（山西東鑫衡隆機械制造股份有限公司，山西侯馬 043000）

在球墨鑄鐵生產(chǎn)過程中，最重要的工藝環(huán)節(jié)是球化處理。常用球化處理的方法有:壓力加鎂法、沖入法、轉(zhuǎn)包法、包芯喂絲法、蓋包法、型內(nèi)法等。在我國鑄造企業(yè)使用較多的是沖入球化法，這種方法產(chǎn)生大量的煙霧和鎂光嚴重污染環(huán)境，球化元素大量燒減增加了制造成本，并且電爐傾倒鐵液時，由于落點的變化亦使球化質(zhì)量不穩(wěn)定，難以滿足高質(zhì)量球鐵生產(chǎn)要求，我司根據(jù)生產(chǎn)實際選用蓋包球化。

1 蓋包球化的特點

蓋包球化處理具有許多優(yōu)點:

1）蓋包球化后鎂光和煙塵大大減少，減少了污染，節(jié)約了污染治理費用；

2）蓋包球化由于隔絕了空氣與鐵液的接觸，大大減少了Mg 的氧化，使鎂的利用率從30%～40%左右提高到了50%～60%，球化劑的加入質(zhì)量分數(shù)減少了0.2%～0.3%；

3）蓋包球化可以消除敞口沖入法球化時出現(xiàn)的熱對流、熱輻射對周圍散熱造成的熱損失，球化處理可以使鐵液的溫度少降低10 ℃～20 ℃，如果澆注溫度不變，出爐溫度可以降低10 ℃～20 ℃，降低了能源消耗。

4）蓋包球化隔絕了鐵液與空氣的直接接觸，使氧化熔渣形成量減少，減少了鑄件夾渣缺陷，成品率提高。

2 包蓋設(shè)計要注意的事項

首先要設(shè)計適宜的包蓋上的流孔的大小，保證鐵水的球化反應(yīng)過程持續(xù)、平穩(wěn)。若孔過大，反應(yīng)激烈，失去蓋包球化的意義；若孔過小，鐵水不能及時流入，造成導(dǎo)流盆溢滿，鐵水的流出。第二必須保證包蓋下部與鐵水包的上部結(jié)合緊密，若縫隙過大，就會造成煙塵大，消耗熱量大，消減了包蓋的實際作用。

3 主要的技術(shù)參數(shù)

1）球化包的高徑比1.4:1，球化劑坑堤壩高120mm，合金坑的容積為0.01 m3～0.012 m3；

2）包蓋深度270 mm，容積為0.038 m3；

3）蓋包球化時，包內(nèi)球化反應(yīng)的蒸氣壓一般為0.6 MPa～0.8 MPa，我司根據(jù)實際經(jīng)驗選擇包蓋自重150 kg，通過實驗驗證，完全滿足要求；

4）包蓋流孔的設(shè)計要合理。在設(shè)計包蓋時，包蓋的流孔尺寸必須要保證在整個球化反應(yīng)過程中被鐵液所覆蓋?？讖竭^大，反應(yīng)未完畢流孔已敞露，鎂蒸汽逃逸會影響鎂的吸收率；孔徑過小，沖包時間過長會增大鐵液的降溫，延長操作時間，也不利于球化。

孔徑大小應(yīng)使包蓋內(nèi)鐵液在球化反應(yīng)完畢時流盡為佳，設(shè)計公式如式（1）所示[2]:

式中:W—處理鐵液的重量，kg；t—鐵液經(jīng)過小孔的時間，s；h—包蓋內(nèi)鐵液靜壓，cm.

根據(jù)我司實際，處理液重850 kg～900 kg，球化反應(yīng)時間為40 s～50 s，鐵水的高度為10 cm～15 cm，依據(jù)計算公式得知流孔的直徑為5 cm～6 cm，因為鐵水內(nèi)靜壓是一個變量，結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗，確定流孔的直徑為6 cm～8 cm.

