CN109082495A - 球墨铸铁低硅球化剂及其应用 - Google Patents

球墨铸铁低硅球化剂及其应用 Download PDF

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李超刚
刘长森
张玉湖
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Abstract

本发明公开的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，公开了一种低硅球化剂，用于球墨铸铁的球化处理，其组分包括纯镁锭、硅铁合金、稀土合金粉、铋粉和纯铁粉，稀土合金粉为镧基稀土硅铁合金，与现有球化剂的主要区别在于：一、设定合理的球化剂粒径，并降低单位份数的球化剂内的硅元素含量，在对球墨铸铁铁水进行球化剂添加时，硅元素添加量的误差更小，有利于减小白口倾向，且不容易出现自由渗碳体；二，添加少量镧元素，提升球化率；三、添加少量铋元素并增加纯镁锭重量份数比例，提升球化孕育效果，可有效提高石墨球的圆整度，较少畸形石墨球，进而提高球墨铸铁性能，纯镁锭的增加则用于平衡铋元素添加所带来的失热，保证球化反应温度。

Description

球墨铸铁低硅球化剂及其应用
技术领域
本发明涉及球墨铸铁生产加工技术领域，特别是球墨铸铁低硅球化剂及其应用。
背景技术
球墨铸铁是20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。所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。
球墨铸铁是通过球化、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，现下在进行球化处理时，多是采用球化剂来进行，一般的球化剂中主要元素为硅、铁、镁，其中，铁比例最大，其次为硅，然后是镁，此种比例设置往往导致单位重量的球化剂中硅元素含量过高，进行导致球化处理时，硅元素的添加误差较大，不利于减小白口倾向，且容易出现自由渗碳体，其次，缺乏必要的稀土元素参与，不利于石墨球的增加、球化率的提升，而且，球化生成的石墨球圆整度较低，容易畸形，导致制得的球墨铸铁性能较差。
发明内容
本发明针对上述问题，公开了球墨铸铁低硅球化剂及其应用。
具体的技术方案如下：
球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其特征在于，所述的球化剂的制备原料，按重量份数计，包括以下组分：
所述的球化剂的制备方法，如下：
(1)原料处理：预先对纯镁锭、硅铁合金、稀土合金进行切割，使切割后纯镁锭的块度在20～30mm之间，硅铁合金的块度在10～15mm之间，按重量份数称取稀土合金粉、铋粉和纯铁粉，投入混料机中充分混合，得到混合物A；
(2)初熔：按重量份数选取步骤(1)所得的硅铁合金和纯镁锭，中频炉预加热至800～820℃，将硅铁合金平铺在中频炉底部，作为垫底，随后将纯镁锭堆叠后，放入中频炉中的硅铁合金顶部；
(3)熔化：待纯镁锭加入中频炉内，提升中频炉功率至150～170kW，待纯镁锭熔化过半，加入步骤(1)中所得的混合物A，待纯镁锭完全融化，调整中频炉功率至100～110kW，并开炉搅拌，直至混合物A完全熔化；
(4)浇筑：在氮气保护下，快速将炉液带有模具中，待模具降至常温，取出球化剂，得到球化剂块料；
(5)破碎过筛：取步骤(4)所得球化剂块料，进行破碎，并过2次筛，第一次筛选用孔规格为10mm的方孔筛，过第一次筛所得物，再经第二次筛，第二次筛选用孔规格为8mm的方孔筛，得到粒径在8～10mm的球化剂成品，球化剂成品装袋，并干燥保存。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，所述纯镁锭中镁元素的含量＞99％。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，所述硅铁合金中，硅元素的含量＞75％，铁元素的含量＞24.5％，其他为不可避免的微量元素。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，所述稀土合金粉由稀土合金块粉碎所得，其粒度10～35mm，所述稀土合金块为镧基稀土硅铁合金。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，步骤(4)中所述的模具上配置有防氧化罩。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，步骤(5)中，经一次筛后所得滤除物，可再次破碎处理，重新经2次筛，制备粒径在8～10mm的球化剂成品。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，步骤(5)中，经二次筛后所得滤除物为粒径低于8mm的球化剂粉料，作为回炉料使用。
