CN105420439A - 一种中锰镁硅系球化剂 - Google Patents

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丛建臣
戴学忠
于海明
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Abstract

本发明涉及一种中锰镁硅系低稀土球化剂，其组成成分和含量(质量)为：Mn？20-30%，Mg？6.5-7.5%，Si？28-38%，稀土元素0.5-1.5%，Ca？1.5-2.5%，MgO≤0.75%，余量为Fe。本发明由于添加中等含量的锰元素，比重大，不易漂浮，球化反应相对平稳，吸收率高。球化反应时，锰元素可与铁水中富余的硫反应形成渣，易于在铁水中上浮聚集最后扒渣除去。铁水中存在的硫化锰，可以作为球铁石墨异质核心增加石墨球数量，能有效减少球铁组织的异型石墨的质量问题。本发明特别适用于汽车冲压件下角料压块废钢直接熔制高强度球墨铸铁的生产，其操作简单快速，获得的球铁综合性能高，球铁生产成本低。

Description

一种中锰镁硅系球化剂
技术领域
本发明涉及铸造行业球铁生产领域，具体说是一种中锰镁硅系球化剂。
背景技术
我国汽车制造业迅猛发展，2015年预计产能达到5000万辆，汽车冲压件材料的利用率为55-70%，按年产3000万辆车计算，年可产生冲压件下角料废钢750-1050万吨，可为铸造行业提供丰富的优质废钢资源。汽车冲压件采用冷轧钢板，材质为低锰低碳钢，锰元素含量﹤0.2%。生产高牌号球铁曲轴时需加入大量锰铁，锰在球铁中除了强化铁素体和稳定珠光体外，还能减少硫的危害作用，是良好的脱硫剂。同时，在铁液中锰硫化合为硫化锰，是一种低熔点化合物，可以在铁水中成为形核核心，是球铁外来石墨核心的主要来源。
但锰铁直接加入电炉熔化时需消耗额外的电能，还影响碳元素和硅元素在铁水中的吸收率，造成熔炼成本增加；同时原铁水中随着锰元素含量的增加，铁水吸收空气中氮量增加，造成铸件质量问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足，提供一种组成简单，配方合理，其在球铁生产中既能保证成分中锰含量的要求，又能避免在熔炼时因直接加入大量锰铁造成的质量风险，既能满足铸件的质量要求，又降低生产成本的中锰镁硅系球化剂。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种中锰镁硅系球化剂，其特征在于：其组成成分和含量(质量)为：Mn20-30%，Mg6.5-7.5%，Si28-38%，稀土元素0.5-1.5%，Ca1.5-2.5%，MgO≤0.75%，余量为Fe。
本发明中锰镁硅系球化剂最佳的组成成分和含量(质量)为：Mn25%、Mg7.0%、Si30%、稀土元素1.0%，Ca2.0%，MgO≤0.75%，余量为Fe。
本发明球化剂含有中等含量的锰元素，其在球铁生产中既保证成分中锰含量的要求，又避免了在熔炼时因直接加入大量锰铁造成的成本增加和质量风险。在球化剂生产过程中，直接把锰铁、硅铁作为合金元素加入，在铁水中合金元素反应及电炉电磁搅动作用下，所有元素能溶解均匀，成分相对均一稳定。对照现有技术，本发明组成简单、配方合理，球化、脱硫效果好，铁水中硫含量可降低到0.015%以下，并且球铁铸件的基体组织，包括球化级别及球径大小，完全满足国标的要求。在球铁生产中，中锰镁硅系低稀土球化剂与传统镁硅稀土系球化剂相比以下优点：本发明球化剂由于添加锰元素，比重大，不易漂浮，球化反应相对平稳，吸收率高。球化反应时，本发明球化剂中的锰元素可与铁水中富余的硫反应形成渣，因密度仅为3.99g/cm3,与铁液的比重相比小很多，易于在铁水中上浮聚集最后扒渣除去。铁水中存在的硫化锰，可以作为球铁石墨异质核心增加石墨球数量，能有效减少球铁组织的异型石墨（如枝晶状石墨、碎块状石墨等）的质量问题。直接参与球化反应，铁水中锰成分相对均匀，可减少球铁因成分偏析造成的质量问题。
