CN101812626B - 一种用于薄壁铸铁的蠕化剂及其熔制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于薄壁铸铁的蠕化剂及其熔制方法，涉及一种铸铁蠕化剂；所述蠕化剂的熔制包含如下步骤，1、熔炼前检查；2、开炉送电前加料；3、熔化及加料过程；4、出炉浇注；5、破碎；6、检验、标识和保存步骤后获取稀土(RE)15-25％，硅(Si)35-45％，镁(Mg)2.5-4.5％，钙(Ca)2-4％，锌(Zn)1.5-3.5％，氧化镁(MgO)0.6-1.4％，余量为铁(Fe)或不可避免的杂质20-40％；本发明所述蠕化剂，蠕化处理工艺相对简单稳定，溶解性好，不需搅拌，蠕化范围也相对较宽，无需对原铁液进行脱硫处理，在低硫、高硫状态下，均能适用于生产薄壁蠕铁铸件。

Description

一种用于薄壁铸铁的蠕化剂及其熔制方法

技术领域：

本发明涉及一种铸铁蠕化剂，尤其是涉及一种用于薄壁铸铁的蠕化剂及其熔制方法。

背景技术：

蠕铁是一种具有蠕虫状石墨的铸铁，机械性能介于灰铁和球铁之间，但是蠕铁的耐热冲击疲劳性能超过球铁和灰铁，致密性和耐压疲劳性能优于球铁和高级灰铸铁，而且最适宜耐压、耐渗漏的液压铸件，因此蠕墨铸铁应用于发动机缸体、缸盖上，用来改善内燃机的性能和尾气净化，同时能够增加缸体热和力的负荷(参见；史蒂夫.道森，蠕墨铸铁-现代柴油发动机缸体和缸盖的材料)。

蠕化剂是蠕铁生产中的关键材料，它决定着采用何种工艺进行蠕化处理。国内使用较多蠕化剂有钙系、镁系和稀土系。钙系蠕化剂虽然蠕化处理范围宽，白口倾向小，但是其沸点高，在铁液中不能沸腾，且溶解度很低，很容易形成渣孔缺陷。稀土系蠕化剂随着蠕化剂中稀土含量的增高，要相应加强铸铁的石墨化措施，如进行后孕育或蠕化剂中加入强的石墨化元素等。稀土合金与铁液反应的热力学条件良好，但动力条件较差，稀土合金在铁液中溶解扩散慢，致使稀土的吸收率降低。镁系蠕化剂主要有镁、稀土、钛等干扰元素组成。镁在铁液中的汽化能够加速蠕化剂的扩散和溶解，由于自沸腾能力强，无需搅拌，操作简单，但钛干扰元素容易对炉料产生污染，给铸造回炉料使用和管理造成很大的困难，而且这些干扰元素容易在铁液凝固过程中形成碳化物，严重影响铸件的加工切削性能(参见；中国机械工程学会铸造分会，铸造手册第1卷第2版“铸铁”)。

蠕墨铸铁的难点是蠕化处理，而蠕化处理的关键在于铁液的含硫量，因为硫量的大小与浮动直接影响着铁液的蠕化效果。国内具有专利的蠕化剂(专利公开号CN1300866)主要用于低硫铁液，采用炉前脱硫或低硫炉料等手段降低硫量，有的蠕化剂(专利公开号CN1544679)用于高硫铁液。经过技术检索能够同时用于高硫、低硫且蠕化范围较宽的蠕化剂很少。

发明内容：

为了克服背景技术中的不足，本发明提供一种用于薄壁铸铁的蠕化剂组分及其熔制方法，本发明所述的蠕化剂组分及其熔制方法主要目的就是为了克服以上蠕化剂的缺点；使用本发明所述蠕化剂，蠕化处理工艺相对简单稳定，溶解性好，不需搅拌，蠕化范围也相对较宽，无需对原铁液进行脱硫处理，在低硫、高硫状态下，均能适用于生产薄壁蠕铁铸件。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案；

