CN102560227A - 一种熔配-冲压复合法生产低硅球化剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种熔配—冲压复合法生产低硅球化剂的方法,用电炉熔配高稀土镁硅铁合金,其化学成分为(质量百分比):RE10-25%,Mg8-45%,Si36-46%,余量为铁,经粉碎后与镁屑和铁粉混合均匀,再经机械冲压成颗粒产品。这种球化剂成分均匀,化学成分是(质量百分比):RE1-8%,Si2-15%,Mg6-10%,余量为铁,密度是4.3-5.2g/cm3。应用于球墨铸铁生产,可以大量使用回炉料。球化过程中保持了金属镁低熔点引爆翻腾的特点,又增加了合金化镁缓效释放的功能,反应平稳,熔化完全,镁的吸收率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种熔配-冲压复合法生产低硅球化剂的方法。
技术背景
低硅球化剂应用于球墨铸铁生产,主要作用是配料时可以大量使用回炉料,在生产过程中能有效地控制球化剂对铁水的增硅量、增大孕育量、保证合适终硅量。
低硅球化剂要求硅尽可能低,目前通用的做法是用镁屑、铁粉等混合在一起压制成颗粒状作为产品。由于镁屑、铁粉的松装密度分别是0.4-0.8 g/cm3和2.7-3.5g/cm3,密度差异大,难于混合均匀,制成的颗粒成分偏析严重,其中镁屑是金属镁,易燃烧,熔点为650℃。镁偏多的颗粒,球化时燃烧剧烈,产生大量气体,使铁液剧烈翻腾飞溅;而镁不足的颗粒,球化时表层镁瞬间烧损,颗粒熔化不及就上浮到液面。这两种情况都会造成有效成分不足、球化不良。因此,得到一种成分均匀、熔化完全、既反应平缓,又球化良好的低硅球化剂,是众多球铁生产厂家迫切所求。
专利CN87103635《铁镁机制球化剂制造工艺》的产品,仅有镁和铁两种成分,不含稀土元素。其中提到镁合金,但仅限于含镁90%以上的镁合金。这种球化剂适于作中小型铸件的球化剂,但对厚大断面铸件球化效果不佳,必须大量搭配稀土球化剂。
发明内容
本发明的目的就是提供一种熔配-冲压复合法生产低硅球化剂的方法,用该方法生产的低硅球化剂成分均匀,同时降低了游离态金属镁屑的比例及硅的含量。
本发明的熔配-冲压复合法生产低硅球化剂的方法,包括以下步骤:
1、以重量百分比计,稀土硅铁合金28-60%、镁8-45%、硅铁22-27%、生铁或废钢余量为原料,用中频感应电炉生产高稀土镁硅铁合金,使镁与硅合金化,从而提高镁的熔点,高稀土镁硅铁合金的化学成分为(质量百分比):RE 10-25%、Mg 8-45%、Si 36-46%、余量为铁。
2、将高稀土镁硅铁合金粉碎至小于0.5mm的粒度,并与粒度为0.2-0.3mm的镁屑及铁粉混合均匀,镁屑占总质量的3-5%,高稀土镁硅铁合金总质量的15-25%,铁粉余量。
3、用冲压机将混合原料压制成??(12-16)mm×(8-15)mm的颗粒,其密度为4.3-5.2g/cm3,化学成分是(质量百分比) :RE 1-8 %,Si 2-15% ,Mg 6-10 %,余量为铁。
本发明的熔配-冲压复合法生产低硅球化剂的方法,用高稀土镁硅铁合金作为主要原料之一,用它代替部分镁屑和铁粉,降低了轻密度镁屑的用量,使原料混合均匀易于实现,从而保证了成分的均匀性。另外,高稀土镁硅铁合金中的镁是合金化的镁,熔点为1200-1300℃,与球化温度1350-1400℃差距不大,球化反应由金属镁引爆后温度持续上升到合金化镁的熔出,使整个反应平稳,镁的吸收率高。
