CN110964968B - 一种高效蠕墨铸铁用蠕化剂、其制备及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铸铁生产技术领域，具体涉及一种高效蠕墨铸铁用蠕化剂、其制备及生产方法。本发明解决了现有蠕化剂稀土RE用量较多，蠕铁生产过程中蠕化率不稳定，且铁水易出现较大过冷等问题。本发明提供的蠕化剂配方为：Mg含量为8.0‑15.0wt.%，Ca含量为2.0‑5.0wt.%，Nb含量为1.0‑2.0wt.%，RE含量为0.5‑2.5wt.%，Si的含量为40‑50wt.%，其余为Fe和少量杂质。通过本发明在蠕铁生产中的应用，可明显改善蠕虫状石墨的形貌，且有效控制碳化物的生成，同时本发明既减少传统蠕化剂中RE的含量，又可以获得稳定的蠕虫状石墨，因此可广泛应用于蠕铁件的生产，确保蠕墨铸铁的高效稳定生产。
Description
技术领域
本发明应用于蠕墨铸铁材料的生产领域，具体涉及到一种高效蠕墨铸铁的配比方法及其生产技术工艺。
背景技术
蠕墨铸铁的石墨形貌为蠕虫状，介于球状和片状之间。蠕墨铸铁的综合性能优良，介于灰铸铁和球墨铸铁。蠕墨铸铁的抗拉强度和疲劳强度比灰铸铁成倍提高，导热率又远高于球墨铸铁，因而是先进柴油机和重载汽车关键部件的适用材料。为了获得蠕墨铸铁，在生产过程中需要添加蠕化剂。蠕墨铸铁生产工艺窗口较窄，蠕化效果难以控制。如何开发一种高效蠕化剂，提高蠕墨铸铁生产的可控性，是一个亟需解决的难题。
中国发明公开专利106292366A公开了一种制备蠕墨铸铁的蠕化剂及其制备方法，该发明采用稀土14-20份、硅36-40份、镁4-10份、铁余量和少量杂质的蠕化剂配比。中国发明专利CN 102808060A公开了一种蠕化剂及其制备方法，该方法采用镧：9-12份，铈：7-10份，镁：4-6份，钙：2-5份，硅：36-44份，铁：22-42份的蠕化剂配比。中国发明专利CN104178683A公开了一种高效的REMgVCaSiFe合金蠕化剂及其生产工艺，该发明合金元素含量范围：RE:10.0-12.6wt.%，Mg:4.0-6.0wt.%，V:19.0-22.3%，Ca≥10%，Si≤48.0%，余量为Fe。中国发明专利CN 104121129A公开了一种粉末冶金型蠕化剂及其制备方法，该发明合金元素范围含量：Si:21.5-28.5%，RE:12.5-17.5%，Mg:2.3-3.3%，Ca:4.3-5.3%，Zn：1.5-2.5%，余量为Fe。
上述发明专利存在的问题是：1、RE的含量均高于10%，最高加入量为29%，RE元素含量增加，铁液过冷倾向增加，容易产生碳化物；2、RE的大量使用，会造成资源的浪费；3、不能实现高品质蠕墨铸铁的稳定化生产，可控性差。
发明内容
本发明要提供一种蠕墨铸铁用高效蠕化剂，以解决现有蠕化剂不能实现高品质蠕墨铸铁的稳定化生产，可控性差的问题，同时解决在制备蠕墨铸铁生产过程中蠕化率难以控制，生产过程中易出现碳化物同时浪费资源的问题。
为达到本发明的目的，本发明提供的技术方案是：
一种蠕墨铸铁用高效蠕化剂，采用Mg-Ca-Nb-RE-Si系的合金，其中各组分的质量百分比为：
Mg 8.0-15.0
Ca 2.0-5.0
Nb 1.0-2.0
RE 0.5-2.5
Si 40-50
余量为Fe和少量杂质。
上述蠕墨铸铁用高效蠕化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）准确称取铌铁、稀土、石灰石、硅铁和纯镁；
（2）按照铌铁、稀土、石灰石、硅铁、纯镁的投料顺序加入真空感应炉内熔炼，待原料完全熔化后保温30-60min，保温温度为1200-1280℃，浇入模具；
（3）采用鄂氏破碎机和齿轮破碎机组合的破碎工艺；采用振动筛分机进行筛分，得到不同粒度的蠕化剂。
上述步骤（2）中，采用中频感应电炉熔炼，浇包蠕化孕育处理并浇注，铁水出炉温度为1520-1550℃，蠕化孕育处理温度为1480℃-1500℃，浇注温度为1430-1450℃，孕育剂采用Fe-75Si；所述蠕化剂加入量控制在0.45-0.70wt.%。
上述步骤中，针对 10-100kg熔炼炉，采用包底冲入法，蠕化剂粒度为3-5mm。
上述步骤中，针对100-500kg熔炼炉，采用包底冲入法，蠕化剂粒度为5-10mm。
