壓鎂鋼包的製作方法
2023-10-11 18:41:19
專利名稱：壓鎂鋼包的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鐵合金冶煉領域。具體地，本實用新型涉及低氧化鎂的鎂矽鐵的新生產設備。
鎂矽鐵合金作為一種添加劑、球化劑、精煉劑加入鋼鐵和有色金屬中，與其中的硫、氧、氮等元素具有很強的親和能力，能與有害元素形成熔點很高的化合物質點。其主要功用是細化了金屬的鑄造組織，改變了鋼鐵和有色金屬中非金屬雜質的形狀、大小、分布形成和數量等，減少了非金屬雜質對金屬性能的有害影響，從而提高了金屬材料的力學性能，耐磨性能，低溫韌性及高溫耐熱性能等。而鎂矽鐵中的氧化鎂含量是影響鎂矽鐵性能發揮的最主要因素，傳統工藝生產的鎂矽鐵，氧化鎂含量在0.8-1.2％之間甚至更高，過高的氧化鎂含量，降低了有效鎂含量，不僅在用量上高於低氧化鎂產品，而且冶煉出的鋼鐵鑄造件及合金的各項性能也不能適應現代汽車工業的要求。
鎂矽鐵中的鎂含量一般由金屬鎂(有效鎂)和氧化鎂組成。氧化鎂過高不僅直接影響到實際有效金屬鎂的含量，同時也在許多鑄造行業帶來很多技術上難以解決的問題，如因氧化鎂而造成的鑄件內產生氣孔等。這往往直接影響了鑄件的品質，尤其在汽車工業。因氧化鎂已經成為西方所有汽車鑄造配件生產商所要求的重要技術指標。而氧化鎂在一般鎂矽鐵生產廠家卻仍然是一個未能解決的問題，例如國內鎂矽鐵氧化鎂指標一般在0.8-1.2％之間。
目前，傳統鎂矽鐵生產採用中頻爐、電弧爐、或矽鐵爐生產。然而，這些生產工藝都存在種種缺點。
在中頻爐生產工藝中採用的兌鎂方式中有爐中兌鎂和爐外壓鎂。傳統的兌鎂工藝存在許多缺點(1)和爐中兌鎂相比，爐中兌鎂是將鎂錠直接投入爐中，鎂錠投入後，飄浮在鐵水表面，劇烈反應燃燒，鎂損失大，難以攪拌混合。(2)如果加蓋，雖可減少燃燒，但易造成爐內壓力過大，事故隱患大。(3)產品中氧化鎂含量高達0.8-1.2％之間，且成本高，產量低。總之，中頻爐兌鎂因消耗大，成本高，產量低，以及無法從根本上解決合金成份偏析以及氧化鎂含量高等問題和弊病，已屬於淘汰工藝。
電弧爐和矽鐵爐生產現多採用開放式壓鎂，這種工藝在理論上固然可行，但在實際操作中卻缺乏安全和可靠性。70％的鎂會在空氣中劇烈反應掉，並形成大量的氧化鎂煙霧。尤其是當空氣潮溼或稍有忽視，劇烈的金屬鎂反應有可能引起噴發或爆裂，甚至會造成經濟財產的損失和人身傷亡，因而存在生產安全上的很大隱患。同時，鐵水與空氣接觸面積大，也使得氧化鎂含量偏高，金屬鎂流失或損耗大，合金成份偏析，以及粘包等問題。
傳統式爐外壓鎂也無法解決氧化鎂含量偏高，金屬鎂在反應過程中的流失，產品合金成分偏析等一系列技術和工藝遺留問題。
因此，本領域迫切需要簡便、安全地生產低氧化鎂含量的鎂矽鐵的設備。
本實用新型的目的就是提供一種新的、安全地生產低氧化鎂含量的鎂矽鐵的專用設備。
