CN110257580A - 一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂及其制备工艺 - Google Patents

一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂及其制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN110257580A
CN110257580A CN201910680091.0A CN201910680091A CN110257580A CN 110257580 A CN110257580 A CN 110257580A CN 201910680091 A CN201910680091 A CN 201910680091A CN 110257580 A CN110257580 A CN 110257580A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inovulant
graphite
cast iron
accounts
gray cast
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910680091.0A
Other languages
English (en)
Inventor
孟卫如
蒲震
李占魁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Mstar Technology Ltd In Shaanxi Shaanxi
Original Assignee
New Mstar Technology Ltd In Shaanxi Shaanxi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by New Mstar Technology Ltd In Shaanxi Shaanxi filed Critical New Mstar Technology Ltd In Shaanxi Shaanxi
Priority to CN201910680091.0A priority Critical patent/CN110257580A/zh
Publication of CN110257580A publication Critical patent/CN110257580A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/08—Manufacture of cast-iron
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂及其制备工艺,所述孕育剂包含以下组分的原材料：硅铁，稀土硅铁，硅钡钙和硅锆。孕育剂的原材料依照下述重量百分比例配置：硅铁占60％‑68％，稀土硅铁占15％‑21％，硅钡钙占8％‑13％，硅锆占3％‑6％。本发明通过铸造过程中添加特殊的钡、钙、锆等元素复合，改变灰铸铁凝固过程石墨析出时的结晶方式，孕育剂在铁水中形成化合物以非金属夹杂物悬浮于铁水中，为石墨提供了大量的外来核心促进石墨化，增加了铁水中的初生石墨和共晶石墨结晶晶核数量，提高石墨析出量，同时改善石墨析出形态，使得片状石墨尖端能够钝化，提高力学性能，减小铸件断面敏感性，提高铸件强度和韧性的使用性能。

Description

一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂及其制备工艺
技术领域
本发明涉及铸铁孕育剂，具体说是涉及一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂及其制备工艺。
背景技术
灰铸铁含碳量较高(2.7％～4.0％)，碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，由于片状石墨存在，故耐磨性好。灰铸铁中片状石墨形态长且薄、表面平坦、端部尖锐，在承受载荷时，尖锐部位易引起应力集中，成为灰铸铁破坏的起点，造成铸件强度和韧性的下降。目前存在的问题是：生产中通用的孕育剂是硅铁，加入上述有反应能力的元素，目的是使其与铁中的硫和氧结合，为石墨提供有效的非均质结晶核心，但是，铁水中能起作用的硫和氧含量是有限的，可形成的有效晶核的数量将制约孕育的效果。
发明内容
为了解决现实中存在的上述问题，本发明提供了一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂及其制备工艺,通过铸造过程中添加特殊的钡、钙、锆等元素复合，改变灰铸铁凝固过程石墨析出时的结晶方式，使得片状石墨尖端能够钝化，提高铸件使用性能。
本发明采取的技术方案为：
一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂，其特征在于，所述孕育剂包含以下组分的原材料：硅铁，稀土硅铁，硅钡钙和硅锆。
进一步的，所述孕育剂的原材料依照下述重量百分比例配置：
硅铁占 60％-68％
稀土硅铁占 15％-21％
硅钡钙占 8％-13％
硅锆占 3％-6％。
更进一步的，所述孕育剂中Si、Re、Ba、Zr、Ca五种元素的含量：
Si：49.0％-65.0％
Re：5.0％-10.0％
Ba：2.0％-4.0％
Zr：1.0％-3.0％
Ca：1.5％-2.5％。
优选的，所述孕育剂的原材料依照下述重量百分比例配置：
硅铁占 65％
稀土硅铁占 20％
硅钡钙占 12％
硅锆占 3％。
更进一步的，所述孕育剂中Si、Re、Ba、Zr、Ca五种元素的含量：
Si：64.3％
Re：6.0％
Ba：3.6％
Zr：1.0％
Ca：1.6％。
