CN104131129B - 一种粉末冶金型蠕化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种粉末冶金型蠕化剂及其制备方法，涉及一种蠕化剂及其制备方法，其包含下列按重量百分比的元素成分：Si 21.5~28.5%，RE 12.5~17.5%，Mg 2.3~3.3%，Ca 4.3~5.3%，Zn 1.5~2.5%，余量为Fe，主要用于电炉融化低硫铁水的蠕化处理，规格尺寸为φ16mm×10mm；发明蠕化处理工艺相对简单稳定，蠕化剂溶解性好，不需搅拌，蠕化范围宽，能够实现稳定生产蠕墨铸铁件，由于蠕化剂内不含干扰元素，所以便于实现对炉料的管理与使用。

Description

一种粉末冶金型蠕化剂及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种蠕化剂及其制备方法，具体涉及一种用于生产蠕墨铸铁的粉末冶金型蠕化剂及其制备方法。

【背景技术】

蠕墨铸铁是一种具有蠕虫状石墨的铸铁，与球墨铸铁和灰铸铁相比，其具有最低的磨损率，具有与球墨铸铁相当的强度和灰铸铁类似的防振能力，它的热导率、铸造性能、耐热疲劳性能和致密性均优于球墨铸铁和高强度灰铸铁，因此，蠕墨铸铁具有更为广泛的应用空间。

蠕化剂是可促进蠕墨铸铁中石墨结晶为蠕虫状的添加剂，是生产蠕墨铸铁中的关键材料。从技术角度来说，蠕化剂成分的配置原则是：有利于获得蠕虫状石墨，并最低限度地产生“浮渣”，而且便于被铁水溶化吸收（参见：2005年全国蠕墨铸铁技术及应用研讨会论文专辑：中国蠕墨铸铁40年，邱汉泉、陈正德著）。目前采用冲入法蠕化处理所使用的蠕化剂均为常规的熔炼合金，熔炼型蠕化剂实际上是一种“铁合金”，指将组成蠕化剂所需物料通过高温熔合成均匀液体，浇注凝固后而得的制品；一般是在感应电炉内溶化，然后浇注而成；起蠕化作用的元素主要有镁（Mg）、稀土(RE)和钙(Ca)。

蠕墨铸铁生产时，若蠕化剂加入量不足，铸铁中会析出大量片状石墨而成为灰铸铁；若蠕化剂加入量过量，铸铁中会析出大量球状石墨而成为球墨铸铁；只有蠕化剂加入量在一个适当的范围内，铸铁中析出的石墨才会大部分是蠕虫状石墨而成为蠕墨铸铁；蠕化剂的蠕化范围是指为获得蠕虫状石墨，蠕化剂加入量不足与过量的差值大小；差值大的容易获得蠕虫状石墨，即蠕化范围宽；反之差值小的不容易获得蠕虫状石墨，即蠕化范围窄；就稀土元素而言，其蠕化范围最宽，即使用稀土元素最有利于获得蠕虫状石墨，但在蠕化处理时稀土合金（如稀土硅铁）与铁液的反应却缺少必要的动力条件，使得蠕化反应难以顺利进行；就镁元素而言，其蠕化范围最窄，使用镁元素容易得到球状或片状石墨，然而在蠕化处理时镁与铁液反应的热力学和动力学条件却非常良好，使得蠕化反应容易顺利进行。

常规使用的熔炼型蠕化剂合金（如稀土镁合金）存在一些不足之处：

1、经机械破碎后存在颗粒大小不统一、碎末等现象；

2、为了使蠕化反应得以顺利进行，熔炼型蠕化剂合金中常加入较高的镁元素，使得蠕化剂的“蠕化范围”变窄，蠕铁生产稳定性及可控性变差；

3、熔炼型蠕化剂还存在合金元素烧损严重、干扰元素造成炉料的污染以及溶解性差等问题。

蠕墨铸铁的难点是蠕化处理，而蠕化处理的关键在于蠕化剂的蠕化范围“宽窄”；原来的蠕化剂的加入范围约为0.125%~0.225%，且国内具有专利的蠕化剂均为熔炼合金形式，经过技术检索尚没有采用粉末冶金方法来生产蠕化剂；粉末冶金型蠕化剂实际上是一种机械混合物（多种合金的混合物），指将组成蠕化剂所需物料先制成粉末，机械混合均匀后经压制成形和烧结而得的所需形状的制品。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种粉末冶金型蠕化剂及其制备方法，蠕化处理工艺相对简单稳定，蠕化剂溶解性好，不需搅拌，蠕化范围宽，能够实现稳定生产蠕墨铸铁件，由于蠕化剂内不含干扰元素，所以便于实现对炉料的管理与使用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种粉末冶金型蠕化剂，其包含下列按重量百分比的元素成分：