本发明的有益效果为：
本发明公开的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，公开了一种低硅球化剂，用于球墨铸铁的球化处理，其组分包括纯镁锭、硅铁合金、稀土合金粉、铋粉和纯铁粉，稀土合金粉为镧基稀土硅铁合金，与现有球化剂的主要区别在于：一、设定合理的球化剂粒径，并降低单位份数的球化剂内的硅元素含量，在对球墨铸铁铁水进行球化剂添加时，硅元素添加量的误差更小，有利于减小白口倾向，且不容易出现自由渗碳体；二，添加少量镧元素，增加石墨球、提升球化率；三、添加少量铋元素并增加纯镁锭重量份数比例，铋元素的作用在于球化孕育效果的提升，可有效提高石墨球的圆整度，较少畸形石墨球，进而提高球墨铸铁性能，纯镁锭的增加则用于平衡铋元素添加所带来的失热，保证球化反应温度。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合实施例对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。
实施例一
球墨铸铁低硅球化剂及其应用，所述的球化剂的制备原料，按重量份数计，包括以下组分：
所述的球化剂的制备方法，如下：
(1)原料处理：预先对纯镁锭、硅铁合金、稀土合金进行切割，使切割后纯镁锭的块度在20～30mm之间，硅铁合金的块度在10～15mm之间，按重量份数称取稀土合金粉、铋粉和纯铁粉，投入混料机中充分混合，得到混合物A；
(2)初熔：按重量份数选取步骤(1)所得的硅铁合金和纯镁锭，中频炉预加热至800℃，将硅铁合金平铺在中频炉底部，作为垫底，随后将纯镁锭堆叠后，放入中频炉中的硅铁合金顶部；
(3)熔化：待纯镁锭加入中频炉内，提升中频炉功率至170kW，待纯镁锭熔化过半，加入步骤(1)中所得的混合物A，待纯镁锭完全融化，调整中频炉功率至110kW，并开炉搅拌，直至混合物A完全熔化；
(4)浇筑：在氮气保护下，快速将炉液带有模具中，待模具降至常温，取出球化剂，得到球化剂块料；
(5)破碎过筛：取步骤(4)所得球化剂块料，进行破碎，并过2次筛，第一次筛选用孔规格为10mm的方孔筛，过第一次筛所得物，再经第二次筛，第二次筛选用孔规格为8mm的方孔筛，得到粒径在8～10mm的球化剂成品，球化剂成品装袋，并干燥保存。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，所述纯镁锭中镁元素的含量＞99％。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，所述硅铁合金中，硅元素的含量＞75％，铁元素的含量＞24.5％，其他为不可避免的微量元素。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，所述稀土合金粉由稀土合金块粉碎所得，其粒度10～35mm，所述稀土合金块为镧基稀土硅铁合金。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，步骤(4)中所述的模具上配置有防氧化罩。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，步骤(5)中，经一次筛后所得滤除物，可再次破碎处理，重新经2次筛，制备粒径在8～10mm的球化剂成品。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，步骤(5)中，经二次筛后所得滤除物为粒径低于8mm的球化剂粉料，作为回炉料使用。
实施例二
球墨铸铁低硅球化剂及其应用，所述的球化剂的制备原料，按重量份数计，包括以下组分：
所述的球化剂的制备方法，如下：
(1)原料处理：预先对纯镁锭、硅铁合金、稀土合金进行切割，使切割后纯镁锭的块度在20～30mm之间，硅铁合金的块度在10～15mm之间，按重量份数称取稀土合金粉、铋粉和纯铁粉，投入混料机中充分混合，得到混合物A；
(2)初熔：按重量份数选取步骤(1)所得的硅铁合金和纯镁锭，中频炉预加热至820℃，将硅铁合金平铺在中频炉底部，作为垫底，随后将纯镁锭堆叠后，放入中频炉中的硅铁合金顶部；
(3)熔化：待纯镁锭加入中频炉内，提升中频炉功率至150～170kW，待纯镁锭熔化过半，加入步骤(1)中所得的混合物A，待纯镁锭完全融化，调整中频炉功率至110kW，并开炉搅拌，直至混合物A完全熔化；
(4)浇筑：在氮气保护下，快速将炉液带有模具中，待模具降至常温，取出球化剂，得到球化剂块料；
