CN1068148A - 复合球化变质剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种特别适用于生产铸态铁素体 球墨铸铁的复合球化变质剂。
它是由稀土硅镁合金和石墨、CaF2等非金属材 料按一定的粒度分布和配比经物理机械混合而成。 集球化、脱硫、孕育、石墨化变质功能于一体，球化处 理反应平稳、镁吸收率高。用该复合球化变质剂生产 的球铁金相组织优越、综合机械性能好。

Description

本发明涉及一种生产球墨铸铁的添加剂，特别是一种适用于生产铸态铁素体球墨铸铁的球化变质剂。
球化剂是生产球墨铸铁的重要添加剂。从一定意义上讲，球化剂的技术性能在很大程度上决定了球墨铸铁生产技术水平。目前的球化处理工艺，国内、外普遍采用金属合金球化剂，主要有稀土镁硅铁合金系列和镍镁合金系列等。在生产中存在以下几方面问题：
1、反应激烈。
目前使用的合金球化剂在炉前球化处理时，因反应激烈而产生强烈镁光和大量烟尘，作业环境污染严重。
2、吸收率低。
由于反应激烈，造成大量的镁烧损，从而使镁在铁水中的吸收率降低，一般只有50%左右，既容易造成球化质量不稳定，又浪费大量的镁资源。
3、功能单一。
目前使用的球化剂一般只具有球化功能，而孕育和变质作用则需使用另外添加剂，这就给球墨铸铁生产带来了较大困难。有的球化剂中也加进了一些Ca、Ba、Sr等孕育元素，但成本很高，难以推广使用。
4、含硅量高。
由于冶炼工艺的限制，合金球化剂的含硅量一般都在40%以上，因球墨铸铁的终硅量所限，使得孕育量不得不降低，而达不到充分孕育的目的。由于球化剂带入大量的硅元素，造成了含硅量较高的回炉料难以回收利用。同理，高牌号生铁的使用也受到了限制。阻碍了球墨铸铁生产的良性循环发展。
5、球化剂的使用粒度的矛盾难于解决。
由于粒度小会使反应速度过快、过激，不得不放大使用粒度，因而又造成了熔解性能不好，大量的球化剂未熔化而飘浮到铁水表面燃烧，既浪费材料，又易造成球化不良。
本发明的目的是提供一种新型的复合球化变质剂，它能够有效地克服目前广泛使用的球化剂存在的缺点，从而保证球墨铸铁生产中球化工艺的稳定性和可靠性，以提高其产品质量。
本发明是这样实现的：
以稀土硅镁合金为球化剂，石墨为减速剂和孕育剂，CaF2或CaO、Ca2C为脱硫剂，按一定的粒度分布和配比进行物理机械混合而制成该复合球化变质剂。其材料配比及粒度分布为：
成  分  名  称 配      比（重量百分比） 粒度分布
球化剂（稀土硅镁合金） 65～80% ＜7mm   45～55%7～13mm   45～55%
减速、孕育剂（石墨） 10～20% ＜1mm  30～45%1～3mm  55～70%
脱硫剂（CaF2或CaO、Ca2C) 5～10% 0.5～2mm
其中，稀土硅镁合金的化学成分为：RE    0.5～3%
Ca    1～4%
Mg    8～13%
Si    38～42%
Fe    余量
该复合球化变质剂中的各成分组元的作用是：
Re在其给定的含量范围，既可起到辅助球化和孕育作用，又可避免过量稀土导致石墨形状恶化的倾向;Ca在给定的含量内具有较强的孕育作用，有利于促进铸态铁素体生长，又可降低Mg的活度，控制反应速度而提高Mg的吸收率。
石墨作为减速剂和孕育剂，可降低铁水对球化变质剂的渗透速度，形成逐层反应的状态，从而控制了球化反应速度和时间;石墨在球化反应发生的镁蒸气的搅动下扩散熔解到铁水中，可增加大量非自发晶核，起到高效孕育、细化晶粒和促进石墨化作用。
以CaF2或CaO、Ca2C作为脱硫剂，目的在于减少镁的脱硫消耗，以利于用低Mg、低稀土球化剂处理中高硫铁水。即保证球化又消除白口，同时CaF2具有明显的消除皮下气孔作用和聚渣作用。