在本實用新型中，提供了一種用於生產鎂矽鐵的壓鎂鋼包，它包括一具有內壁的本體，其中，該鋼包還包括一由母蓋和子蓋構成的蓋體，所述母蓋的邊緣緊貼所述本體的內壁，並具有一鎂錠投料孔，所述子蓋穿設並連接一用於攜帶鎂錠進入所述鋼包的投料杆，並可覆蓋在所述鎂錠投料孔上，並且在本體底部設有惰性氣體入口。
在一實例中，在所述本體內壁上具有耐火材料層。
在另一實例中，在所述本體的底部的惰性氣體入口是可讓氣體透過但不讓鐵水通過的充氣耐火磚，所述耐火磚連接於一充氣管。
在另一實例中，在所述本體和蓋體上設置有用於連接起重裝置的掛鈎。
在另一實例中，在所述母蓋上設置有透氣孔。
在另一實例中，在所述子蓋和投料杆之間有空隙。
在另一實例中，所述所述子蓋與所述投料杆可通過選自下組的結構相互連接螺栓連接件、鉚接件和焊接頭。
在另一實例中，所述鎂錠具有一供穿設所述投料杆的中心孔，並通過一懸掛銷固定於所述投料杆。
在另一實例中，所述投料杆的長度為可伸入所述本體的底部。
在附圖中，
圖1(a)是本實用新型一種壓鎂鋼包本體的剖視圖。
圖1(b)是本實用新型一種壓鎂鋼包母蓋的俯視圖。
圖1(c)和(d)是本實用新型一種壓鎂鋼包母蓋的剖視圖。
圖2是本實用新型一種壓鎂鋼包子蓋、投料杆和整體鎂錠的工作示意圖。
圖3(a)和(b)是本實用新型一種整體鎂錠的剖面圖和俯視圖。
本發明人針對傳統鎂矽鐵生產工藝中所出現的上述問題，研製出了採用爐外直接壓鎂和封閉式澆模連續澆鑄的新工藝，不僅從根本上提高了生產和安全和可靠性，也有效達到了控制鎂矽鐵產品中氧化鎂含量的目的，並解決了鎂含量偏析的問題。
鎂矽鐵冶煉生產步驟分為配料→冶煉(熔煉)→兌鎂→澆模(或稱為「澆鑄」)→脫模→破碎(任選步驟)→包裝(任選步驟)。本發明的先進之處在於兌鎂步驟上，其餘步驟與現有的技術基本相同或相似。
在本發明中，兌鎂步驟的改進之處在於，在基本閉合的容器中，於惰性氣體存在下，通過將鎂錠直接壓入鐵水的方式進行兌鎂，從而有效地控制金屬鎂的劇烈反應效應，降低金屬鎂損耗，減少氧化鎂含量，提高生產安全和可靠性，並解決了壓鎂過程中粘包和成品合金出現偏析等老大難問題。本發明的兌鎂步驟可通過使用本發明新型的壓鎂鋼包而實現。
本發明的爐外直接壓鎂有別於傳統壓鎂法的根本之處在於，使用了新型的壓鎂鋼包。本發明壓鎂鋼包具有結構特點(1)內層具有防粘層。本發明鋼包可在傳統矽鐵鋼包的基礎上製作。較佳地，在內壁塗抹2-30mm，較佳地5-10mm厚的耐火泥，以解決粘包和脫包問題。
(2)在壓鎂鋼包的底部有惰性氣體入口。一種較佳的方式是在壓鎂鋼包底部裝填特種充氣耐火磚，這種耐火磚具有細小的氣孔，可以透過壓力氣體但鐵水無法滲出。磚的外部即另一頭帶有一個固定的管道並連接到外部的壓力氣體輸送管道。在實施壓鎂的瞬間，可以不斷地向鋼包內充入不參加反應的惰性氣體，如氮氣等。這樣，不僅降緩了金屬鎂的劇烈反應程度，而且還使鐵水在鋼包內呈沸騰狀，起到了充分攪拌作用，因而從根本上解決了金屬鎂流失和合金成份的偏析等問題。