用本发明方法生产低硅球化剂的优点有:1、成分均匀,降低了游离态金属镁屑的比例,金属镁主要作为粘结剂和引爆剂,而高稀土镁硅铁合金则提供了合金化的镁,总镁量没有减少,避免了传统压制工艺中镁粉含量过高导致成份不均匀;2、和单一熔配法相比,产品中的硅含量大幅度减少,减少了回炉料的添加量的限制;3、球化过程中熔化完全,镁的烧损大为减少,镁的吸收率大于50%以上;4、减少了镁光、烟气污染,生产环境得到改善。其中机理是镁与硅的合金化起到了关键作用,提高了球化剂熔点,延缓了反应时间。该球化剂保持了金属镁低熔点引爆翻腾的特点,又增加了合金化镁缓效释放的功能,从而使球化反应能够充分而平稳。
具体实施方式
实施例
1、生产200公斤高稀土镁硅铁合金,其化学成分为(质量百分比):RE 10-25%,Mg 8-45%,Si 36-46%,余量为铁。如表一所列为其中一个配方。原料加入300公斤中频炉经通电熔炼成熔体,搅拌均匀,出炉铸成厚度为60-80mm的锭块,冷水急冷,破碎、碾成粒度小于1mm的颗粒状。经化验其化学成分为(质量百分比):RE 15.8%,Mg 17.6%,Si 42.4%,余量为铁。
表一:生产200公斤高稀土镁硅铁合金配料
原 料 名 称 | 主要 成 分 (%) | 重 量(kg) |
稀土硅铁合金 | RE 33、 Si 38 | 97 |
镁 锭 | Mg≥99.9 | 36 |
硅 铁 | Si 76 | 64 |
废 钢 | Fe ≥97.5 | 3 |
2、生产500公斤低硅球化剂,其化学成分为(质量百分比):RE 1-8%,Si 2-15%,Mg 6-10%,余量为铁。如表二所列为其中一个配方。原料混合均匀,经粉末成型机冲压成圆柱形颗粒,规格为??16mm×12mm。经化验其化学成分为(质量百分比):RE 2.92%,Mg 7.88%,Si 7.92%,余量为铁,密度4.54g/ cm3。
表二:生产500公斤低硅球化剂配料
原 料 名 称 | 主 要 成 分 (%) | 重 量(kg) |
高稀土镁硅铁合金 | RE15.8、Mg17.6、Si42.4 | 95 |
镁 屑 | Mg ≥99.9 | 23.5 |
铁 粉 | Fe ≥97.5 | 381.5 |
3、低硅球化剂生产风电铸件某关键零部件
铸件单重约200公斤,壁厚50-180mm,牌号要求QT400-18AL;
球化包: 1.5 T堤坝包;
球化方法:盖包法;
球化剂放置方式:一定比例的普通球化剂铺垫堤坝一侧,上覆低硅球化剂,再盖孕育剂,上压铁板或覆盖一层铁屑,从不放球化剂一侧冲入铁水。
铁水出炉温度:1420-1480℃
浇注温度:控制在1330-1350℃。
附铸铸态试样金相见图一、力学性能及化学成分检测结果如下:
球化等级:2-3级;
球墨大小等级:7级;
残余Mg 0.045%;
残余RE 0.031%;
抗拉强度σb:376MPa;
零下20℃冲击韧性 аk 11 J/cm2
结果表明,球化效果完全达到要求。
Claims (1)
1.一种熔配-冲压复合法生产低硅球化剂的方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)、以重量百分比计,稀土硅铁合金28-60%、镁8-45%、硅铁22-27%、生铁或废钢余量为原料,用中频感应电炉生产高稀土镁硅铁合金,使镁与硅合金化,高稀土镁硅铁合金的化学成分为:RE 10-25%、Mg 8-45%、Si 36-46%、余量为铁;
(2)、将高稀土镁硅铁合金粉碎至小于0.5mm的粒度,并与粒度为0.2-0.3mm的镁屑及铁粉混合均匀,镁屑占总质量的3-5%,高稀土镁硅铁合金总质量的15-25% ,铁粉余量;
(3)、用冲压机将混合原料压制成??(12-16)mm×(8-15)mm的颗粒,其密度为4.3-5.2g/cm3,化学成分是(质量百分比) :RE 1-8 %,Si 2-15% ,Mg 6-10 %,余量为铁。
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