化成本的前提下，沖入法球化劑的價(jià)格需降至5700元/噸，才能持平。而這是目前傳統(tǒng)球化劑的成本所不能做到的。這就是高鎂合金球化包芯線在球化成本上的巨大優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處而提供的一種解決高鎂合金冶煉的工藝性問(wèn)題，并提供一種熔制型的高鎂(鎂30～70％)合金包芯線的芯劑及芯線的制作工藝。本發(fā)明的目的是采取以下的措施實(shí)現(xiàn)的1)高鎂合金包芯線的芯劑及芯線的成份范圍是鎂30～70、鈣0～8、稀土0～8、硅30～45；2)高鎂合金包芯線芯劑的工藝方法是采用熔配法或壓鎂法在感應(yīng)爐或其它加熱爐體中利用覆蓋劑和保護(hù)性氣體進(jìn)行冶煉、澆鑄、壓錠。并在氣體保護(hù)下進(jìn)行封閉的分級(jí)破碎的工藝方法，其中熔配法將按配料單配好的合金原料，按順序(墊底硅鐵、鎂錠、稀土硅鐵、硅鐵、硅鈣等)加入到感應(yīng)爐中，并加入覆蓋劑進(jìn)行熔化，待有金屬熔池出現(xiàn)時(shí)，降低功率、加入覆蓋劑，并加蓋專用爐蓋，同時(shí)通入保護(hù)性氣體，將爐溫穩(wěn)定地控制在1100℃～1200℃，恒溫15～20分鐘，使鎂及硅有充分的時(shí)間形成Mg2Si或硅鎂共晶物，并在中期降低感應(yīng)爐頻率提高爐內(nèi)攪拌能力，出爐時(shí)，將金屬液流以氣體進(jìn)行保護(hù)，使其不與空氣進(jìn)行接觸，澆注完畢后撤去保護(hù)罩，并在合金錠表面撒入覆蓋劑，并以壓盤進(jìn)行壓錠，使其快速冷卻，避免成份偏析；壓鎂法將來(lái)自于礦熱爐的鐵、硅、鈣、稀土四元合金液或由感應(yīng)爐制備的低鎂(4％左右)鐵、硅、鈣、稀土、鎂合金液，在高硅相態(tài)下進(jìn)行壓力加鎂，方法是以專用裝置，將金屬鎂錠從合金液表面壓入底部使其進(jìn)行鎂、硅的合金化，所有鎂錠分3～4次壓入，每次壓入后要加入覆蓋劑、并通入氣體進(jìn)行保護(hù)，并保持恒溫3～4分鐘，全部壓完后，同熔配法一樣進(jìn)行出爐等后續(xù)操作。
覆蓋劑為無(wú)水光鹵石(MgCl2+KCl)、二號(hào)熔劑、NaCl的混合物或其中的一種。二號(hào)溶劑是指氯化鉀、氯化鋇、氯化鎂。采用的保護(hù)氣體是氬氣、氮?dú)饣蚨叩幕旌蠚怏w。
用現(xiàn)有的傳統(tǒng)的感應(yīng)爐冶煉工藝冶煉高鎂(30~45)，鎂的燒損要高達(dá)35％以上，合金中有大量的單質(zhì)鎂存在，且成份的穩(wěn)定性很差，合金的破碎因起火燃燒而無(wú)法進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。
采用感應(yīng)爐(或其它加熱熔爐)，以壓鎂法或熔配法在覆蓋劑或氣體的保護(hù)下進(jìn)行冶煉、澆鑄、壓制薄錠。并在氣體保護(hù)下進(jìn)行封閉的分級(jí)破碎，從而得到高純凈度、高均勻性、粒級(jí)分布優(yōu)越的高鎂合金包芯線芯劑。
本發(fā)明效果是1、使高鎂合金(Mg30~70)的熔制、破碎成為一種能夠適合批量工業(yè)化生產(chǎn)的可行工藝；2、冶煉過(guò)程中鎂的燒損降至10％以下，氧化降至5％以下；3、解決了高鎂合金(Mg30~70)的熔制過(guò)程中單質(zhì)鎂高、冷卻過(guò)程中燃燒嚴(yán)重、合金錠的孔隙度大、合金氧化嚴(yán)重等問(wèn)題；4、解決了高鎂合金破碎的燃燒問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的工藝流程的實(shí)施做進(jìn)一步說(shuō)明。覆蓋劑無(wú)水光鹵石(MgCl2+KCl)、二號(hào)熔劑、NaCl的混合物或其中的一種。保護(hù)氣體氬氣、氮?dú)饣蚨叩幕旌蠚怏w。