本发明所述用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂的制备工艺，所述孕育剂的原材料依照以上比例依照下步骤制备：
1〕、依照重量百分比例分别取硅铁、稀土硅铁、硅钡钙、硅锆四种原材料，干燥，粉碎成大小均匀的颗粒；
2〕、将上述四种颗粒放入搅拌机，充分混合搅拌均匀得孕育剂，装袋，存放。
上述方案中，步骤(1)中所述颗粒的直径为1mm-3mm。
上述方案中，步骤(2)中所述搅拌机功率5500W，转速0-20r/min。
本发明所述用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂，其使用方法如下：
1〕、将电炉中的生铁原料熔化成铁水，铁水温度1400℃-1600℃，保温5min；
2〕、取孕育剂，先将孕育剂放入铁水包的底部，再将已停放5min的铁水降温，倒入铁水包中，反应结束，扒渣；
3〕、将铁水包调运至浇注机进行浇注。上述方案中，步骤(1)中所述铁水温度为1540℃。
上述方案中，步骤(1)中所述保温时间为5min。
上述方案中，步骤(2)中所述孕育剂在铁水中含量为0.35％-0.45％，所述铁水降温至1510℃。
作用原理
孕育是往液体金属中加入少量的某种物质的一种操作，当把某些物质少量地加入铁水中，通过影响其生核过程以改变凝固过程的处理工艺，加入的这种物质称为孕育剂。在硅铁即为孕育剂，是石墨孕育剂的一种，孕育过程涉及到热力学和动力学因素，包括多种机理，综合各种理论及研究。本发明提出了以硅铁为基添加稀土(La/Ce)，钡，钙，锆等元素复合而成的一种孕育剂，其孕育机理有所加强：
稀土元素有强烈的脱硫，脱氧能力。微量稀土合金在铁水中形成稀土硫化物，氧化物，硫氧化物，氮化物等，这些化合物一部分被排出，使铁水净化，另一部分以非金属夹杂物悬浮于铁水中，由于其晶格常数与石墨晶格常数的失配度甚小，所以它为石墨提供了大量的外来核心。
钙，钡作为石墨化元素，随孕育剂进入铁水，在凝固过程中可促使生渗碳体分解，起脱氧脱氮作用。
钡，由于高温下钡蒸汽压小，在铁水中不易损失，能降低钙的损耗，降低孕育衰退。
锆，作为脱氧剂，它不但与氧氮有极强的亲和能力，同时也是较强的碳化物形成元素，少量的锆具有稳定奥氏体，细化珠光体的作用，锆的氮化物具有高熔点，高弥散和高硬度的特点，从而有利于基体的强化，获得细小均匀分布的A型石墨。
以上这些元素的综合作用使得铁水中的初生石墨和共晶石墨结晶晶核数量众多，加之氮在石墨中的溶解度几乎为零，石墨析出的同时氮在石墨生长较快的尖端聚集，阻碍了碳的扩散路径。促使石墨向两侧长大，石墨片变粗尖角变钝。
本发明一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂的制备工艺的有益效果是：
1.孕育剂在铁水中形成化合物以非金属夹杂物悬浮于铁水中，为石墨提供了大量的外来核心促进石墨化，抑制铸铁白口。
2.孕育剂中多元素的综合作用，增加了铁水中的初生石墨和共晶石墨结晶晶核数量，提高石墨析出量。
3.改善石墨析出形态，使得片状石墨尖端能够钝化，提高力学性能。
4.减小铸件断面敏感性，提高铸件强度和韧性的使用性能。
附图说明
图1是使用普通孕育剂之后铁铸件的金相照片。
图2是使用孕育剂之后铁铸件的金相照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂作具体描述。
实施例1
一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂，孕育剂的原材料按照下述重量比例配置：
硅铁 74.1kg
稀土硅铁 22.8kg
硅钡钙 13.68kg
硅锆 3.42kg。
该用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂的制备工艺,孕育剂的原材料依照以上重量比例按如下步骤制备：
1〕、控制孕育剂中Si、Re、Ba、Zr、Ca五种元素的含量：
Si：64.3％
Re：6.0％
Ba：3.6％
Zr：1.0％
Ca：1.6％。
2〕、依照重量比分别取硅铁74.1kg、稀土硅铁22.8kg、硅钡钙13.68kg、硅锆3.42kg四种原材料，干燥，粉碎成直径1mm的颗粒；
3〕、将上述四种颗粒放入搅拌机，搅拌机功率5500W，转速10r/min，充分混合搅拌均匀，得孕育剂114kg，装袋，存放。
该用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂，其使用方法如下：
1〕、将电炉中的生铁原料3000kg熔化成铁水，铁水温度1540℃，保温5min；
2〕、取孕育剂114kg放入铁水包的底部，将已停放5min的铁水降温至1510℃，倒入铁水包中，反应结束，扒渣；
3〕、将铁水包调运至浇注机进行浇注。
测试结果如下：
下表1中试验数据为：原铁水硫含量0.085％，孕育剂含量0.38％。
表1
结论：原铁水硫含量0.085％，加入0.38％的孕育剂，钝化率：20％-30％，钝化效果优。
实施例2
一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂，孕育剂的原材料按照下述重量比例配置：
硅铁 129.98kg
稀土硅铁 34.92kg
硅钡钙 19.4kg
硅锆 9.7kg。
该用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂的制备工艺,原材料依照以上重量比例按如下步骤制备：
1〕、控制孕育剂中Si、Re、Ba、Zr、Ca五种元素的含量：
Si：64.74％
Re：5.4％
Ba：3％
Zr：1.5％
Ca：1.5％。
2〕、依照重量比分别取硅铁129.98kg，稀土硅铁34.92kg，硅钡钙19.4kg，硅锆9.7kg四种原材料，干燥，粉碎成直径2mm均匀的颗粒；