一种用于薄壁铸铁的蠕化剂组分；

所述蠕化剂成分含量(按重量比)：

稀土(RE)15-25％；

硅(Si)35-45％；

镁(Mg)2.5-4.5％；

钙(Ca)2-4％；

锌(Zn)1.5-3.5％；

氧化镁(MgO)0.6-1.4％；

余量为铁(Fe)。

一种用于薄壁铸铁的蠕化剂的熔制方法；

所述蠕化剂的熔制包含如下步骤，1、熔炼前检查；2、开炉送电前加料；3、熔化及加料过程；4、出炉浇注；5、破碎；6、检验、标识和保存，具体操作步骤为；

1)、熔炼前检查：

a.首先检查500Kg中频感应电炉是否正常，确认正常后方可加料；

b.开炉送电前需将电炉周围的障碍物清理干净；

2)、开炉送电前加料：

炉底先铺一层30～50mm的稀土硅铁或硅铁，并在上面依次铺设锌、镁并摆放平整，然后使用废钢将锌、镁压住，最后用稀土硅或硅铁将所有金属料盖住，表面摊平；

3)、熔化及加料过程：

a.电炉送电后，应随时观察炉内炉料熔炼状况；

b.发现料位下降时应及时补加炉料；

c.发现有火苗冒出时，应即时加入少许炉料将火苗盖住以防止炉料氧化烧损过多；

d.发现料位长时间不下降时，应停电观察，并用钢钎捅捣炉料，直至将搭棚的炉料捣落或倾斜炉体熔化，保证炉料上下连续；

e.发现有液态合金液浮上固态炉料表面形成结壳时，应停电处理，将结壳捣破，使得炉内炉料上下通透；

f.待所有炉料加入完毕后，再发现有火苗冒出时，应用人工搅拌的办法调整炉料位置，或用炉口盖封闭炉口；冒烟严重时应适当降低送电功率；熔化完毕观察时，停止给电炉送电，用钢钎在炉内搅拌；

4)、出炉浇注：

电炉内炉料全部熔化完毕后，再送电4--5分钟即可出炉；

出炉前，清理冷却槽，涂酒精涂料或在冷却槽内表面均匀地撒上一层粉末干料；点火烘干；

出炉浇注温度控制在1300℃-1350℃，既防止合金过度烧损，又避免高熔点合金未被熔化；

5)、破碎：

合金出炉12小时后收集，收集后先用锤子将合金破碎成不大于100mm块状，再用破碎机将其破碎成合适的块度；

6)、检验、标识和保存：

合金破碎后应及时取样送检；符合前述蠕化剂成分后保存在干燥的塑料袋内密封，并作上适宜的标识；不合格的熔制合金作为回炉料使用。

所述的用于薄壁铸铁的蠕化剂的熔制方法，所述中频感应电炉为洛阳华通电炉厂生产，型号GW-05-250/1JJ。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果；

本发明所述的用于薄壁铸铁的蠕化剂组分及其熔制方法，本发明主要目的就是为了克服现有蠕化剂的缺点；采用本发明所述熔制方法，不仅能够稳定生产出合格的蠕化剂，而且使用本发明所述蠕化剂，蠕化处理工艺相对简单稳定，溶解性好，不需搅拌，蠕化范围也相对较宽，无需对原铁液进行脱硫处理，在低硫、高硫状态下，尤其适用于生产薄壁蠕铁铸件；由于本发明所述蠕化剂不含干扰元素，方便炉料的管理与使用。

具体实施方式：

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；

一种用于薄壁铸铁的蠕化剂组分；

所述蠕化剂成分含量，按重量比：

稀土(RE)15-25％；

硅(Si)35-45％；

镁(Mg)2.5-4.5％；

钙(Ca)2-4％；

锌(Zn)1.5-3.5％；

氧化镁(MgO)0.6-1.4％；

余量为铁(Fe)或不可避免的杂质20-40％。

一种用于薄壁铸铁的蠕化剂的熔制方法；

所述蠕化剂的熔制包含如下步骤，1、熔炼前检查；2、开炉送电前加料；3、熔化及加料过程；4、出炉浇注；5、破碎；6、检验、标识和保存，具体操作步骤为；

1)、熔炼前检查：

a.首先检查500Kg中频感应电炉，水路、电路、回转机构、炉衬等是否正常，确认正常后方可加料；

b.开炉送电前需将电炉周围的障碍物清理干净，保证有一个安全通道和生产区域，并且检查电炉周围是否有地面积水，如果存在积水，处理后熔炼生产；

2)、开炉送电前加料：

炉底先铺一层30～50mm的稀土硅铁或硅铁“需要说明的是稀土硅铁加入量低时需要加入硅铁增加硅含量，稀土硅铁加入量高时，可不加硅铁”，并在上面依次铺设锌、镁“需摆放平整”，再用废钢将锌、镁压住，最后用稀土硅或硅铁将所有金属料盖住，表面摊平；

