CN110732658A - 一种型内铸造孕育块以及球墨铸铁的孕育方法 - Google Patents

一种型内铸造孕育块以及球墨铸铁的孕育方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种型内铸造孕育块以及球墨铸铁的孕育方法。该型内铸造孕育块的原料包括75硅铁和粘结剂，75硅铁和粘结剂的重量比为100：(2‑3)，75硅铁的粒度为5‑10mm，粘结剂包括以下原料：硼酸，聚乙烯醇，羧甲基纤维素，碳化硅晶须，水。本发明制备型内铸造孕育块的工艺简单，成本低，制得的孕育块成型强度高、溶解速度均匀、孕育效果好，生产的球墨铸铁铸件力学性能好、废品率低。

Description

一种型内铸造孕育块以及球墨铸铁的孕育方法
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种型内铸造孕育块以及球墨铸铁的孕育方法。
背景技术
孕育处理能有效改善铸件的加工性能，是生产薄壁、高强度铸件的关键环节。型内孕育是将块状的孕育剂直接放入铸型内，可以最大限度地提高孕育效果，减少合金的用量，因此得到广泛的应用。目前型内孕育工艺使用的孕育块，按制造方法分为三类：粘结成型，粉末冶金成型和铸造成型。其中，铸造成型是将硅铁及其他合金通过高温熔炼后凝固成型，在孕育块表面形成一层致密的氧化层，阻碍了金属液与孕育剂的接触，导致孕育滞后以及孕育不均匀；粉末冶金成型需要专门的设备，在高温下进行，其工艺复杂、制造成本高；粘结形成是通过在孕育剂粉末中加入粘结剂固化成型，工艺简单，成本低，但是制得的孕育块强度不足，在浇注过程中容易发生溃散，孕育剂的溶解不均匀，影响铸件孕育的均匀性，而且使用时容易产生夹渣，使铸件中产生缺陷而报废。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种型内铸造孕育块以及球墨铸铁的孕育方法，制备孕育块的工艺简单，成本低，制得的孕育块成型强度高、溶解速度均匀、孕育效果好，生产的球墨铸铁铸件力学性能好、废品率低。
本发明提出的一种型内铸造孕育块，所述型内铸造孕育块的原料包括75硅铁和粘结剂，所述75硅铁和粘结剂的重量比为100：(2-3)；
所述75硅铁的粒度为5-10mm；
所述粘结剂包括以下原料：硼酸，聚乙烯醇，羧甲基纤维素，碳化硅晶须，水；所述聚乙烯醇的平均聚合度为500-800，醇解度为78-88％；所述碳化硅晶须的直径为200-300nm，长径比为30-50。
优选地，所述粘结剂按重量百分比包括以下原料：硼酸2-3％，聚乙烯醇4-6％，羧甲基纤维素0.3-0.5％，碳化硅晶须0.5-1％，余量为水。
更优选地，所述粘结剂按重量百分比包括以下原料：硼酸2.5％，聚乙烯醇5％，羧甲基纤维素0.35％，碳化硅晶须0.8％，余量为水。
优选地，所述粘结剂的制备方法如下:
S1、将硼酸加入20-25倍重量的水中溶解完全，得到硼酸溶液；
S2、将聚乙烯醇溶于剩余的水中，加入羧甲基纤维素和碳化硅晶须搅拌分散，然后加入所述硼酸溶液混合均匀，即得。
优选地，所述75硅铁和粘结剂的重量比为100：2.5。
优选地，型内铸造孕育块的制备方法为：按重量称取75硅铁和粘结剂，混合均匀后在30-50MPa的压力下压制成型，60-70℃烘干后即得。
一种球墨铸铁的孕育方法，包括以下步骤：将上述型内铸造孕育块安放在泡沫陶瓷过滤器上，然后将泡沫陶瓷过滤器放入焙烧的模壳浇口杯内，进行铁水浇注。
优选地，所述型内铸造孕育块的重量为铁水重量的0.5-0.6％。
优选地，所述泡沫陶瓷过滤器的孔密度为30-35ppi。
优选地，所述铁水浇注温度为1420-1460℃。
本发明的有益效果如下：