破碎裝置將由3～4臺(tái)腭式破碎機(jī)和1～2對(duì)輥破碎機(jī)的斗式提升機(jī)組成的分級(jí)自動(dòng)破碎機(jī)組安裝在專用房屋中，在破碎狀態(tài)時(shí)，充入保護(hù)性氣體，并以此進(jìn)行隔音、隔塵、減少氣體散失。工藝說(shuō)明熔配法將按配料單配好的合金原料，按秩序(墊底硅鐵、鎂錠、稀土硅鐵、硅鐵、硅鈣等)加入到感應(yīng)爐中，并加入覆蓋劑進(jìn)行熔化，待有金屬熔池出現(xiàn)時(shí)，降低功率、加入覆蓋劑，并加蓋專用爐蓋，同時(shí)通入保護(hù)性氣體。將爐溫穩(wěn)定地控制在1100℃～1200℃，恒溫15～20分鐘，使鎂及硅有充分的時(shí)間形成Mg2Si或硅鎂共晶物，并在中期降低感應(yīng)爐頻率提高爐內(nèi)攪拌能力。出爐時(shí)，將金屬液流以氣體進(jìn)行保護(hù)，使其不與空氣進(jìn)行接觸。澆注完畢后撤去保護(hù)罩，并在合金錠表面撒入覆蓋劑，并以壓盤進(jìn)行壓錠，使其快速冷卻，避免成份偏析。
壓鎂法將來(lái)自于礦熱爐的Fe-Si-Ca-RE四元合金液或由感應(yīng)爐制備的低鎂(4％左右)Fe-Si-Ca-RE-Mg合金液，在高硅相態(tài)下進(jìn)行壓力加鎂。方法是以專用裝置，將金屬鎂錠從合金液表面壓入最底部使其進(jìn)行鎂、硅的合金化，所有鎂錠分3~4次壓入。每次壓入后，要加入覆蓋劑、并通入氣體進(jìn)行保護(hù)，并保持恒溫3~4分鐘。全部壓完后，同熔配法一樣進(jìn)行出爐等后續(xù)操作。
實(shí)施例1、熔配法冶煉鎂40芯劑，具體成份為Mg40 Si40 RE2 Ca2。所用原料為硅鐵Si76％，硅鈣Ca31％，Si55％，混合稀土金屬RE100％，金屬硅Si99％。
先將少量金屬硅(＞8mm)加入爐底，然后加入鎂錠，再依次加入工業(yè)硅、硅鐵、混合稀土金屬等，并混入少量覆蓋劑加入。升溫至開(kāi)始出現(xiàn)熔池，加入覆蓋劑。采用專用爐蓋密封，并通入保護(hù)性氣體，恒溫冶煉15~20分鐘至全部熔清并保溫20分鐘。去除爐蓋，加入覆蓋劑進(jìn)行降溫至1100℃。出爐澆注，并進(jìn)行氣體保護(hù)。
高鎂芯劑的取樣成份為Mg42.4％、Ca2.2％、RE2.1％、Si40.8％、MgO1.8％。
鎂的燒損為10％以下。
鎂的氧化為3.8％。
2、感應(yīng)爐壓鎂法原料結(jié)構(gòu)同上。先將少量工業(yè)硅(＞8mm)加入爐底，然后加入3～4kg鎂錠，再依次加入工業(yè)硅、硅鐵、混合稀土金屬等，并混入少量覆蓋劑加入。升溫至全部熔清，加入覆蓋劑并降溫至1200℃。
采用壓力加鎂設(shè)備，將圓臺(tái)型鎂錠壓入合金液底部，保持1分鐘，使其充分合金化，再行第二次壓鎂，整個(gè)過(guò)程需3～4次完成。壓鎂過(guò)程中感應(yīng)爐不送電或維持最低功率。
然后在1100℃進(jìn)行恒溫20分鐘，并采用爐蓋密封，并通入保護(hù)性氣體，使硅和鎂充分合金化。并以同樣的方法出爐澆注。
Mg43.2、Ca2.1％、RE1.9％、Si41.2％、MgO0.8％。
鎂的燒損為7％左右。
鎂的氧化為2.0％以下。
Mg40球化包芯線應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用條件鐵水包3噸，裝入鐵水量2.94噸原鐵水成分％C3.7，Si1.3，Mn0.13，P0.04，S0.026處理溫度1490℃包芯線芯劑成份Mg41％ RE3％ Ca2％ Si38％
