CN107619898A

CN107619898A - 厚大断面球铁件用球化剂及其制备方法

Info

Publication number: CN107619898A
Application number: CN201710768599.7A
Authority: CN
Inventors: 柴知章; 许本琪; 席世亨; 张月茹
Original assignee: Anhui Institute of Information Engineering
Current assignee: Anhui Institute of Information Engineering
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2018-01-23

Abstract

本发明公开了一种厚大断面球铁件用球化剂，以厚大断面球铁件用球化剂总重量为100％计，厚大断面球铁件用球化剂的化学成分包括：7～8％的Mg，1.5～3.0％的RE，1.5～2.5％的Ca，1.0～2.0％的Ba，40～42％的Si，0.3～0.8％的Bi，0.15～0.6％的Sb，余量为Fe。有效保持了各化学成分的优点，防止过高或过低对厚大断面球铁件球化效果的影响，可以促进石墨形核，减少白口倾向，增加球墨的数量和密度，减小球墨尺寸，还能使孕育后铸铁的成分均匀性好，熔点、性能均有大幅度提升，提高铁素体的伸长率。

Description

厚大断面球铁件用球化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及球墨铸铁铸造技术领域具体地，涉及一种厚大断面球铁件用球化剂及其制备方法。

背景技术

球化剂是使铸铁中的石墨在结晶生长时长成球状的添加剂。而对于厚大断面球墨铸铁件断面厚大，冷却速度慢，凝固时间长，在铸件壁厚处或热节部位容易产生石墨畸变、石墨漂浮、组织粗大、化学成分偏析和晶间碳化物，常用球化剂无法满足生产需求，故此专门研制了一种新型球化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种厚大断面球铁件用球化剂，厚大断面球铁件用球化剂能促进石墨形核，减少白口倾向，增加球墨的数量和密度，减小球墨尺寸，还能使孕育后铸铁的成分均匀性好，熔点、性能均有大幅度提升，提高铁素体的伸长率和强度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种厚大断面球铁件用球化剂，以厚大断面球铁件用球化剂总重量为100％计，厚大断面球铁件用球化剂的化学成分包括：7～8％的Mg，1.5～3.0％的RE，1.5～2.5％的Ca，1.0～2.0％的Ba，40～42％的Si，0.3～0.8％的Bi，0.15～0.6％的Sb，余量为Fe。

本发明还提供一种前文所述的厚大断面球铁件用球化剂的制备方法，所述制备方法包括：(1)按厚大断面球铁件用球化剂的化学成分及质量百分比称取原料进行调配；(2)将调配后的原料进行熔炼；(3)将熔炼物进行浇注，冷却，破碎制粒。

通过上述技术方案，Mg元素是球化核心元素，可以提高石墨球圆整度，在厚大断面球铁中，保持较高残余Mg量，能有效防止球衰退，并保证铸铁具有较高的球化率，但Mg残留过高会使石墨形状恶化，严重时会出现畸变；过高的残留镁量还会使铸铁形成白口的倾向增大并会使镁的氧化物及硫化物等夹杂物数量增多；RE有抵消中和反球化干扰元素的作用，并间接起球化作用，但在厚大铸件中，RE残余量过高时，容易造成碎块状球状石墨，芯部石墨变异；Ca元素在球化剂中主要起延缓爆发作用，但由于厚大断面铸件低温球化处理与低温浇注特点，球化剂中Ca元素一方面可以脱氧、硫，同时延缓起爆，控制反应剧烈程度，但Ca的溶解度差，很容易形成夹渣等铸造缺陷；Ba元素与Ca元素复合，延缓起爆和平稳反应，主要是保持石墨结晶核心质点在高温下的稳定性，同时与石墨晶核具有良好的晶格匹配性，保证铸件有较高的石墨数量；Bi、Sb元素可以改善断面中心部球化状况，细化球径，增大球的数量，提高铁素体含量，改善铸态性能。

本发明提供的厚大断面球铁件用球化剂，以厚大断面球铁件用球化剂总重量为100％计，厚大断面球铁件用球化剂的化学成分包括：7～8％的Mg，1.5～3.0％的RE，1.5～2.5％的Ca，1.0～2.0％的Ba，40～42％的Si，0.3～0.8％的Bi，0.15～0.6％的Sb，余量为Fe。有效保持了各化学成分的优点，防止过高或过低对厚大断面球铁件球化效果的影响，可以促进石墨形核，减少白口倾向，增加球墨的数量和密度，减小球墨尺寸，还能使孕育后铸铁的成分均匀性好，性能均有大幅度提升，提高铁素体的伸长率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种厚大断面球铁件用球化剂，以厚大断面球铁件用球化剂总重量为100％计，厚大断面球铁件用球化剂的化学成分包括：7～8％的Mg，1.5～3.0％的RE，1.5～2.5％的Ca，1.0～2.0％的Ba，40～42％的Si，0.3～0.8％的Bi，0.15～0.6％的Sb，余量为Fe。