(5)破碎过筛：取步骤(4)所得球化剂块料，进行破碎，并过2次筛，第一次筛选用孔规格为10mm的方孔筛，过第一次筛所得物，再经第二次筛，第二次筛选用孔规格为8mm的方孔筛，得到粒径在8～10mm的球化剂成品，球化剂成品装袋，并干燥保存。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，所述纯镁锭中镁元素的含量＞99％。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，所述硅铁合金中，硅元素的含量＞75％，铁元素的含量＞24.5％，其他为不可避免的微量元素。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，所述稀土合金粉由稀土合金块粉碎所得，其粒度10～35mm，所述稀土合金块为镧基稀土硅铁合金。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，步骤(4)中所述的模具上配置有防氧化罩。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，步骤(5)中，经一次筛后所得滤除物，可再次破碎处理，重新经2次筛，制备粒径在8～10mm的球化剂成品。
上述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其中，步骤(5)中，经二次筛后所得滤除物为粒径低于8mm的球化剂粉料，作为回炉料使用。
本发明公开的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，球墨铸铁低硅球化剂用于球墨铸铁的球化处理，其中主要元素为铁、硅、镁，并混入有少量镧、铋元素，与现有球化剂的主要区别在于：一、设定合理的球化剂粒径，并降低单位份数的球化剂内的硅元素含量，在对球墨铸铁铁水进行球化剂添加时，添加量的误差更小，球化精度控制更精准；二，添加少量镧元素，增加石墨球、提升球化率；三、添加少量铋元素并增加纯镁锭重量份数比例，铋元素的作用在于球化孕育效果的提升，可有效提高石墨球的圆整度，较少畸形石墨球，进而提高球墨铸铁性能，纯镁锭的增加则用于平衡铋元素添加所带来的失热，保证球化反应温度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其特征在于，所述的球化剂的制备原料，按重量份数计，包括以下组分：
所述的球化剂的制备方法，如下：
(1)原料处理：预先对纯镁锭、硅铁合金、稀土合金进行切割，使切割后纯镁锭的块度在20～30mm之间，硅铁合金的块度在10～15mm之间，按重量份数称取稀土合金粉、铋粉和纯铁粉，投入混料机中充分混合，得到混合物A；
(2)初熔：按重量份数选取步骤(1)所得的硅铁合金和纯镁锭，中频炉预加热至800～820℃，将硅铁合金平铺在中频炉底部，作为垫底，随后将纯镁锭堆叠后，放入中频炉中的硅铁合金顶部；
(3)熔化：待纯镁锭加入中频炉内，提升中频炉功率至150～170kW，待纯镁锭熔化过半，加入步骤(1)中所得的混合物A，待纯镁锭完全融化，调整中频炉功率至100～110kW，并开炉搅拌，直至混合物A完全熔化；
(4)浇筑：在氮气保护下，快速将炉液带有模具中，待模具降至常温，取出球化剂，得到球化剂块料；
(5)破碎过筛：取步骤(4)所得球化剂块料，进行破碎，并过2次筛，第一次筛选用孔规格为10mm的方孔筛，过第一次筛所得物，再经第二次筛，第二次筛选用孔规格为8mm的方孔筛，得到粒径在8～10mm的球化剂成品，球化剂成品装袋，并干燥保存。
2.如权利要求1所述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其特征在于，所述纯镁锭中镁元素的含量＞99％。
3.如权利要求1所述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其特征在于，所述硅铁合金中，硅元素的含量＞75％，铁元素的含量＞24.5％，其他为不可避免的微量元素。
4.如权利要求1所述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其特征在于，所述稀土合金粉由稀土合金块粉碎所得，其粒度10～35mm，所述稀土合金块为镧基稀土硅铁合金。
5.如权利要求1所述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其特征在于，步骤(4)中所述的模具上配置有防氧化罩。
6.如权利要求1所述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其特征在于，步骤(5)中，经一次筛后所得滤除物，可再次破碎处理，重新经2次筛，制备粒径在8～10mm的球化剂成品。
7.如权利要求1所述的球墨铸铁低硅球化剂及其应用，其特征在于，步骤(5)中，经二次筛后所得滤除物为粒径低于8mm的球化剂粉料，作为回炉料使用。
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