Si21.5~28.5%，RE12.5~17.5%，Mg2.3~3.3%，Ca4.3~5.3%，Zn1.5~2.5%，余量为Fe。

所述的粉末冶金型蠕化剂，主要用于电炉融化低硫铁水的蠕化处理。

所述的粉末冶金型蠕化剂，规格尺寸为φ16mm×10mm。

所述粉末冶金型蠕化剂的制备方法步骤如下：①原材料准备；②配料与混制；③压制成型；④检验、包装和标识；

①原材料准备

A、采购锌含量不低于99%的60—80目锌粉、40—80目铁粉、稀土硅铁合金硅钙铁合金和镁锭作为原料；

B、分别将自然块度的稀土含量不低于30%的稀土硅铁合金和钙含量不低于20%的硅钙铁合金经颚式破碎机和对辊机破碎，再筛分成40—80目粉料备用；

C、采用刀削镁菱形颗粒机将镁锭加工成颗粒，再筛分为40—80目备用；

②配料与混制

按化学成分含量为Si21.5~28.5%，RE12.5~17.5%，Mg2.3~3.3%，Ca4.3~5.3%，Zn1.5~2.5%，余量为Fe的成分含量比例分批进行所述粉末冶金型蠕化剂的配料，每批配料总重量不超过搅拌机的容量，将配置好的材料装入搅拌机中搅拌混制，搅拌时搅拌机正反各转3分钟；

③压制成型

将混制好的材料在旋转粉末工业压机上进行压制成型，压制形状尺寸为φ16mm×10mm；

④检验、包装和标识

1）压制后的产品由2—2.5米高度自由落下至水泥地面不破碎，即为合格产品；

2）合格产品密封保存在干燥的塑料袋内，并外套编织袋包装，外编织袋上作标注蠕化剂名称、型号、生产日期、放置环境要求等标识。

由于采用了上述的蠕化剂及制作方法，本发明具有如下有益效果：

1、本发明所述的粉末冶金型蠕化剂及其制备方法，通过采用粉末冶金型蠕化剂及其制作方法，生产出合格的蠕化剂，且颗粒统一，无传统熔制型蠕化剂经破碎而存在的碎末；

2、有效地克服了现有熔炼型蠕化剂主要合金元素烧损严重的缺点，本发明所述的蠕化剂能够在较低镁含量的条件下很好的满足蠕化反应所需动力学条件；

3、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，使得蠕化处理工艺相对简单稳定；本发明蠕化剂还具有溶解性好，不需搅拌，蠕化范围宽等优点，能够实现稳定生产蠕墨铸铁件；

4、可以实现蠕化剂成分的快速调整，适用于生产各类蠕铁铸件；由于蠕化剂内不含干扰元素，所以便于实现对炉料的管理与使用。

【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，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例；

本发明所述的粉末冶金型蠕化剂，其包含下列按重量百分比的元素成分：

Si21.5~28.5%，RE12.5~17.5%，Mg2.3~3.3%，Ca4.3~5.3%，Zn1.5~2.5%，余量为Fe。

所述的粉末冶金型蠕化剂，主要用于电炉融化低硫铁水的蠕化处理。

所述的粉末冶金型蠕化剂，规格尺寸为φ16mm×10mm。

所述粉末冶金型蠕化剂的制备方法步骤如下：①原材料准备；②配料与混制；③压制成型；④检验、包装和标识；

①原材料准备

A、采购锌含量不低于99%的60—80目锌粉、40—80目铁粉、稀土硅铁合金和镁粉作为原料；

B、分别将自然块度的稀土硅铁合金（稀土含量不低于30%）和硅钙铁合金（钙含量不低于20%）经颚式破碎机和对辊机破碎，再筛分成40—80目粉料备用；

C、采用刀削镁菱形颗粒机将镁锭加工成颗粒，再筛分为40—80目备用；

②配料混制

按化学成分含量为Si21.5~28.5%，RE12.5~17.5%，Mg2.3~3.3%，Ca4.3~5.3%，Zn1.5~2.5%，余量为Fe的成分含量比例分批进行所述粉末冶金型蠕化剂的配料，每批配料总重量不超过搅拌机的容量，将配置好的材料装入搅拌机中搅拌混制，搅拌时搅拌机正反各转3分钟；