本发明提供的厚大断面球铁件用球化剂，以厚大断面球铁件用球化剂总重量为100％计，厚大断面球铁件用球化剂的化学成分包括：7～8％的Mg，1.5～3.0％的RE，1.5～2.5％的Ca，1.0～2.0％的Ba，40～42％的Si，0.3～0.8％的Bi，0.15～0.6％的Sb，余量为Fe。有效保持了各化学成分的优点，防止过高或过低对厚大断面球铁件球化效果的影响，可以促进石墨形核，减少白口倾向，增加球墨的数量和密度，减小球墨尺寸，还能使孕育后铸铁的成分均匀性好，熔点、性能均有大幅度提升，提高铁素体的伸长率和强度。

在上述含量范围内，对于各元素的含量，本领域人员可在较宽范围内灵活调整，为了促进石墨形核，减少白口倾向，增加球墨的数量和密度，减小球墨尺寸，使孕育后铸铁的成分均匀性好，熔点、性能均有大幅度提升，提高铁素体的伸长率和强度。在本发明更优选的实施方式中，厚大断面球铁件用球化剂，其中，以厚大断面球铁件用球化剂总重量为100％计，厚大断面球铁件用球化剂的化学成分包括：7.2～7.8％的Mg，1.8～2.6％的RE，1.9～2.3％的Ca，1.2～1.8％的Ba，40.8～41.6％的Si，0.4～0.6％的Bi，0.3～0.5％的Sb，余量为Fe。

在上述技术方案中，RE是稀土元素，其中对于稀土元素的种类，本领域技术人员可在较宽范围内进行调整，为了提高抗球化衰退能力，并使磷共晶减少并弥散，优选地，RE为铈和/或钇。

对于球化剂的粒径，本领域技术人员可在较宽范围内进行调整，为了提升球化剂在使用过程中的分散效果，优选地，厚大断面球铁件用球化剂的粒径不大于100mm。

本发明还提供一种前文所述的厚大断面球铁件用球化剂的制备方法，所述制备方法包括：(1)按厚大断面球铁件用球化剂的化学成分及质量百分比称取原料进行调配；(2)将调配后的原料进行熔炼；(3)将熔炼物进行浇注，冷却，破碎制粒。例如，这里的化学成分及质量百分比可以根据使用的原料中的各元素的含量进行配比和计算得到，只要本领域技术人员能够理解的方式在此均可以使用。

对于厚大断面球铁件用球化剂的原料，本领域技术人员可在较宽范围内进行调整，为了提高石墨球圆整度，在厚大断面球铁中，保持较高残余Mg量，能有效防止球衰退，并保证铸铁具有较高的球化率，优选地，Mg由纯镁、硅镁铁合金、稀土镁类合金中的一种或多种提供。

对于厚大断面球铁件用球化剂的原料，本领域技术人员可在较宽范围内进行调整，为了保持石墨结晶核心质点在高温下的稳定性，同时与石墨晶核具有良好的晶格匹配性，保证铸件有较高的石墨数量，优选地，Ba由硅钡合金提供。

对于厚大断面球铁件用球化剂的原料，本领域技术人员可在较宽范围内进行调整，优选地，Si由硅镁铁合金、硅铁合金、硅钙合金和硅钡合金中的一种或多种提供。

对于厚大断面球铁件用球化剂的原料，本领域技术人员可在较宽范围内进行调整，为了改善断面中心部球化状况，细化球径，增大球的数量，提高铁素体含量，改善铸态性能，优选地，Sb由锑锭，氧化锑和铅锑合金中的一种或多种提供。

在上述技术方案中，对于熔炼温度，本领域人员可在较宽范围内进行灵活调整，为了便于厚大断面球铁件用球化剂成型及减少各元素的损失，优选地，熔炼温度为1500-1520℃。

在上述技术方案中，对于浇注温度，本领域人员可在较宽范围内进行灵活调整，为了便于厚大断面球铁件用球化剂成型及减少各元素的损失，优选地，浇注温度为1530-1550℃。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

厚大断面球铁件用球化剂的制备方法，所述制备方法包括：

(1)按厚大断面球铁件用球化剂的化学成分及质量百分比称取原料进行调配，以厚大断面球铁件用球化剂总重量为100％计，厚大断面球铁件用球化剂的化学成分包括：7.2％的Mg，1.8％的RE，1.9％的Ca，1.2％的Ba，40.8％的Si，0.4％的Bi，0.3％的Sb，余量为Fe；

(2)将调配后的原料进行于1500℃熔炼；

(3)将熔炼物进行于1530℃浇注，冷却，破碎制粒。

实施例2

厚大断面球铁件用球化剂的制备方法，所述制备方法包括：

(1)按厚大断面球铁件用球化剂的化学成分及质量百分比称取原料进行调配，以厚大断面球铁件用球化剂总重量为100％计，厚大断面球铁件用球化剂的化学成分包括：7.8％的Mg，2.6％的RE，2.3％的Ca，1.8％的Ba，41.6％的Si，0.6％的Bi，0.5％的Sb，余量为Fe；