3)、熔化及加料过程：

a.电炉送电后，应随时观察炉内炉料熔炼状况；

b.发现料位下降时应及时补加炉料；

c.发现有火苗冒出时，应即时加入少许炉料将火苗盖住以防止炉料氧化烧损过多；

d.发现料位长时间不下降时，应停电观察，并用钢钎捅捣炉料，直至将搭棚的炉料捣落或倾斜炉体熔化，使其炉料上下连续；

e.发现有液态合金液浮上固态炉料表面形成结壳时，应停电处理，将结壳捣破，使得炉内炉料上下通透；

f.待所有炉料加入完毕后，再发现有火苗冒出时，应用人工搅拌的办法调整炉料位置，或用炉口盖封闭炉口；冒烟严重时应适当降低送电功率；熔化完毕观察时，停止给电炉送电，用钢钎在炉内搅拌；

4)、出炉浇注：

电炉内炉料全部熔化完毕后，再送电4--5分钟即可出炉；

出炉前，清理冷却槽，涂酒精涂料；点火烘干；冷却槽内不涂涂料时，也可在冷却槽内表面均匀地撒上一层粉末干料“需要说明的是；粉末干料为本熔制合金剩料，成分与所述蠕化剂相同”；

出炉浇注温度控制在1300℃-1350℃，既防止合金过度烧损，又避免高熔点合金未被熔化；

5)、破碎：

合金出炉12小时后才能收集，收集后先用锤子将合金破碎成不大于100mm块状，再用破碎机将其破碎成合适的块度“根据使用情况决定”；

6)、检验、标识和保存：

合金破碎后应及时取样送检；符合前述蠕化剂成分限定范围后保存在干燥的塑料袋内密封，并作上适宜的标识；不合格的熔制合金作为回炉料使用。

所述的用于薄壁铸铁的蠕化剂的熔制方法，所述中频感应电炉为洛阳华通电炉厂生产，型号GW-05-250/1JJ。

本发明所述的蠕化剂采用稀土硅铁(FeSiRE)、硅铁(FeSi)(根据配比选择加入)、硅钙合金(FeSiCa)、镁锭(Mg)、锌锭(Zn)、废钢(根据配比选择加入)熔制而成；蠕化剂含稀土(RE)、镁(Mg)、锌(Zn)、钙(Ca)、硅(Si)、铁(Fe)元素，不使用钛干扰元素，一方面用来增加铁液的自沸腾作用。另一方面可用于铁液的脱氧脱硫，减少铁液的白口倾向，扩大蠕化处理范围。

依据前述工艺步骤，给出如下几组不同成分配比的实施例；

实施例一：

蠕化剂化学成分(按重量比)：稀土(RE)25.00％、硅(Si)38.03％、镁(Mg)3.07％、钙(Ca)3.32％、锌(Zn)1.74％，氧化镁(MgO)0.66％，余量为铁(Fe)或不可避免的杂质28.18％。

熔制上述成分的蠕化剂，采用下列原材料及配比：稀土硅铁(FeSiRE)80.0％、硅钙合金(FeSiCa)12.0％、镁锭(Mg)4.5％、锌锭(Zn)3.5％。依据以上配比，原材料加入电炉内，按下列熔炼工艺熔制。

熔制工艺同前述工艺步骤。

实施例二：

蠕化剂化学成分(按重量比)：稀土(RE18.41％、硅(Si)45.00％、镁(Mg)2.50％、钙(Ca)2.02％、锌(Zn)3.50％，氧化镁(MgO)0.60％，余量为铁(Fe)或不可避免的杂质27.97％。

熔制上述成分的蠕化剂，采用下列原材料及配比：稀土硅铁(FeSiRE)60.0％、硅铁(FeSi)21.0％、硅钙合金(FeSiCa)7.5％、镁锭(Mg)4.2％、锌锭(Zn)7.3％。依据以上配比，原材料加入电炉内，按下列熔炼工艺熔制。