適用於本發明的惰性氣體包括任何不與鐵水和鎂反應的氣體。代表性的惰性氣體例子包括(但並不限於)氦氣、氖氣、氬氣、氮氣、以及它們的混合物。一種較佳的氣體是氮氣。
(3)特製的壓鎂鋼包的子母蓋。鋼包母蓋邊緣與鋼包壁結合緊密，從鋼包底部通入的不參加反應的氣體將鋼包內的空氣從鋼包母蓋中心圓洞中排除，從而保證整個壓鎂過程能夠在極少量的空氣(氧氣)的情況下進行，從而減少氧化鎂的產生。而鋼包母蓋中心圓洞同時作為鎂錠的填入口。
鋼包子蓋在鎂錠壓入鐵水後蓋在鋼包母蓋上。鋼包子蓋中心的圓孔可穿過鎂錠中心杆，鎂錠中心杆和鋼包子蓋留有少量孔隙，以及包蓋上的小圓洞，作為氣體出氣口，避免處於基本封閉的鋼包內壓力過大。此鋼包蓋應採用密度較高和耐高溫的合金澆鑄而成，牢度高，重量大，降低鋼包壓力過大可能造成的事故隱患，從預防的角度出發再次提高了生產的安全可靠性。同時可以使鋼包內形成壓力狀態，始終形成氣體和合金環流，使部分氣化的金屬鎂重新被壓入鐵水中。
(4)鋼包蓋同時還具有保溫作用，可以降低能源消耗。
現參見
圖1。
圖1示出了本實用新型的一種壓鎂鋼包的具體結構。它具有一壓鎂鋼包內膛1，耐火材料層2，充氣管3，充氣耐火磚4，壓鎂鋼包底座支腳5，包體掛鈎座6，包蓋掛鈎座7，透氣孔8，壓鎂鋼包中心洞即子蓋放置處9，鋼包母蓋10，鋼包出水口包蓋位置11。
在壓鎂鋼包中，各結構的作用或功能簡述如下1．壓鎂鋼包內膛1為盛放鐵水，鎂錠浸入位置2．耐火材料層2外層採用普通鋼包所採用的耐火材料，內壁塗抹10釐米厚的耐火泥，可加強保溫性能，並易於脫包。
3．充氣管3接在充氣耐火磚上，可沿鋼包外壁接出管子，並連接在氣體發生裝置或鋼瓶上。
4．充氣耐火磚4填充充氣耐火磚可以通過不參加反應的氣體，如氮氣，氬氣等，不會透過鐵水。該結構起者氣體入口的作用。氣體入口可有1個或多個，較佳地為1-5個，更佳地為1-3個。
5．壓鎂鋼包底座支腳5用於支撐壓鎂鋼包並保持鋼包平穩，可以如圖式設計3個支腳，也可根據情況做4個或更多。
6．包體掛鈎座6用於行車，吊車等起重裝置掛鈎連接之用。
7．包蓋掛鈎座7用於行車，吊車等起重裝置掛鈎連接之用。
8．透氣孔8在包蓋放置在鋼包上以後，鋼包底部充氣，包膛內壓力較大，部分氣體可以通過該透氣孔釋放，以免包膛壓力過大，鋼包蓋被掀翻。增加安全保障。該透氣孔可以是圓形，方形，梅花形，三角形等多種形狀，數量及大小根據鋼包的大小以及充氣的壓力設置。
9．壓鎂鋼包母蓋中心洞9[即子蓋放置處]為鎂錠投入孔(口)，鎂錠投入後，連接在鎂錠投料系統上的鋼包子蓋會同時落到鋼包母蓋上。
10．鋼包母蓋10中心圓洞設計，邊沿呈內扣設計，可以緊貼鋼包邊緣，11．鋼包出水口包蓋位置11為配合鋼包出水口，包蓋做成相應形狀。