(2)将调配后的原料进行于1520℃熔炼；

(3)将熔炼物进行于1550℃浇注，冷却，破碎制粒。

实施例3

厚大断面球铁件用球化剂的制备方法，所述制备方法包括：

(1)按厚大断面球铁件用球化剂的化学成分及质量百分比称取原料进行调配，以厚大断面球铁件用球化剂总重量为100％计，厚大断面球铁件用球化剂的化学成分包括：7.6％的Mg，2.2％的RE，2.1％的Ca，1.5％的Ba，41.2％的Si，0.5％的Bi，0.4％的Sb，余量为Fe；

(2)将调配后的原料进行于1520℃熔炼；

(3)将熔炼物进行于1540℃浇注，冷却，破碎制粒。

实施例4

厚大断面球铁件用球化剂的制备方法，所述制备方法包括：

(1)按厚大断面球铁件用球化剂的化学成分及质量百分比称取原料进行调配，以厚大断面球铁件用球化剂总重量为100％计，厚大断面球铁件用球化剂的化学成分包括：7％的Mg，1.5％的RE，1.5％的Ca，1.0％的Ba，40％的Si，0.3％的Bi，0.15％的Sb，余量为Fe；

(2)将调配后的原料进行于1500℃熔炼；

(3)将熔炼物进行于1530℃浇注，冷却，破碎制粒。

实施例5

厚大断面球铁件用球化剂的制备方法，所述制备方法包括：

(1)按厚大断面球铁件用球化剂的化学成分及质量百分比称取原料进行调配，以厚大断面球铁件用球化剂总重量为100％计，厚大断面球铁件用球化剂的化学成分包括：8％的Mg，3.0％的RE，2.5％的Ca，2.0％的Ba，42％的Si，0.8％的Bi，0.6％的Sb，余量为Fe；

(2)将调配后的原料进行于1520℃熔炼；

(3)将熔炼物进行于1550℃浇注，冷却，破碎制粒。

对比例1

西安中力新材料有限公司生产的牌号为T-1的常规市售品。

应用例

将上述实施例1-实施例5和对比例1中的球化剂分别取10.5g，在分别对应加入600g球铁、150g废钢、250g回炉料和5g孕育剂进行生产，并按照检测标准检测球墨铸铁的性能。

根据GB/T 228.1-2010和GB/T 231.1-2009标准，检测应用例中球墨铸铁的性能，发现应用实施例1-3中得到的球化剂得到的球墨铸铁的抗拉强度为456-478MPa，屈服强度为310-318MPa，伸长率为21-25％，布氏硬度为172-181HBW，其中，应用实施例3中得到的球化剂得到的球墨铸铁的性能最优。而应用实施例4、5中得到的球化剂得到的球墨铸铁的抗拉强度为432-448MPa，屈服强度为256-270MPa，伸长率为16-18％，布氏硬度为143-156HBW。应用对比例1中球化剂得到的球墨铸铁的抗拉强度为425MPa，屈服强度为269MPa，伸长率为16％，布氏硬度为137HBW。

根据GB/T 9441-2009标准，应用实施例1-3中得到的球化剂得到的球墨铸铁球比等级均为2级，石墨大小级别均为6级，铁素体所占比例为95％。应用实施例4、5和对比例1中的球化剂得到的球墨铸铁球比等级均为2级，石墨大小级别均为5级，铁素体所占比例为95％。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种厚大断面球铁件用球化剂，其特征在于，以所述厚大断面球铁件用球化剂总重量为100％计，厚大断面球铁件用球化剂的化学成分包括：7～8％的Mg，1.5～3.0％的RE，1.5～2.5％的Ca，1.0～2.0％的Ba，40～42％的Si，0.3～0.8％的Bi，0.15～0.6％的Sb，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的厚大断面球铁件用球化剂，其中，以厚大断面球铁件用球化剂总重量为100％计，厚大断面球铁件用球化剂的化学成分包括：7.2～7.8％的Mg，1.8～2.6％的RE，1.9～2.3％的Ca，1.2～1.8％的Ba，40.8～41.6％的Si，0.4～0.6％的Bi，0.3～0.5％的Sb，余量为Fe。

3.根据权利要求1或2所述的厚大断面球铁件用球化剂，其中，RE为铈和/或钇。

4.根据权利要求1或2所述的厚大断面球铁件用球化剂，其中，厚大断面球铁件用球化剂的粒径不大于100mm。

5.一种权利要求1-4任一项所述的厚大断面球铁件用球化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

(1)按厚大断面球铁件用球化剂的化学成分及质量百分比称取原料进行调配；

(2)将调配后的原料进行熔炼；

(3)将熔炼物进行浇注，冷却，破碎制粒。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，Mg由纯镁、硅镁铁合金、稀土镁类合金中的一种或多种提供。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，Si由硅镁铁合金、硅铁合金、硅钙合金和硅钡合金中的一种或多种提供。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其中，Ba由硅钡合金提供。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其中，Sb由锑锭，氧化锑和铅锑合金中的一种或多种提供。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其中，熔炼温度为1500-1520℃；和/或，浇注温度为1530-1550℃。