3〕、将上述四种颗粒放入搅拌机，搅拌机功率5500W，转速20r/min，充分混合搅拌均匀，得孕育剂194kg，装袋，存放。
该用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂，其使用方法如下：
1〕、将电炉中的生铁原料48500kg熔化成铁水，铁水温度1540℃，保温5min；
2〕、取孕育剂194kg放入铁水包的底部，将已停放5min的铁水降温至1510℃，倒入铁水包中，反应结束，扒渣；
3〕、将铁水包调运至浇注机进行浇注。
测试结果如下：
下表2中试验数据为：原铁水硫含量0.102％，孕育剂含量0.40％。
表2
结论：原铁水硫含量0.102％，加入0.40％的孕育剂，钝化率：20％，钝化效果良。
本发明孕育效果采集了金相照片，图1是使用普通孕育剂之后铁铸件的金相照片，图2是使用孕育剂之后铁铸件的金相照片。比较图1、图2照片，使用孕育剂后石墨明显变粗，尖端圆滑变钝，使铸件疲劳性能得到提高。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂，其特征在于，所述孕育剂包含以下组分的原材料：硅铁，稀土硅铁，硅钡钙和硅锆。
2.如权利要求1所述用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂，其特征在于，所述孕育剂的原材料依照下述重量百分比例配置：
硅铁占60％-68％
稀土硅铁占15％-21％
硅钡钙占8％-13％
硅锆占3％-6％。
3.如权利要求2所述用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂，其特征在于，所述孕育剂中Si、Re、Ba、Zr、Ca五种元素的含量：
Si：49.0％-65.0％
Re：5.0％-10.0％
Ba：2.0％-4.0％
Zr：1.0％-3.0％
Ca：1.5％-2.5％。
4.如利要求2所述的用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂，其特征在于，所述孕育剂的原材料依照下述重量百分比例配置：
硅铁占65％
稀土硅铁占20％
硅钡钙占12％
硅锆占3％。
5.如权利要求3所述用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂，其特征在于，所述孕育剂中Si、Re、Ba、Zr、Ca五种元素的含量：
Si：64.3％
Re：6.0％
Ba：3.6％
Zr：1.0％
Ca：1.6％。
6.如权利要求1、2或4所述用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂的制备工艺，其特征在于，所述孕育剂原材料依照以上比例按如下步骤制备：
1〕、依照重量百分比例分别取硅铁、稀土硅铁、硅钡钙、硅锆四种原材料，干燥，粉碎成大小均匀的颗粒；
2〕、将上述四种颗粒放入搅拌机，充分混合搅拌均匀得孕育剂，装袋，存放。
7.如权利要求1或4所述用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂的制备工艺，其特征在于，其使用方法如下：
1〕、将电炉中的生铁原料熔化成铁水，铁水温度1400℃-1600℃，保温5min；
2〕、取孕育剂，先将孕育剂放入铁水包的底部，再将已停放5min的铁水降温，倒入铁水包中，反应结束，扒渣；
3〕、将铁水包调运至浇注机进行浇注。
8.如权利要求6所述的用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂的制备工艺，其特征在于：步骤(1)中所述颗粒的直径为1mm-3mm。
9.如权利要求6所述的用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂的制备工艺，其特征在于：步骤(2)中所述搅拌机功率5500W，转速0-20r/min。
10.如利要求7所述的用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂的使用方法，其特征在于：步骤(2)中所述孕育剂在铁水中含量为0.35％-0.45％，所述铁水降温至1510℃。
CN201910680091.0A 2019-07-26 2019-07-26 一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂及其制备工艺 Pending CN110257580A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910680091.0A CN110257580A (zh) 2019-07-26 2019-07-26 一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂及其制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910680091.0A CN110257580A (zh) 2019-07-26 2019-07-26 一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂及其制备工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110257580A true CN110257580A (zh) 2019-09-20

Family