本发明的型内铸造孕育块所采用的粘结剂以硼酸，聚乙烯醇，羧甲基纤维素，碳化硅晶须为原料，其中，硼酸、聚乙烯醇分别作为无机粘结剂和有机粘结剂，具有良好的粘结性能；硼酸还能使聚乙烯醇发生交联，提高粘结剂的粘结强度；羧甲基纤维素可以作为增粘剂，进一步提高粘结强度，还能提高粘结剂的分散均匀性；碳化硅晶须可以形成三维网络结构，起到骨架的作用，使粘结剂增强、增韧，提高孕育块的抗冲击性能。聚乙烯醇的平均聚合度和醇解度过高，浇注过程中容易在金属液和孕育剂的接触面形成碳层，阻碍孕育反应的充分进行，平均聚合度和醇解度过低，则粘结性不足，制备的孕育块强度不够，导致孕育不均匀；碳化硅晶须随着长径比的增加以及晶须变细，强度变高，形成的三维刚性网络骨架稳定性高，孕育块不易溃散，但是网络骨架强度过高，孕育剂与金属液的反应阻力增大，不利于孕育块的逐层、均匀溶解，使孕育反应无法充分进行。本发明通过合适平均聚合度、醇解度的聚乙烯醇以及合适直径、长径比的碳化硅晶须与硼酸、羧甲基纤维素复配得到粘结剂，使制得的型内铸造孕育块不仅具有高强度，不易在浇注过程中发生溃散，而且能减少孕育滞后以及孕育不均匀，改善孕育效果，提高铸件的力学性能。
本发明的球墨铸铁孕育方法采用型内铸造孕育块和泡沫陶瓷过滤器相结合的方式，通过选用合适孔隙率的泡沫陶瓷过滤器，能有效去除粘结成型孕育块在孕育处理时产生的夹渣，减少铸件中的缺陷，从而提高铸件的力学性能，大幅度降低废品率。
综上所述，本发明制备型内铸造孕育块的工艺简单，成本低，制得的孕育块成型强度高、溶解速度均匀、孕育效果好，生产的球墨铸铁铸件力学性能好、废品率低。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种型内铸造孕育块，该型内铸造孕育块的原料包括75硅铁和粘结剂，75硅铁和粘结剂的重量比为100：2；其中，75硅铁的粒度为5mm；粘结剂按重量百分比包括以下原料：硼酸2％，聚乙烯醇4％，羧甲基纤维素0.3％，碳化硅晶须0.5％，余量为水；所述聚乙烯醇的平均聚合度为500，醇解度为88％；所述碳化硅晶须的直径为200nm，长径比为30。
实施例2
一种球墨铸铁的孕育方法，包括以下步骤：将铁水重量1％的型内铸造孕育块安放在孔密度为30ppi的泡沫陶瓷过滤器上，然后将泡沫陶瓷过滤器放入焙烧的模壳浇口杯内，进行铁水浇注，浇注温度为1420℃。
该型内铸造孕育块的原料包括75硅铁和粘结剂，75硅铁和粘结剂的重量比为100：2；其中，75硅铁的粒度为5mm；粘结剂按重量百分比包括以下原料：硼酸2％，聚乙烯醇4％，羧甲基纤维素0.3％，碳化硅晶须0.5％，余量为水；所述聚乙烯醇的平均聚合度为500，醇解度为88％；所述碳化硅晶须的直径为200nm，长径比为30。
实施例3
一种型内铸造孕育块，该型内铸造孕育块的原料包括75硅铁和粘结剂，75硅铁和粘结剂的重量比为100：2；75硅铁的粒度为5mm；粘结剂按重量百分比包括以下原料：硼酸2％，聚乙烯醇6％，羧甲基纤维素0.3％，碳化硅晶须0.5％，余量为水；所述聚乙烯醇的平均聚合度为500，醇解度为88％；所述碳化硅晶须的直径为200nm，长径比为50。
粘结剂的制备方法如下:
S1、将硼酸加入25倍重量的水中溶解完全，得到硼酸溶液；
S2、将聚乙烯醇溶于剩余的水中，加入羧甲基纤维素和碳化硅晶须搅拌分散，然后加入所述硼酸溶液混合均匀，即得。
优选地，型内铸造孕育块的制备方法为：按重量称取75硅铁和粘结剂，混合均匀后在30MPa的压力下压制成型，60℃烘干后即得。
实施例4
一种型内铸造孕育块，该型内铸造孕育块的原料包括75硅铁和粘结剂，75硅铁和粘结剂的重量比为100：2.5；75硅铁的粒度为8mm；粘结剂按重量百分比包括以下原料：硼酸2.5％，聚乙烯醇5％，羧甲基纤维素0.35％，碳化硅晶须0.8％，余量为水；所述聚乙烯醇的平均聚合度为600，醇解度为88％；所述碳化硅晶须的直径为200nm，长径比为40。
粘结剂的制备方法如下:
S1、将硼酸加入25倍重量的水中溶解完全，得到硼酸溶液；
S2、将聚乙烯醇溶于剩余的水中，加入羧甲基纤维素和碳化硅晶须搅拌分散，然后加入所述硼酸溶液混合均匀，即得。