本发明特别适用于汽车冲压件下角料压块废钢直接熔制高强度球墨铸铁的生产，其操作简单快速，获得的球铁综合性能高，球铁生产成本低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
本发明一种中锰镁硅系球化剂，其组成成分和含量(质量)为：Mn20-30%，Mg6.5-7.5%，Si28-38%，稀土元素0.5-1.5%，Ca1.5-2.5%，MgO≤0.75%，余量为Fe。
本发明中锰镁硅系球化剂最佳的组成成分和含量(质量)为：Mn25%、Mg7.0%、Si30%、稀土元素1.0%，Ca2.0%，MgO≤0.75%，余量为Fe。
本发明锰元素含量为20-30%，Mn元素主要作用是：在铸铁中，锰元素除了强化铁素体和稳定珠光体外，还能减少硫的危害作用，是良好的脱硫剂，脱硫产物硫化锰，比重小，易于在铁水中上浮去除；同时铁水中的硫化锰，可以作为球铁石墨形核的异质核心，增加石墨球数量，抑制枝晶状石墨产生。铁水中富余的硫化锰，因密度仅为3.99g/cm3,与铁液的比重相比小很多，易于在铁水中上浮形成渣最后容易扒渣除去。有效镁元素含量6.5-7.5%，其作用是镁元素与硫、氧有很强的亲和力，可以与铁水中的硫元素充分反应，镁处理后的铁水，硫和氧的含量都很低，保证球化。镁在铁水中蒸气压力高，使铁水佛腾，铁水成分均匀；球化反应生成的MgO和MgS熔点高，密度也远小于铁，容易与铁水分离；镁在铁水中有偏析于石墨的倾向，镁残留量超过0.035%时，石墨就可以球化。硅元素含量为28-38%，其其作用促进石墨化的元素，抑制碳化物的产生，降低铁水的白口倾向。硅在铁水中有孕育作用，增加球铁的石墨数量。稀土元素含量0.5-1.5%，其作用是：球化剂中的稀土族元素主要是轻稀土元素中的铈和镧元素，稀土元素的沸点均比镁高，加入铁水中时，不会引起铁水的翻腾和喷溅；铈和镧稀土元素有比镁更强的脱硫脱氧能力，生成稳定的硫化稀土和氧化稀土化合物；稀土元素与铁水中的球化干扰元素也能形成稳定的化合物，因此含稀土的球化剂比镁球化剂的抗干扰能力强。钙元素含量1.5-2.5%，其作用是钙在铁水中的溶解度很低，它对球化作用的影响是通过与氧和硫的结合而间接实现的。与镁相比，钙与硫、氧的亲和力更强，能够有效的脱硫除氧。钙残留量很低时，石墨分枝倾向增加，残留量较多时，可使石墨尺寸减小，分枝倾向降低。钙残留量达到0.2%时，白口倾向明显加大。
本发明球化剂中适当地降低镁和稀土元素含量，使球化剂球化反应更加平稳，镁吸收率更高；合金元素熔点低，锰易熔解，减少在铁水中的夹杂物和成分偏析；可以促进球化效果和增加石墨球数量，有效减少球铁组织的枝晶石墨，提高质量。
本发明球化剂含有中等含量的锰元素，其在球铁生产中既保证成分中锰含量的要求，又避免了在熔炼时因直接加入大量锰铁造成的成本增加和质量风险。在球化剂生产过程中，直接把锰铁、硅铁作为合金元素加入，在铁水中合金元素反应及电炉电磁搅动作用下，所有元素能溶解均匀，成分相对均一稳定。
本发明组成简单、配方合理，球化、脱硫效果好，铁水中硫含量可降低到0.015%以下，并且球铁铸件的基体组织，包括球化级别及球径大小，完全满足国标的要求。在球铁生产中，中锰镁硅系低稀土球化剂与传统镁硅稀土系球化剂相比以下优点：本发明球化剂由于添加锰元素，比重大，不易漂浮，球化反应相对平稳，吸收率高。球化反应时，本发明球化剂中的锰元素可与铁水中富余的硫反应形成渣，因密度仅为3.99g/cm3,与铁液的比重相比小很多，易于在铁水中上浮聚集最后扒渣除去。铁水中存在的硫化锰，可以作为球铁石墨异质核心增加石墨球数量，能有效减少球铁组织的异型石墨（如枝晶状石墨、碎块状石墨等）的质量问题。直接参与球化反应，铁水中锰成分相对均匀，可减少球铁因成分偏析造成的质量问题。