ID=67928364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910680091.0A Pending CN110257580A (zh) 2019-07-26 2019-07-26 一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂及其制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110257580A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112159922A (zh) * 2020-09-19 2021-01-01 湖北新兴全力机械有限公司 一种灰铸铁的孕育剂及其制备方法
CN115505828A (zh) * 2022-10-17 2022-12-23 宜宾普什联动科技有限公司 一种柴油机机体及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1085256C (zh) * 1997-12-08 2002-05-22 埃尔凯姆公司 铸铁孕育剂及铸铁孕育剂的生产方法
CN1664124A (zh) * 2005-02-17 2005-09-07 包头翌新冶金技术有限公司 镁芯包芯线
CN103255334A (zh) * 2013-03-15 2013-08-21 成都宏源铸造材料有限公司 一种凸轮轴专用孕育剂
CN104561745A (zh) * 2013-10-22 2015-04-29 青岛和德隆机械有限公司 一次性获得铸态铁素体球铁的制备方法
CN107262683A (zh) * 2017-06-30 2017-10-20 马鞍山市兴隆铸造有限公司 一种高强度薄壁灰铸铁铸件用孕育剂的生产方法
CN109477154A (zh) * 2016-06-30 2019-03-15 埃尔凯姆公司 铸铁孕育剂和生产铸铁孕育剂的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1085256C (zh) * 1997-12-08 2002-05-22 埃尔凯姆公司 铸铁孕育剂及铸铁孕育剂的生产方法
CN1664124A (zh) * 2005-02-17 2005-09-07 包头翌新冶金技术有限公司 镁芯包芯线
CN103255334A (zh) * 2013-03-15 2013-08-21 成都宏源铸造材料有限公司 一种凸轮轴专用孕育剂
CN104561745A (zh) * 2013-10-22 2015-04-29 青岛和德隆机械有限公司 一次性获得铸态铁素体球铁的制备方法
CN109477154A (zh) * 2016-06-30 2019-03-15 埃尔凯姆公司 铸铁孕育剂和生产铸铁孕育剂的方法
CN107262683A (zh) * 2017-06-30 2017-10-20 马鞍山市兴隆铸造有限公司 一种高强度薄壁灰铸铁铸件用孕育剂的生产方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112159922A (zh) * 2020-09-19 2021-01-01 湖北新兴全力机械有限公司 一种灰铸铁的孕育剂及其制备方法
CN115505828A (zh) * 2022-10-17 2022-12-23 宜宾普什联动科技有限公司 一种柴油机机体及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7122979B2 (ja) 鋳鉄接種剤及び鋳鉄接種剤の製造方法
KR102218576B1 (ko) 주철 접종제 및 주철 접종제를 생산하기 위한 방법
JP7231634B2 (ja) 鋳鉄接種剤及び鋳鉄接種剤の製造方法
KR102494632B1 (ko) 주철 접종제 및 주철 접종제의 생성 방법
JP7199440B2 (ja) 鋳鉄接種剤及び鋳鉄接種剤の製造方法
CN108624806B (zh) 一种高强度高韧性的球墨铸铁的制备方法
KR102409324B1 (ko) 주철 접종제 및 주철 접종제의 생성 방법
CN105401066A (zh) 低锡硅钼蠕墨铸铁及其制备方法
CN110257580A (zh) 一种用于改善灰铸铁中石墨形态的孕育剂及其制备工艺
CN108251589A (zh) 一种新型无孕育球化剂
JP7256193B2 (ja) 鋳鉄接種剤及び鋳鉄接種剤の製造方法
JP2000512686A (ja) 低硫黄ねずみ銑鉄接種用組成物
CN104195416A (zh) 一种球墨铸铁孕育剂及其制备方法和应用
CN114525374A (zh) 一种高强度灰铸铁用含钪钇的钒锰铬孕育剂及制备方法
CN109457170A (zh) 一种铁水长效孕育剂及其制备方法
CN106544462B (zh) 一种球墨铸铁孕育剂及其制备方法和应用
US2625473A (en) Lithium modified magnesium treatment of cast iron
US2661283A (en) Lithium treated cast iron
WO2022211641A1 (en) Ferrosilicon vanadium and/or niobium alloy, production of a ferrosilicon vanadium and/or niobium alloy, and the use thereof
RU2082811C1 (ru) Передельный графитизированный чугун
SU1668404A1 (ru) Модифицирующа смесь
CN116769997A (zh) 一种用于铝压铸模具的合金球墨铸铁型材及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination