球化包芯線的生產(chǎn)及使用控制要點

（禹州市恒利來合金有限責(zé)任公司，河南禹州461670）

球化包芯線的生產(chǎn)及使用控制要點

閆啟棟

（禹州市恒利來合金有限責(zé)任公司，河南禹州461670）

概要：介紹了球化包芯線相比于其它球化處理方法的優(yōu)點，同時重點介紹了球化包芯線生產(chǎn)關(guān)鍵控制要點和產(chǎn)品特性及在實際應(yīng)用中的注意事項。

包芯線；球化處理；生產(chǎn)應(yīng)用

喂線球化處理技術(shù)是將球化包芯線用自動化喂線裝置，以一定的速度和長度，連續(xù)、均勻地送入鐵液處理包中適當(dāng)位置啟爆，在適宜的鐵液溫度及鐵液深度下被熔化吸收，進行穩(wěn)定、受控的球化處理方法。圖1和圖2分別為喂線處理工藝圖和原理圖。

球化包芯線為將欲加入鐵液中的球化合金破碎成一定的粒度，然后用冷軋低碳鋼帶將其包覆，成為一條具有任意長度的線纜狀球化劑。

圖1 喂線處理工藝圖

圖2 喂線處理原理圖

1 喂線球化的特點

1）充分利用鎂的球化優(yōu)勢，有利于獲得細(xì)小、圓整的石墨球。鎂是球化能力最強的元素，但鎂的沸點僅為1 107℃，用沖入法很難提高球化劑中鎂的含量，一般小于10%，球化包芯線中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都有24%～31%.

2）合金加入量少，產(chǎn)生渣量少，鐵液純凈度高。采用傳統(tǒng)沖入法生產(chǎn)球墨鑄鐵，鐵液中的渣量多，特別是比重較大的稀土氧化物和硫化物不易從鐵液中上浮，影響球鐵綜合性能，而包芯線處理后的鐵液產(chǎn)生的渣量少，由于鎂的反應(yīng)產(chǎn)物M g O、M g S比重較輕，易從鐵液中上浮而和鐵液分離，因而減少夾渣、氣孔等缺陷，提高鑄件綜合性能。

3）由于合金加入量低，且增Si少，可增加回爐料的比例到70%.例如在某公司的條件下，用沖入法球化處理時球化劑加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%～1.3%，用包芯線生產(chǎn)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%以內(nèi)。

4）通過采用蓋包，增加除塵系統(tǒng)，處理時煙塵少，鎂光弱，環(huán)境得到了改善。

5）整個過程實現(xiàn)自動化操作，精確控制，人為誤差少。

6）球化劑加入量少且不需覆蓋劑，鐵水處理時產(chǎn)渣少溫降低，出爐溫度可降低20℃～30℃，在保證澆注溫度的前提下節(jié)約了熔煉成本。

所以喂線球化正以其環(huán)保性、經(jīng)濟性以及球化品質(zhì)的可靠性、可控性等優(yōu)勢，被愈來愈多的企業(yè)所采用。

2 包芯線的要求及質(zhì)量控制

包芯線作為喂線球化的球化劑材料，其質(zhì)量的穩(wěn)定性、一致性和正確的使用是保證球化質(zhì)量的前提條件。

球墨鑄鐵生產(chǎn)中包芯線按芯料分類：主要有純鎂線、高鎂線、混合線等。圖3為包芯線截面。目前最常用的為鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%～31%、10 mm和13 mm的高鎂合金線，其芯料由純鎂、硅鐵、稀土等合金熔煉而來，該工藝生產(chǎn)的芯料易形成Si-M g相，反應(yīng)相對平穩(wěn)，同時采用合金料保證了成分的穩(wěn)定性。制線鋼帶接口采用機械咬合方式成型，特點為密封性好，芯料充填緊密，單位長度芯料質(zhì)量誤差小。

圖3 包芯線截面

2.1 優(yōu)質(zhì)咬合式高鎂包芯線的生產(chǎn)工藝流程

優(yōu)質(zhì)咬合式高鎂包芯線的生產(chǎn)工藝流程如圖4所示。

圖4 球化包芯線生產(chǎn)工藝流程圖

2.2 包芯線芯料質(zhì)量要求及控制

2.2.1 包芯線芯料要求

成分均勻穩(wěn)定、一致及粒度級配合理且氧化鎂含量低。表1為包芯線芯料化學(xué)成分，表2為包芯線的物理特性。

表1 包芯線芯料化學(xué)成分

表2 包芯線的物理特性

要求粒度0.1 mm～2.5 mm且級配合理，包芯線芯料粒度低于0.1 mm和超過2.5 mm的芯料質(zhì)量不能超過總質(zhì)量的5%.超過2.5 mm的顆粒超標(biāo)后會造成包芯線重量不穩(wěn)定，低于0.1 mm的料內(nèi)M g O含量高、且安息角大、流動性差；M g O含量高的芯料中R e、C a等氧化物含量也高，因有效球化元素減少而影響球化質(zhì)量，同時因加大喂線量而增加成本。

2.2.2 芯料生產(chǎn)控制要點

1）爐料除銹、純凈度高、配料準(zhǔn)確、塊度均勻符合熔煉要求；

2）合理的爐內(nèi)布料，減少鎂錠與爐壁的接觸，進行覆蓋保護減少與空氣的接觸；

3）小于40目的粉料嚴(yán)禁使用，減少氧化鎂帶入量；

4）根據(jù)鎂的熔化特點控制中頻爐功率，待鎂錠熔化后快速升溫到出爐溫度充分?jǐn)嚢璩鰻t，減少高溫停留時間、保證成分均勻；

5）采用水冷錠模并調(diào)整好爐口與錠模的距離，保證快速出爐、快速凝固，減少合金液在錠模中高溫停留時間，減少M g的氧化和成分偏析；

6）嚴(yán)格合金錠破碎工藝，防止合金二次氧化。

圖5、圖6分別為芯料的熔煉及水冷錠和合金錠。

圖5 芯料的熔煉及水冷錠模

圖6 芯料合金錠

3 包芯線生產(chǎn)過程質(zhì)量控制

3.1 包芯線質(zhì)量要求

無虛包、無開縫、無破裂、不漏料、無銹蝕、無油污，具有良好的粉劑充填均勻性和緊實性，以及良好的防潮和防漏性；具有最大可能的粉劑填充量，并有足夠的抗彎與抗扭強度，以符合能將其卷成螺旋形輸送的要求；避免喂線過程易出現(xiàn)的斷線、卡線及加料不均，影響球化質(zhì)量的現(xiàn)象。

3.2 包線生產(chǎn)過程質(zhì)量控制要點

1）鋼帶：要求材質(zhì)符合G B/T 716G B/T 11253的優(yōu)質(zhì)低炭鋼，延伸率38%，不允許有漏洞、折疊、毛刺、卷邊、波浪彎、銹蝕等缺陷；

2）鋼帶對接用點焊方式，對齊焊牢，嚴(yán)禁出現(xiàn)鐮刀狀彎曲現(xiàn)象；

3）加強出線口包芯線的質(zhì)量檢驗，配置渦流虛包傳感器檢測包線的變化，同時設(shè)置專人檢驗；

4）在每卷線首、尾部各取1 m，測量重量及芯線直徑，記錄并標(biāo)識留樣；

5）每盤線長度控制在3 000 m左右，每千米接頭控制在一個以內(nèi)，控制接頭數(shù)量減少卡線。

圖7、圖8分別為包芯線制線機及制線在線檢測。

圖7 包芯線制線機

圖8 制線在線檢測

4 喂線球化過程控制要點

使用優(yōu)質(zhì)的包芯線是生產(chǎn)高品質(zhì)球鐵重要的、但不是唯一的因素；S、O、T i、P b、A s等反球化元素含量低且穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)的原鐵水、穩(wěn)定的喂線球化處理工藝等也是生產(chǎn)高品質(zhì)球鐵必不可少條件，使用過程要注意以下控制要點：