熔制工艺同前述工艺步骤。

实施例三：

蠕化剂化学成分(按重量比)：稀土(RE)15.00％、硅(Si)35.00％、镁(Mg)3.17％、钙(Ca)4.00％、锌(Zn)2.13％，氧化镁(MgO)0.70％，余量为铁(Fe)或不可避免的杂质40％。

熔制上述成分的蠕化剂，采用下列原材料及配比：稀土硅铁(FeSiRE)50.0％、硅铁(FeSi)8.50％、硅钙合金(FeSiCa)15.0％、镁锭(Mg)4.5％、锌锭(Zn)6.0％、废钢16.0％。依据以上配比，原材料加入电炉内，按下列熔炼工艺熔制。

熔制工艺同前述工艺步骤。

实施例四：

蠕化剂化学成分(按重量比)：稀土(RE)23.16％、硅(Si)42.44％、镁(Mg)4.50％、钙(Ca)2.00％、锌(Zn)1.50％，氧化镁(MgO)1.4％，余量为铁(Fe)或不可避免的杂质25.00％。

熔制上述成分的蠕化剂，采用下列原材料及配比：稀土硅铁(FeSiRE)74.0％、硅铁(FeSi)9.2％、硅钙合金(FeSiCa)7.5％、镁锭(Mg)6.3％、锌锭(Zn)3.0％。

依据以上配比，原材料加入电炉内，按下列熔炼工艺熔制。

熔制工艺同前述工艺步骤。

Claims (2)

1.一种用于薄壁铸铁的蠕化剂的熔制方法，包含蠕化剂成份，所述蠕化剂成份(按重量比)：稀土(RE)15-25％；硅(Si)35-45％；镁(Mg)2.5-4.5％；钙(Ca)2-4％；锌(Zn)1.5-3.5％；氧化镁(MgO)0.6-1.4％；余量为铁(Fe)，其特征是：所述蠕化剂的熔制包含如下步骤，1、熔炼前检查；2、开炉送电前加料；3、熔化及加料过程；4、出炉浇注；5、破碎；6、检验、标识和保存，具体操作步骤为；

1)、熔炼前检查：

a.首先检查500Kg中频感应电炉是否正常，确认正常后方可加料；

b.开炉送电前需将电炉周围的障碍物清理干净；

2)、开炉送电前加料：

炉底先铺一层30～50mm的稀土硅铁或硅铁，并在上面依次铺设锌、镁并摆放平整，然后使用废钢将锌、镁压住，最后用稀土硅或硅铁将所有金属料盖住，表面摊平；

3)、熔化及加料过程：

a.电炉送电后，应随时观察炉内炉料熔炼状况；

b.发现料位下降时应及时补加炉料；

c.发现有火苗冒出时，应即时加入少许炉料将火苗盖住以防止炉料氧化烧损过多；

d.发现料位长时间不下降时，应停电观察，并用钢钎捅捣炉料，直至将搭棚的炉料捣落或倾斜炉体熔化，保证炉料上下连续；

e.发现有液态合金液浮上固态炉料表面形成结壳时，应停电处理，将结壳捣破，使得炉内炉料上下通透；

f.待所有炉料加入完毕后，再发现有火苗冒出时，应用人工搅拌的办法调整炉料位置，或用炉口盖封闭炉口；冒烟严重时应适当降低送电功率；熔化完毕观察时，停止给电炉送电，用钢钎在炉内搅拌；

4)、出炉浇注：

电炉内炉料全部熔化完毕后，再送电4-5分钟即可出炉；

出炉前，清理冷却槽，涂酒精涂料或在冷却槽内表面均匀地撒上一层粉末干料；点火烘干；

出炉浇注温度控制在1300℃-1350℃，既防止合金过度烧损，又避免高熔点合金未被熔化；

5)、破碎：

合金出炉12小时后收集，收集后先用锤子将合金破碎成不大于100mm块状，再用破碎机将其破碎成合适的块度；

6)、检验、标识和保存：

合金破碎后应及时取样送检；符合前述蠕化剂成分后保存在干燥的塑料袋内密封，并作上适宜的标识；不合格的熔制合金作为回炉料使用。

2.根据权利要求1所述的用于薄壁铸铁的蠕化剂的熔制方法，其特征是：所述中频感应电炉为洛阳华通电炉厂生产，型号GW-05-250/1JJ。