在本發明中，兌鎂是通過將鎂錠直接壓入鐵水的方式進行的。所用的鎂錠可以是任何形狀的鎂錠，只要該鎂錠可通過壓鎂鋼包母蓋中心洞9。一種較佳的鎂錠如圖3所示，該鎂錠17為圓柱體，具有鎂錠中心圓孔18。
加入鎂錠可採用本領域現有的鎂錠投料方式進行。然而，優選地是採用圖2所示的整體鎂錠投料系統進行。該投料系統具有吊環12、連接鐵環13、螺栓連接件14、壓鎂鋼包子蓋15、鎂錠中心杆16、鎂錠懸掛銷銷19、連接杆20。其中連接杆20超過鎂錠17的中心圓孔18，並在末端用鎂錠懸掛銷銷19之類的固定件固定。
圖2和圖3中各結構的作用和功能簡述如下1．吊環12連接起重設備。
2．連接鐵環13緩衝機械壓力，在鎂錠穿過鋼包母蓋中心洞，進入鐵水時更容易。
3．螺栓式連接件14連接壓鎂裝置中心杆和鋼包子蓋，可為螺栓，鉚釘或焊接等形式。
4．壓鎂鋼包子蓋15固定在壓鎂裝置上，在鎂錠壓入鐵水時，可以同時落到鋼包母蓋上。
5．鎂錠中心杆16用於穿鎂錠之用。採用耐高溫材料製作，如沒有合適的材料，可以用普通鋼材製作。長度要求能夠插入鐵水底部。
6．鎂錠17鎂錠為圓柱或其他可配合鋼包的形狀，中心做成空心狀，可以穿過鎂錠中心杆。這種形狀的鎂錠可以充分和鐵水混合，加速熔解速度。
7．鎂錠中心圓孔18用於穿過連接杆20，並與懸掛銷19一起固定鎂錠。
8．鎂錠懸掛銷19可將鎂錠固定在鎂錠中心杆上，防止鎂錠下落。可以採用耐高溫的螺母，或焊接其他固體。如沒有合適的材料，可用普通鋼材製作。
9．連接杆20鎂錠中心杆的一部分。
本實用新型的這種整體鎂錠投料系統具有如下特點1)鎂錠呈圓柱形或其他合適的形狀結構，中心的園洞可穿過鎂錠中心杆，具體要求是能夠使鎂錠配合鋼包，以最短的時間壓入鋼包，並使鎂錠能夠直接插入鐵水底部，使整個鎂錠完全浸入鐵水裡予以溶化。鎂錠直徑，尺寸，和重量均應與出爐的鐵水量成比例(如一噸的出爐鐵水，一般可以配置65公斤的整體鎂錠)。
2)鎂錠中心杆採用耐高溫的材料結構，一端使用螺母或焊接其他固定體，以便固定鎂錠以防下落。另一端焊有吊環。如果沒有適當的耐高溫材料，該中心杆也可以考慮用普通鋼材製作。因為鋼鐵即使熔化在合金裡也不會構成雜質。
3)在鎂錠中心杆上固定鋼包子蓋，可採用銷子或螺栓，或整體澆鑄，焊接等形式。使得鎂錠在壓入鐵水的同時，子蓋落在母蓋上，達到密閉的效果，使鋼包鐵水與外界空氣隔絕。
通過其內壁塗抹耐火泥，底部裝填特種衝氣耐火磚並加有充氮裝置，特製子母蓋等一系列具有創益性及合理而切合實際的設計，並且爐外直接壓鎂採用了整體金屬鎂錠(區別於傳統工藝的分體鎂錠)直接一次性壓入的技術和工藝，這從理論和實踐上都解決了傳統開放式壓鎂法的弊病，達到了有效地控制金屬鎂的劇烈反應效應，降低金屬鎂損耗，減少氧化鎂含量，提高生產安全和可靠性，並解決了壓鎂過程中粘包和成品合金出現偏析等老大難問題。
綜上所述，用本實用新型的壓鎂鋼包所生產出的鎂矽鐵產品比原有舊工藝所生產出的產品在品質上產生了飛躍，不僅能使生產廠家大大降低成本，更能使產品用戶在使用過程中也降低成本，達到事半功倍的效果。經試產已實現了所有預期的安全、可靠、和經濟效果。其產品的氧化鎂指標可以控制在0.3-0.5％，完全達到現代優質產品的水平。