型内铸造孕育块的制备方法为：按重量称取75硅铁和粘结剂，混合均匀后在40MPa的压力下压制成型，65℃烘干后即得。
对比例1
对比例1为实施例3的对照，与实施例2的区别仅为：聚乙烯醇的平均聚合度为1700,醇解度为88。
对比例2
对比例2为实施例3的对照，与实施例2的区别仅为：碳化硅晶须的直径为500nm，长径比为30。
对比例3
对比例3为实施例3的对照，与实施例2的区别仅为：不含碳化硅晶须。
试验例
配料置于感应炉中熔炼成原铁水，原铁水的化学成分为：C 3.85％，Si 1.05％，Mn0.196％，P 0.034％，S 0.018％，余量为Fe和不可避免的杂质。用原铁水重量1.6％的球化剂Re7Mg8按常规方法进行球化处理，再按球化处理后的铁水重量的0.5％称取实施例3-4以及对比例1-3制得的型内铸造孕育块，分组安放在孔密度为30ppi的泡沫陶瓷过滤器上，然后将泡沫陶瓷过滤器放入焙烧的模壳浇口杯内，在1420℃下进行浇注。
对上述处理方法制得的球墨铸铁材料进行力学性能测试，结果如表1所示：
表1球墨铸铁材料的力学性能
Figure BDA0002242650000000061
由此可见，本发明能有效改善孕育处理的效果，大幅度提高球墨铸铁材料的力学性能。
此外，用实施例2的孕育方法，与采用常规粘结性孕育剂和常规孕育方法进行孕育处理，重复试验500次，实施例2的废品率为1.6％，而常规粘结性孕育剂和常规孕育方法的废品率为14.8％。由此可见，本发明的孕育方法能大幅度降低废品率，具有很高的实用价值。
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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种型内铸造孕育块，其特征在于，所述型内铸造孕育块的原料包括75硅铁和粘结剂，所述75硅铁和粘结剂的重量比为100：(2-3)；
所述75硅铁的粒度为5-10mm；
所述粘结剂包括以下原料：硼酸，聚乙烯醇，羧甲基纤维素，碳化硅晶须，水；所述聚乙烯醇的平均聚合度为500-800，醇解度为78-88％；所述碳化硅晶须的直径为200-300nm，长径比为30-50。
2.根据权利要求1所述的型内铸造孕育块，其特征在于，所述粘结剂按重量百分比包括以下原料：硼酸2-3％，聚乙烯醇4-6％，羧甲基纤维素0.3-0.5％，碳化硅晶须0.5-1％，余量为水。
3.根据权利要求1或2所述的型内铸造孕育块，其特征在于，所述粘结剂按重量百分比包括以下原料：硼酸2.5％，聚乙烯醇5％，羧甲基纤维素0.35％，碳化硅晶须0.8％，余量为水。
4.根据权利要求1-3任一项所述的型内铸造孕育块，其特征在于，所述粘结剂的制备方法如下:
S1、将硼酸加入20-25倍重量的水中溶解完全，得到硼酸溶液；
S2、将聚乙烯醇溶于剩余的水中，加入羧甲基纤维素和碳化硅晶须搅拌分散，然后加入所述硼酸溶液混合均匀，即得。
5.根据权利要求1-4任一项所述的型内铸造孕育块，其特征在于，所述75硅铁和粘结剂的重量比为100：2.5。
6.根据权利要求1-5任一项所述的型内铸造孕育块，其特征在于，制备方法为：按重量称取75硅铁和粘结剂，混合均匀后在30-50MPa的压力下压制成型，60-70℃烘干后即得。
7.一种球墨铸铁的孕育方法，其特征在于，包括以下步骤：将权利要求1-6中任一项所述的型内铸造孕育块安放在泡沫陶瓷过滤器上，然后将泡沫陶瓷过滤器放入焙烧的模壳浇口杯内，进行铁水浇注。
8.根据权利要求7所述的球墨铸铁的孕育方法，其特征在于，所述型内铸造孕育块的重量为铁水重量的0.5-0.6％。
9.根据权利要求7或8所述的球墨铸铁的孕育方法，其特征在于，所述泡沫陶瓷过滤器孔密度为30-35ppi。
10.根据权利要求7-9任一项所述的球墨铸铁的孕育方法，其特征在于，所述铁水浇注温度为1420-1460℃。
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