本发明特别适用于汽车冲压件下角料压块废钢直接熔制高强度球墨铸铁的生产，其操作简单快速，获得的球铁综合性能高，球铁生产成本低。
实施例1：一种中锰镁硅系球化剂，其组成成分和含量(质量)为：Mn20%，Mg7.5%，Si38%，稀土元素1.5%，Ca1.5%，MgO0.75%，余量为Fe。
本发明球化剂由于添加中等含量锰元素，比重大，不易漂浮，球化反应相对平稳，吸收率高。球化反应时，锰元素可与铁水中富余的硫反应形成渣，因密度仅为3.99g/cm3,与铁液的比重相比小很多，易于在铁水中上浮聚集最后扒渣除去。铁水中存在的硫化锰，可以作为球铁石墨异质核心增加石墨球数量，能有效减少球铁组织的异型石墨（如枝晶状石墨、碎块状石墨等）的质量问题。直接参与球化反应，铁水中锰成分相对均匀，可减少球铁因成分偏析造成的质量问题。
实施例2：一种中锰镁硅系球化剂，其组成成分和含量(质量)为：Mn30%，Mg6.5%，Si28%，稀土元素0.5%，Ca2.5%，MgO0.5%，余量为Fe。
本发明球化剂由于添加中等含量锰元素，比重大，不易漂浮，球化反应相对平稳，吸收率高。球化反应时，锰元素可与铁水中富余的硫反应形成渣，因密度仅为3.99g/cm3,与铁液的比重相比小很多，易于在铁水中上浮聚集最后扒渣除去。铁水中存在的硫化锰，可以作为球铁石墨异质核心增加石墨球数量，能有效减少球铁组织的异型石墨（如枝晶状石墨、碎块状石墨等）的质量问题。直接参与球化反应，铁水中锰成分相对均匀，可减少球铁因成分偏析造成的质量问题。
实施例3：一种中锰镁硅系球化剂，其组成成分和含量(质量)为：Mn25%、Mg7.0%、Si30%、稀土元素1.0%，Ca2.0%，MgO≤0.75%，余量为Fe。
本发明中锰镁硅系球化剂最佳的组成成分和含量(质量)为：本发明球化剂由于添加中等含量锰元素，比重大，不易漂浮，球化反应相对平稳，吸收率高。球化反应时，锰元素可与铁水中富余的硫反应形成渣，因密度仅为3.99g/cm3,与铁液的比重相比小很多，易于在铁水中上浮聚集最后扒渣除去。铁水中存在的硫化锰，可以作为球铁石墨异质核心增加石墨球数量，能有效减少球铁组织的异型石墨（如枝晶状石墨、碎块状石墨等）的质量问题。直接参与球化反应，铁水中锰成分相对均匀，可减少球铁因成分偏析造成的质量问题。
实施例4：一种中锰镁硅系球化剂，其组成成分和含量(质量)为：Mn28%，Mg7.2%，Si32%，稀土元素1.2%，Ca2.2%，余量为Fe。
本发明球化剂由于添加中等含量锰元素，比重大，不易漂浮，球化反应相对平稳，吸收率高。球化反应时，锰元素可与铁水中富余的硫反应形成渣，因密度仅为3.99g/cm3,与铁液的比重相比小很多，易于在铁水中上浮聚集最后扒渣除去。铁水中存在的硫化锰，可以作为球铁石墨异质核心增加石墨球数量，能有效减少球铁组织的异型石墨（如枝晶状石墨、碎块状石墨等）的质量问题。直接参与球化反应，铁水中锰成分相对均匀，可减少球铁因成分偏析造成的质量问题。

Claims (2)

1.一种中锰镁硅系球化剂，其特征在于：其组成成分和含量(质量)为：Mn20-30%，Mg6.5-7.5%，Si28-38%，稀土元素0.5-1.5%，Ca1.5-2.5%，MgO≤0.75%，余量为Fe。
2.根据权利要求所述中锰镁硅系球化剂，其特征在于：其组成成分和含量(质量)为：Mn25%、Mg7.0%、Si30%、稀土元素1.0%，Ca2.0%，MgO≤0.75%，余量为Fe。
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