CN104195416B - 一种球墨铸铁孕育剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种球墨铸铁孕育剂，其配方按重量百分比计包括：Si：60～65％，Zr：3.5～6.0％，Ca：1～2％，Al：0～1.4％，Fe3O4：0.5～1.5％和余量为Fe以及不可避免的微量元素。采用本发明提供的球墨铸铁孕育剂，能够改善球墨铸铁的综合性能，并提高孕育效率。

Description

一种球墨铸铁孕育剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于孕育剂技术领域，特别涉及一种球墨铸铁孕育剂和制备方法，以及该孕育剂在制备球墨铸铁方面的应用。
背景技术
孕育剂有可促进石墨化，减少白口倾向，改善石墨形态和分布状况，增加共晶团数量，细化基体组织，使球铁石墨圆整，减少或消除激冷，防止表面游离渗碳体的形成,均匀组织，提高力学性能等优点，其在铸铁领域得到了广泛地应用。
球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是二十世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。
目前，大多数生产厂家使用75硅铁孕育剂作为孕育剂生产球墨铸铁，但是这些产品存在孕育时间短、耐磨性差、硬度低，抗拉强度低、断面不均匀，易产生白口等缺点，造成产品不稳定，不能满足一些需要高硬度的机器铸件的要求。
为了改善上述不足，部分厂家开始在硅铁孕育剂中增加其它材料制备复合孕育剂，如铬、稀土等，然而，在添加上述材料时，会引入新的问题，如将增大白口组织形成的几率，进而导致球墨铸铁硬度下降。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种孕育效果好，孕育后球墨铸铁的孕育时间、耐磨性、硬度、抗拉强度、断面均匀程度，减少白口现象等均大幅提高的孕育剂。
本发明的另一目的在于提供一种上述球墨铸铁用孕育剂的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种上述球墨铸铁孕育剂在铸造方面的应用。
为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种球墨铸铁孕育剂，其配方按重量百分比计包括：Si：60～65％，Zr：3.5～6.0％，Ca：1～2％，Al：0～1.4％，Fe3O4：0.5～1.5％和余量为Fe以及不可避免的微量元素。
上述球墨铸铁孕育剂，优选的技术方案中，配方按重量百分比计包括：Si：62～64％，Zr：4～5％，Ca：1～2％，Al：0.2～1.2％，Fe3O4：0.5～1.5％和余量为Fe以及不可避免的微量元素。
上述球墨铸铁孕育剂，优选的技术方案中，进一步包括按重量百分比计0～6％的Mn。
上述球墨铸铁孕育剂的制备方法包括以下步骤：
(1)按重量百分比计60～65％的Si，3.5～6.0％的Zr，1～2％的Ca，0～1.4％的Al，0～6％的Mn和余量为Fe以及不可避免的微量元素的原料混合均匀后放入电炉中，重熔后浇注成块体，并将块体粉碎成平均粒径为50～100μm的合金粉末；
(2)将得到的上述合金粉末以及平均粒径在50～100μm的重量百分比为0.5～1.5％的Fe3O4粉末加入到混合容器中，混合均匀后与合金粉末和Fe3O4粉末总重量3～5％的硅酸钠溶液一起加入到碾压装置中压制成团，最后粉碎成平均粒径为200～500μm即可。
上述球墨铸铁孕育剂在铸铁中的应用，按铁水与球墨铸铁孕育剂的比例为1：0.1～0.2，在冶炼铸铁时，与普通生产一样，只需在补充铁水时，将包装好的球墨铸铁孕育剂随铁水流加入，铁水出完后将包中铁水进行搅拌后，用保温剂将铁水覆盖，即可浇注。
本发明提供的上述球墨铸铁孕育剂技术方案具有以下有益效果：
1、Zr有脱氧作用，有利于提高铁液的流动性，能减轻铸铁的白口倾向，促成均细小的A型石墨；
2、Si、Al、Zr生成氮化物，减少过量溶解氮含量，组织铁水可逆吸氮，抑制孕育衰退，防止白口倾向；
3、SiO2晶体可以作为铁液石墨结晶的外来晶核，促进A型石墨的形成；
4、Si、Al、Zr能降低孕育剂熔点，由于熔点低瞬时扩散快，孕育效果更好；
5、Al含量减少针孔形成的可能性；
6、Mn是一种反石墨稳定细化珠光体元素，其含量在1％左右，其作用是与增加结晶核心，提高孕育效果
7、Ca属碱土金属，Ca能生成氧化物、硫化物、氮化物，造渣净化铁液和构成晶核内物质；
8、低含量的Al和Ca确保了其在加入铁水中时产生的渣最少；
9、通过添加Fe3O4能够增加共晶核数，可以在孕育剂添加量低的情况下获得较好的抑制碳化铁的能力，并改善了重现率及稳定性，延长了孕育时间。
10、细化的孕育剂结构(200～500μm)能够均匀分散在铁水中，增大其余钢水的接触面积，提高孕育效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1(制备孕育剂)
按重量百分比计60％的Si，6％的Zr，2％的Ca，1.4％的Al，6％的Mn以及23.1％的Fe混合均匀后放入电炉中，重熔后浇注成块体，并将块体粉碎成平均粒径为50μm的合金粉末；将得到的上述合金粉末以及平均粒径在50μm的重量百分比为1.5％的Fe3O4粉末加入到混合容器中，混合均匀后与合金粉末和Fe3O4粉末总重量5％的硅酸钠溶液一起加入到碾压装置中压制成团，最后粉碎成平均粒径为200μm即可。
实施例2(制备孕育剂)
按重量百分比计65％的Si，3.5％的Zr，1％的Ca，0.2％的Al，1％的Mn以及28.8％的Fe混合均匀后放入电炉中，重熔后浇注成块体，并将块体粉碎成平均粒径为100μm的合金粉末；将得到的上述合金粉末以及平均粒径在100μm的重量百分比为0.5％的Fe3O4粉末加入到混合容器中，混合均匀后与合金粉末和Fe3O4粉末总重量3％的硅酸钠溶液一起加入到碾压装置中压制成团，最后粉碎成平均粒径为500μm即可。
实施例3(制备孕育剂)
按重量百分比计62％的Si，5％的Zr，2％的Ca，1.2％的Al，2％的Mn以及26.8％的Fe混合均匀后放入电炉中，重熔后浇注成块体，并将块体粉碎成平均粒径为80μm的合金粉末；将得到的上述合金粉末以及平均粒径在80μm的重量百分比为1％的Fe3O4粉末加入到混合容器中，混合均匀后与合金粉末和Fe3O4粉末总重量3％的硅酸钠溶液一起加入到碾压装置中压制成团，最后粉碎成平均粒径为300μm即可。
实施例4(制备孕育剂)
按重量百分比计64％的Si，4％的Zr，1％的Ca，0.6％的Al，3％的Mn以及26.9％的Fe混合均匀后放入电炉中，重熔后浇注成块体，并将块体粉碎成平均粒径为75μm的合金粉末；将得到的上述合金粉末以及平均粒径在75μm的重量百分比为0.5％的Fe3O4粉末加入到混合容器中，混合均匀后与合金粉末和Fe3O4粉末总重量5％的硅酸钠溶液一起加入到碾压装置中压制成团，最后粉碎成平均粒径为250μm即可。
实施例5(孕育剂的应用)
在球墨铸铁铸造过程中，铁水与球墨铸铁孕育剂的比例为1：0.1，在冶炼铸铁时，与普通生产一样，只需在补充铁水时，将包装好的球墨铸铁孕育剂随铁水流加入，铁水出完后将包中铁水进行搅拌后，用保温剂将铁水覆盖，即可浇注。
实施例6(孕育剂的应用)
在球墨铸铁铸造过程中，铁水与球墨铸铁孕育剂的比例为1：0.2，在冶炼铸铁时，与普通生产一样，只需在补充铁水时，将包装好的球墨铸铁孕育剂随铁水流加入，铁水出完后将包中铁水进行搅拌后，用保温剂将铁水覆盖，即可浇注。
实施例7(孕育剂的应用)
在球墨铸铁铸造过程中，铁水与球墨铸铁孕育剂的比例为1：0.15，在冶炼铸铁时，与普通生产一样，只需在补充铁水时，将包装好的球墨铸铁孕育剂随铁水流加入，铁水出完后将包中铁水进行搅拌后，用保温剂将铁水覆盖，即可浇注。
实施例8(孕育剂的应用)
在球墨铸铁铸造过程中，铁水与球墨铸铁孕育剂的比例为1：0.18，在冶炼铸铁时，与普通生产一样，只需在补充铁水时，将包装好的球墨铸铁孕育剂随铁水流加入，铁水出完后将包中铁水进行搅拌后，用保温剂将铁水覆盖，即可浇注。

Claims (4)

1.一种球墨铸铁孕育剂，其特征在于，其配方按重量百分比计包括：Si：62～64％，Zr：4～5％，Ca：1～2％，Al：0～1.4％，Fe3O4：0.5～1.5％和余量为Fe以及不可避免的微量元素。
2.一种权利要求1所述的球墨铸铁孕育剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量百分比计62～64％的Si，4～5％的Zr，1～2％的Ca，0～1.4％的Al，和余量为Fe的原料混合均匀后放入电炉中，重熔后浇注成块体，并将块体粉碎成平均粒径为50～100μm的合金粉末；
(2)将得到的上述合金粉末以及平均粒径在50～100μm的重量百分比为0.5～1.5％的Fe3O4粉末加入到混合容器中，混合均匀后与合金粉末和Fe3O4粉末总重量3～5％的硅酸钠溶液一起加入到碾压装置中压制成团，最后粉碎成平均粒径为200～500μm即可。
3.一种权利要求1所述的球墨铸铁孕育剂在球墨铸铁中的应用，其特征在于铁水与球墨铸铁孕育剂的比例为1：0.1～0.2，在冶炼铸铁时，与普通生产一样，只需在补充铁水时，将包装好的球墨铸铁孕育剂随铁水流加入，铁水出完后将包中铁水进行搅拌后，用保温剂将铁水覆盖，即可浇注。
4.根据权利要求3所述的球墨铸铁孕育剂在球墨铸铁中的应用，其特征在于铁水与球墨铸铁孕育剂的比例为1：0.15～0.18，在冶炼铸铁时，与普通生产一样，只需在补充铁水时，将包装好的球墨铸铁孕育剂随铁水流加入，铁水出完后将包中铁水进行搅拌后，用保温剂将铁水覆盖，即可浇注。
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