Mg40球化包芯線參數(shù)包芯線單重340g/m，鋼帶單重140g/m，芯劑單重200~210g/m處理參數(shù)喂線速度54m/min喂入長(zhǎng)度38m(13m/噸鐵水)喂線時(shí)間42s包內(nèi)補(bǔ)加硅鐵量15kg球化結(jié)果球鐵成分％C3.75，Si2.6，Mn0.15，P0.04，S0.015，Mg0.039球鐵鑄態(tài)性能抗拉強(qiáng)度475N/mm2，延伸率23％球化等級(jí)1-2級(jí)，球徑級(jí)別6-7級(jí)球化成本87元/噸鐵水本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是高鎂合金(鎂30～70)的熔制、破碎成為一種能夠適合批量化工業(yè)生產(chǎn)，從而得到高純凈度、高均勻性、粒級(jí)分布優(yōu)越的高鎂合金包芯線芯劑。
權(quán)利要求
1.一種高鎂合金包芯線的芯劑及芯線的制作工藝，其特征在于1)高鎂合金包芯線的芯劑及芯線的成份范圍是鎂30～70、鈣0～8、稀土0～8、硅30～45；2)高鎂合金包芯線芯劑的工藝方法是采用熔配法或壓鎂法在感應(yīng)爐或其它加熱爐體中利用覆蓋劑和保護(hù)性氣體進(jìn)行冶煉、澆鑄、壓錠。并在氣體保護(hù)下進(jìn)行封閉的分級(jí)破碎的工藝方法，其中熔配法將按配料單配好的合金原料，按順序(墊底硅鐵、鎂錠、稀土硅鐵、硅鐵、硅鈣等)加入到感應(yīng)爐中，并加入覆蓋劑進(jìn)行熔化，待有金屬熔池出現(xiàn)時(shí)，降低功率、加入覆蓋劑，并加蓋專用爐蓋，同時(shí)通入保護(hù)性氣體，將爐溫穩(wěn)定地控制在1100℃～1200℃，恒溫15～20分鐘，使鎂及硅有充分的時(shí)間形成Mg2Si或硅鎂共晶物，并在中期降低感應(yīng)爐頻率提高爐內(nèi)攪拌能力，出爐時(shí)，將金屬液流以氣體進(jìn)行保護(hù)，使其不與空氣進(jìn)行接觸，澆注完畢后撤去保護(hù)罩，并在合金錠表面撒入覆蓋劑，并以壓盤進(jìn)行壓錠，使其快速冷卻，避免成份偏析；壓鎂法將來(lái)自于礦熱爐的鐵、硅、鈣、稀土四元合金液或由感應(yīng)爐制備的低鎂(4％左右)鐵、硅、鈣、稀土、鎂合金液，在高硅相態(tài)下進(jìn)行壓力加鎂，方法是以專用裝置，將金屬鎂錠從合金液表面壓入最底部使其進(jìn)行鎂、硅的合金化，所有鎂錠分3～4次壓入，每次壓入后要加入覆蓋劑、并通入氣體進(jìn)行保護(hù)，并保持恒溫3～4分鐘，全部壓完后，同熔配法一樣進(jìn)行出爐等后續(xù)操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鎂合金包芯線的芯劑的制作工藝，其特征在于覆蓋劑為無(wú)水光鹵石(MgCl2+KCl)、二號(hào)熔劑、NaCl的混合物或其中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高鎂合金包芯線的芯劑的制作工藝，其特征在于二號(hào)溶劑是指氯化鉀、氯化鋇、氯化鎂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鎂合金包芯線的芯劑的制作工藝，其特征在于采用的保護(hù)氣體是氬氣、氮?dú)饣蚨叩幕旌蠚怏w。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高鎂合金包芯線的芯劑及芯線的制作工藝，主要特征是高鎂合金包芯線芯劑及包芯線的成份是鎂、鈣、稀土、硅組成，采用熔配法或壓鎂法在感應(yīng)爐或其它加熱爐體中利用覆蓋劑和保護(hù)性氣體進(jìn)行冶煉、澆鑄、壓錠。并在氣體保護(hù)下進(jìn)行封閉的分級(jí)破碎的工藝方法，從而得到高純凈度、高均勻性、粒級(jí)頒優(yōu)越的高鎂合金包芯線芯劑。
文檔編號(hào)C22C33/00GK1465733SQ0214081
公開(kāi)日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2002年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月29日
發(fā)明者張恒立, 李鑠 申請(qǐng)人:包頭文鑫實(shí)業(yè)有限公司