下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應理解，這些實施例僅用於說明本實用新型而不用於限制本實用新型的範圍。
最佳實施例鎂矽鐵的生產用電弧爐法生產鎂矽鐵，不同點僅在於在兌鎂步驟中採用了
圖1所示的壓鎂鋼包、圖3所示的鎂錠和圖2所示的整體鎂錠投料系統。其中，所用的惰性氣體為氮氣。此外，在澆鑄中採用封閉式澆鑄工藝。
對獲得的鎂矽鐵進行氧化鎂含量分析。結果表明，氧化鎂含量在0.3-0.5％之間。
此外應理解，在閱讀了本實用新型的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
權利要求1．一種用於生產鎂矽鐵的壓鎂鋼包，包括一具有內壁的本體，其特徵在於，該鋼包還包括一由母蓋和子蓋構成的蓋體，所述母蓋的邊緣緊貼所述本體的內壁，並具有一鎂錠投料孔，所述子蓋穿設並連接一用於攜帶鎂錠進入所述鋼包的投料杆，並可覆蓋在所述鎂錠投料孔上，並且在本體底部設有惰性氣體入口。
2．如權利要求1所述的壓鎂鋼包，其特徵在於，在所述本體內壁上具有耐火材料層。
3．如權利要求1所述的壓鎂鋼包，其特徵在於，在所述本體的底部的惰性氣體入口是可讓氣體透過但不讓鐵水通過的充氣耐火磚，所述耐火磚連接於一充氣管。
4．如權利要求1所述的壓鎂鋼包，其特徵在於，在所述本體和蓋體上設置有用於連接起重裝置的掛鈎。
5．如權利要求1所述的壓鎂鋼包，其特徵在於，在所述母蓋上設置有透氣孔。
6．如權利要求1所述的壓鎂鋼包，其特徵在於，在所述子蓋和投料杆之間有空隙。
7．如權利要求1所述的壓鎂鋼包，其特徵在於，所述所述子蓋與所述投料杆可通過選自下組的結構相互連接螺栓連接件、鉚接件和焊接頭。
8．如權利要求1所述的壓鎂鋼包，其特徵在於，所述鎂錠具有一供穿設所述投料杆的中心孔，並通過一懸掛銷固定於所述投料杆。
9．如權利要求1所述的壓鎂鋼包，其特徵在於，所述投料杆的長度為可伸入所述本體的底部。
10．如權利要求1所述的壓鎂鋼包，其特徵在於，所述投料杆是用耐火材料或普通鋼材製成。
專利摘要本實用新型提供了一種低氧化鎂鎂矽鐵的生產裝置——壓鎂鋼包,它包括一具有內壁的本體,該鋼包還包括一由母蓋和子蓋構成的蓋體,所述母蓋的邊緣緊貼所述本體的內壁,並具有一鎂錠投料孔,所述子蓋穿設並連接一用於攜帶鎂錠進入所述鋼包的投料杆,並可覆蓋在所述鎂錠投料孔上,並且在本體底部設有惰性氣體入口。該壓鎂鋼包可有效降低鎂矽鐵中氧化鎂的含量,從而提高質量。
文檔編號B22D41/00GK2455420SQ00259360
公開日2001年10月24日 申請日期2000年11月28日 優先權日2000年11月28日
發明者楊世工 申請人:楊世工