1）球化線、孕育線在射入鐵水包過程中，不允許碰包壁，盡可能從鐵水橫截面中心接近90°角射入包底。

2）喂線機喂線導(dǎo)管應(yīng)及時清理、保持暢通，導(dǎo)管與包蓋口要對準(zhǔn)，偏斜時立即調(diào)整。

3）喂線機給線齒輪要檢查是否磨損，每班清理，防止因齒間油污、雜物填堵引起包芯線打滑，產(chǎn)生虛送或喂線速度低于要求現(xiàn)象。

4）孕育線的喂線速度與球化線喂線速度同步，原則上是球化、孕育同時結(jié)束，如果工藝許可孕育線結(jié)束時間可略微遲后幾秒。

5）球化包要求鐵水在包內(nèi)的高徑比達到1.2∶1，鐵水液面距包口空間高度大于400 mm，每次出鐵量盡可能準(zhǔn)確，根據(jù)出鐵量調(diào)整喂線速度和喂線長度。

6）每次喂線球化時，要控制球化包內(nèi)徑的變化，球化包包口要修平整、包蓋經(jīng)常清理保持平整，盡量減少鎂的逃逸和鐵水飛濺，同時要經(jīng)常不定時疏通除塵及進線通道。

7）喂線速度：喂線速度設(shè)定的原則為球化線起爆點控制在距包底100 mm以內(nèi)，喂線球化技術(shù)基本理論已成熟，并總結(jié)出一套用于計算喂絲速度的經(jīng)驗公式:

其中：V—喂線速度，m/m in；D—處理鐵水的實際深度，m；K—修正系數(shù)。影響因素有球化鐵水量、鐵水在包內(nèi)的平均直徑、球化溫度等，可達到不用進行試驗而直接用于生產(chǎn)的水平。

8）喂線長度，球化反應(yīng)時間的長短是由長度來決定的，不能以沖入法球化反應(yīng)時間為依據(jù)來反推喂線長度:

其中：L—喂線長度，m；ΔS—球化后硫與原鐵水硫之差，%；w（M g殘）—殘余鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；Q—處理鐵水量，kg；μ—M g的吸收率，%；q—每米包芯線芯料重量，kg/m；w（M g）—包芯線芯料中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；T—球化處理溫度，K.

9）原鐵水含S量和溫度的穩(wěn)定:在滿足熔煉及澆注工藝的前提下，出爐溫度要選擇合適且穩(wěn)定，因為含S量和鐵水處理溫度直接關(guān)系到M g的吸收率。

10）關(guān)于喂絲球化后的喂絲孕育問題：孕育劑即可用喂絲線喂入，當(dāng)使用75硅鐵孕育時亦可加入喂絲球化前鐵液上面，為了加強孕育效果，轉(zhuǎn)包澆注工藝中轉(zhuǎn)包時可用0.3%左右孕育劑孕育，并澆注時進行隨流孕育?？偟脑瓌t是，為防止球化和孕育的衰退，在球化完成后，10 m in內(nèi)澆完鐵液。

圖9 大量存留的球鐵回爐料

圖1 0喂線球化站

圖1 1沖入法球化金相

圖1 2喂絲法球化金相

5 應(yīng)用實例

5.1 無箱水平線生產(chǎn)汽車用卡鉗類小件的工廠

鑄件工藝出品率在35%～45%，長期積累上千噸回爐料，使用喂線球化后配料中回爐料增加到70%，且使用中嚴(yán)格控制球化過程，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)且球化質(zhì)量和機械性能都得到提升和穩(wěn)定。圖9和圖10分別為大量存留的球鐵回爐料和喂線球化站。

5.2 輪轂生產(chǎn)廠

使用喂線法球化處理后與原沖入法比較，石墨球化級別得到提高，球墨數(shù)量增加，鑄件材質(zhì)球化質(zhì)量和機械性能都得到提升圖11和圖12分別為沖入法和喂絲法球化金相，其檢測報告見表3，澆注前中后本體金相見圖13、14、15.

Production and Control Notes of Nodularization Cored Wire

YAN Qi-dong
（Yuzhou Henglilai Alloy CO.，LTD.，Yuzhou Henan 461670，China）

Nodularization cored wire has unique advantages than other treatment methods，more and more ferrous foundry adopt this method in China.Critical manufacturing process and service conditions of nodularization cored wire are introduced in this paper.

cored wire，nodularization，production and application

表3 喂絲法球化QT450-12鑄件本體檢測報告

TG255

A

1674-6694（2016）06-0047-04

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.06.015

2016-08-19

閆啟棟（1972-），男，工程師，從事球化劑孕育劑等鑄造材料的研究與應(yīng)用技術(shù)相關(guān)工作。