4 包蓋類型的選擇及包蓋結(jié)構(gòu)圖說明

4.1 包蓋的選擇

國外加蓋包類型主要有:固定式包蓋、活動式包蓋、升降式包蓋、茶壺式包蓋四種。固定式和茶壺式處理包蓋固定在包體上，不能隨意打開，無法進行扒渣，而且清包十分繁瑣，不適合我公司的實際情況。我司是球化后轉(zhuǎn)包澆注，因此活動式包蓋比較符合我司生產(chǎn)的實際。

圖1 包蓋結(jié)構(gòu)圖

4.2 包蓋設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)

蓋包設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)包括:包蓋與鐵水包之間的密封；在出鐵水時的鐵水飛濺問題；包蓋上的流孔的孔徑能保持在合理的區(qū)間內(nèi)，超出范圍能夠快速更換。

4.3 包蓋結(jié)構(gòu)圖及說明

包蓋主要有帶錐度的底座、接鐵水盆、前蓋板、活動式流孔專用磚、耐火材料、吊鉤等部分組成，如圖1b）所示。當鐵水熔化完成前1 min～2 min，進行壓包、加包蓋，包蓋與包體錐形靠自重自然封閉，然后把加蓋的鐵水包用行車吊到出鐵處，鐵水包與包蓋的配合如圖1a）所示。開始放鐵水，鐵水首先流到接鐵水盆通過過橋到鐵水流孔，然后進入包內(nèi)，整個過程鐵水的流速都是勻速的。設(shè)計過橋、流孔的作用是控制鐵水的流速，包蓋前加蓋板為防止鐵水的飛濺，設(shè)計活動式流孔專用磚是為了保證流孔的直徑在6 cm～8 cm，更快捷的更換。

4.4 包蓋的主要材料

包蓋的主要材料是:專用耐火修筑料、耐火磚、帶孔的耐火磚、φ20mm 的鋼筋棍、φ800mm×30mm/20 mm/3 mm 厚的鋼板等。

4.5 使用過程中注意事項

1）每次出鐵前爐內(nèi)鐵液要把渣子清除干凈，以免爐渣將包蓋流孔堵塞；

2）每使用前觀察流孔的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)有掛渣要及時處理；

3）開始出鐵時要大流量，迅速建立液面高度，并盡量保持；

4）壓包使用本公司的曲軸本體鐵屑，適當夯實，以延緩球化反應(yīng)爆發(fā)，提高球化率。

4.6 包蓋使用說明

包蓋不使用時放置在固定平臺上，當使用時，用行車吊包蓋放置在鐵水包上，必須對正、放好，然后卸鉤，把行車鉤掛在鐵水包吊環(huán)上，吊到大爐位置，準備放鐵、球化，鐵水球化反應(yīng)完畢，行車行至放包蓋的位置，卸蓋后放回原處，具體操作過程如圖2 所示。

5 蓋包球化工藝的應(yīng)用及結(jié)果

5.1 敞開口包與蓋包球化煙塵排放結(jié)果

采用加蓋包球化處理工藝與敞開口包相比，可大大減少球化反應(yīng)時煙塵和鎂光，煙塵排放減少了2/3，顯著降低煙塵排放并改善作業(yè)環(huán)境，其效果對比見圖3；圖4 為增加的球化反應(yīng)室，使用后，煙塵90%以上得到收集、治理，大大減少了環(huán)境污染。

圖2 包蓋使用過程

5.2 敞開口包與蓋包球化數(shù)據(jù)結(jié)果

表1、表2 分別為敞口球化和蓋包球化生產(chǎn)BM1 曲軸數(shù)據(jù)結(jié)果，結(jié)果表明，蓋包球化處理工藝可以降低球化劑的加入量，節(jié)約成本，在同等的條件下，出爐溫度可以降低10 ℃～20 ℃，球化劑的加入質(zhì)量分數(shù)可降低0.2%～0.3%，壓包材料鐵屑每包可少用3 kg，球化率可以提高2%～5%.

圖3 蓋包球化處理與敞開口包現(xiàn)場比較相比

圖4 球化反應(yīng)室

表1 敞口包球化生產(chǎn)BM1 曲軸數(shù)據(jù)結(jié)果

表2 蓋包球化生產(chǎn)BM1 曲軸數(shù)據(jù)結(jié)果

5.3 蓋包球化生產(chǎn)的鑄件金相石墨球大小結(jié)果

圖5 為蓋包球化工藝生產(chǎn)的鑄件金相組織，可以看出，蓋包球化生產(chǎn)的鑄件金相組織石墨球的大小級別都穩(wěn)定在6～7 級，甚至達到7 級。

6 結(jié)論

根據(jù)生產(chǎn)實踐，加蓋包球化處理工藝具有球化效率高，投資小、見效快、實際操作比較簡單等優(yōu)點。在生產(chǎn)實踐中，企業(yè)要根據(jù)自己的實際情況，設(shè)計適合的蓋包形式，在應(yīng)用中要多注意工藝、設(shè)備的一些細節(jié)，把工作做細，特別是包蓋料的選擇及合理搭配。