③压制成型

将混制好的材料在旋转粉末工业压机上进行压制成型，压制形状尺寸为φ16mm×10mm；

④检验、包装和标识

1）压制后的产品由2—2.5米高度自由落下至水泥地面不破碎，即为合格产品；

2）合格产品密封保存在干燥的塑料袋内，并外套编织袋包装，外编织袋上作标注蠕化剂名称、型号、生产日期、放置环境要求等标识。

本发明所述的粉末冶金型蠕化剂采用稀土硅铁（FeSiRE）、硅钙合金（FeSiCa）、镁粉(Mg)、锌粉(Zn)、铁粉压制而成；蠕化剂含稀土(RE)、镁(Mg)、锌(Zn)、钙(Ca)、硅(Si）、铁(Fe)元素，不使用钛(Ti)等干扰元素；采用粉末冶金方法制备蠕化剂并添加锌(Zn)元素来增加铁液的自沸腾能力，采用高含量稀土(RE)和低含量镁(Mg)来扩大蠕化处理范围，蠕化剂的加入范围为0.76%~1.35%。

实施例一：

蠕化剂化学成分（按重量比）:稀土(RE)15.29%、硅(Si）25.78%、镁(Mg)2.83%、钙(Ca)4.9%、锌(Zn)2.02%，余量为铁(Fe)49.18%和不可避免的杂质。

制备上述成分的蠕化剂，采用下列原材料及配比:稀土硅铁（FeSiRE）47.66%、硅钙合金（FeSiCa）15.82%、镁锭(Mg)2.85%、锌锭(Zn)2.03%、铁粉（Fe）31.64%，依据以上配比，按上述工艺制备。

实施例一的效果：

熔化配料：生铁89.6%、废钢9.0%、硅铁1.2%、锰铁0.2%；

原铁液化学成分：C3.86%、Si2.15%、Mn0.43%、S0.021%、P0.061%；

炉前添加剂加入量：蠕化剂0.76%，孕育剂0.44%；

检验结果：

化学成分：Si2.43%、S0.018%、Mg0.006%、RE0.051%；

蠕化率：65～75%；

力学性能：抗拉强度378MPa，屈服强度310MPa，伸长率3.6%；

实施例二：

蠕化剂化学成分（按重量比）：稀土(RE)14.37%、硅(Si）24.24%、镁(Mg)2.76%、钙(Ca)4.59%、锌(Zn)1.84%，余量为铁(Fe)52.2%和不可避免的杂质。

制备上述成分的蠕化剂，采用下列原材料及配比:稀土硅铁（FeSiRE）44.91%、硅钙合金（FeSiCa）14.81%、镁锭(Mg)2.78%、锌锭(Zn)1.85%、铁粉（Fe）35.65%，依据以上配比，按上述工艺制备。

实施例二的效果：

熔化配料：生铁89.6%、废钢8.8%、硅铁1.3%、锰铁0.3%；

原铁液化学成分：C3.90%、Si2.23%、Mn0.49%、S0.021%、P0.063%；

炉前添加剂加入量：蠕化剂1.35%，孕育剂0.47%；

检验结果：

化学成分：Si2.69%、S0.016%、Mg0.006%、RE0.061%；

蠕化率：80%；

力学性能：抗拉强度368MPa，屈服强度316MPa，伸长率3.1%；

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (4)

1.一种粉末冶金型蠕化剂，其特征是：其包含下列按重量百分比的元素成分：

Si21.5~28.5%，RE12.5~17.5%，Mg2.3~3.3%，Ca4.3~5.3%，Zn1.5~2.5%，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的粉末冶金型蠕化剂，其特征是：主要用于电炉融化低硫铁水的蠕化处理。

3.根据权利要求1所述的粉末冶金型蠕化剂，其特征是：规格尺寸为φ16mm×10mm。

4.根据权利要求1所述的粉末冶金型蠕化剂的制备方法，其特征是：

步骤如下：①原材料准备；②配料与混制；③压制成型；④检验、包装和标识；

①原材料准备

A、采购锌含量不低于99%的60—80目锌粉、40—80目铁粉、稀土硅铁合金、硅钙铁合金和镁锭作为原料；

B、分别将自然块度的稀土含量不低于30%的稀土硅铁合金和钙含量不低于20%的硅钙铁合金经颚式破碎机和对辊机破碎，再筛分成40—80目粉料备用；

C、采用刀削镁菱形颗粒机将镁锭加工成颗粒，再筛分为40—80目备用；

②配料与混制

按化学成分含量为Si21.5~28.5%，RE12.5~17.5%，Mg2.3~3.3%，Ca4.3~5.3%，Zn1.5~2.5%，余量为Fe的成分含量比例分批进行所述粉末冶金型蠕化剂的配料，每批配料总重量不超过搅拌机的容量，将配置好的材料装入搅拌机中搅拌混制，搅拌时搅拌机正反各转3分钟；

③压制成型

将混制好的材料在旋转粉末工业压机上进行压制成型，压制形状尺寸为φ16mm×10mm；

④检验、包装和标识

1）压制后的产品由2—2.5米高度自由落下至水泥地面不破碎，即为合格产品；

2）合格产品密封保存在干燥的塑料袋内，并外套编织袋包装，外编织袋上作标注蠕化剂名称、型号、生产日期、放置环境要求等标识。