本发明复合球化变质剂适用于温度1400～1520℃、含硫量0.015～0.06%的铁水球化处理。根据铁水温度、含硫量情况，可调整复合球化变质剂的配比及粒度分布。
本发明复合球化变质剂与目前使用的球化剂相比，在生产中具有以下几方面优点：
1、反应平稳、镁吸收率高。
对于1～1.5t的铁水包，反应时间为60～100秒，烟尘、镁光明显减少。镁吸收率可达70%以上。
2、球化质量稳定，金相组织优越，综合机械性能好。
用该球化变质剂处理的铸件，炉前球化率达2级以上，石墨球数增加30%以上，球径可达6～7级、圆整度好，铸态铁素体含量达80%以上。综合机械性能优良，其机械性能为：
抗拉强度 460～550N/mm2
延伸率    15～25%
硬度    HB    143～156
3、抗衰退能力强
在抗衰退试验中，经该复合球化变质剂处理的铁水在20分钟时，快速检测球化率仍达2级。
4、因本发明复合球化变质剂含硅量较低（30%以下），可在球化处理过程中放宽孕育量，并能提高球铁回炉料和高牌号生铁利用率。
5、由于球化反应时镁蒸气搅动铁水使脱硫剂扩散于铁水中，达到气动脱硫效果，因而不需使用搅拌设备，节省了脱硫设备投资。
6、本发明复合球化变质剂成本低于目前使用的球化剂。
本发明实施例如下：
实施例1
以如下铁水（低硫）生产QT450-10球铁：
元素    C    Si    Mn    P    S
含量%    3.60～3.80    1.0～1.7    0.2～0.3    0.03～0.04  0.015～0.027
温度    1450～1500℃
采用如下复合球化变质剂材料配比及粒度分布
材料名称    配比    粒度分布
<7mm    45%
稀土硅镁合金    80%    7～13mm    55%
石墨    15%    <1mm    35%
1～3mm    65%
CaF25% 0.5～2mm
实施例2
以如下铁水（高硫）生产QT450-10球铁：
元素    C    Si    Mn    P    S
含量%    3.62～3.84    1.0～1.7    0.2～0.3    0.03～0.06    0.03～0.854
温度    1450～1500℃
采用如下复合球化变质剂材料配比及粒度分布：
材料名称    配比    粒度分布
<7mm    55%
稀土硅镁合金    75%    7～13mm    45%
<1mm    55%
石墨    15%    1～3mm    45%
CaF2+CaO 5%+5% 0.5～2mm
上述实施例所处理的球铁的机械性能达到：
抗拉强度 460～610N/mm2
延伸率    12～25%
硬度    HB143～160

Claims (3)

1、一种含有稀土硅镁合金的复合球化变质剂，其特征在于以石墨为减速、孕育剂，以CaF2或CaO、Ca2C为脱硫剂与稀土硅镁合金球化剂按一定的粒度分布和配比经物理机械混合而制成。
2、根据权利要求1所述的复合球化变质剂，其特征在于球化剂与减速、孕育剂，脱硫剂的配比及粒度分布为：
配比  粒度分布
<7mm  45～55%
球化剂  65～80%  7mm～13  45～55%
<1mm  30～45%
减速剂、孕育剂  10～20%  1mm～3  55～70%
脱硫剂  5～10%  0.5mm～2mm
3、根据权利要求1或2所述的复合球化变质剂，其特征在于稀土硅镁合金球化剂的化学成分为：
RE  0.5～3%
Ca  1～4%
Mg  8～13%
Si  38～42%
Fye 余量
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