上述步骤中，针对500-1000kg熔炼炉，采用包底冲入法，蠕化剂粒度为15-20mm。
与现有技术相比，本发明的优点为：
1、通过成分设计与调控，增加Mg元素含量、加入微量Nb元素，降低RE元素，显著改善传统蠕化剂造成的铁液过冷现象，降低白口倾向，同时可以保证蠕化率在设计范围内。
2、选用真空的熔炼设备降低了蠕化剂制备过程中的氧化现象，提升了蠕化剂的品质。
3、本发明降低稀土的加入量，避免了稀土资源的浪费。
附图说明
图1为实施例1蠕墨铸铁的石墨形貌；
图2为实施例1蠕墨铸铁的基体金相组织；
图3为实施例2蠕墨铸铁的石墨形貌；
图4为实施例2蠕墨铸铁的基体金相组织；
图5为实施例3蠕墨铸铁的石墨形貌；
图6为实施例3蠕墨铸铁的基体金相组织。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
一种蠕墨铸铁用高效蠕化剂，其成分按元素质量百分比分别为：Mg10%，Ca2%，Nb1%，RE1.5%，Si43%，余量为Fe和少量杂质。
制备方法，包括如下步骤：
（1）准确称取优质原材料：铌铁、稀土、石灰石、硅铁、纯镁。
（2）原材料按照铌铁、稀土、石灰石、硅铁、纯镁的投料顺序加入真空感应炉内熔炼，待原料完全熔化后保温30分钟，保温温度为1200-1280℃，随后浇入金属锭模。
（3）采用鄂氏破碎机和齿轮破碎机组合的破碎工艺；采用振动筛分机进行筛分，得到粒度为3-5mm的高性能蠕化剂。
所制备的蠕化剂使用方法是：
采用10kg中频感应电炉熔炼生铁、废钢，待其熔化后加入中间合金。铁水出炉温度为1520-1550℃，蠕化处理温度为1480℃-1500℃，浇注温度为1430-1450℃。采用包底冲入法，蠕化剂加入量为铁水质量的0.52wt.%，蠕化剂粒度为3-5mm，孕育剂采用Fe-75Si，加入量为铁水质量的0.60wt.%，处理完成后浇注试样。 图1为实施例1中蠕墨铸铁的石墨形貌结构，图2为实施例1中蠕墨铸铁的基体组织图，可得出该试样的蠕化率为84.28%，珠光体含量为88.76%。
实施例2：一种蠕墨铸铁用高效蠕化剂，其成分按元素质量百分比分别为：Mg12%，Ca4%，Nb1%，RE1.5%，Si45%，余量为Fe和少量杂质。
制备方法，包括以下步骤：
（1）准确称取优质原材料：铌铁、稀土、石灰石、硅铁、纯镁。
（2）原材料按照铌铁、稀土、石灰石、硅铁、纯镁的投料顺序加入真空感应炉内熔炼，待原料完全熔化后保温45分钟，保温温度为1200-1280℃，随后浇入金属锭模。
（3）采用鄂氏破碎机和齿轮破碎机组合的破碎工艺；采用振动筛分机进行筛分，得到粒度为5-10mm的高性能蠕化剂。
所制备的蠕化剂的使用方法是：
采用200kg中频感应电炉熔炼生铁、废钢，待其熔化后加入中间合金。铁水出炉温度为1520-1550℃，蠕化处理温度为1480℃-1500℃，浇注温度为1430-1450℃。采用包底冲入法，蠕化剂加入量为铁水质量的0.62wt.%，蠕化剂粒度为5-10mm，孕育剂采用Fe-75Si，加入量为铁水质量的0.61wt.%，处理完成后浇注试样。 图3为实施例2中蠕墨铸铁的石墨形貌结构，图4为实施例2中蠕墨铸铁的基体组织图，可得出该试样的蠕化率为91.20%，珠光体含量为84.27%。
实施例3：一种蠕墨铸铁用高效蠕化剂，其成分按元素质量百分比分别为：Mg12%，Ca3%，Nb1.8%，RE1.5%，Si47%，余量为Fe和少量杂质。
制备方法，包括以下步骤：
（1）准确称取优质原材料：铌铁、稀土、石灰石、硅铁、纯镁。
（2）原材料按照铌铁、稀土、石灰石、硅铁、纯镁的投料顺序加入真空感应炉内熔炼，待原料完全熔化后保温60分钟，保温温度为1200-1280℃，随后浇入金属锭模。
（3）采用鄂氏破碎机和齿轮破碎机组合的破碎工艺；采用振动筛分机进行筛分，得到粒度为10-15mm的高性能蠕化剂。
采用1000kg中频感应电炉熔炼生铁、废钢，待其熔化后加入中间合金。铁水出炉温度为1520-1550℃，蠕化处理温度为1480℃-1500℃，浇注温度为1430-1450℃。采用包底冲入法，蠕化剂加入量为铁水质量的0.58wt.%，蠕化剂粒度为15-20mm，确保实际蠕化剂的加入量误差控制在0.005wt.%以内，孕育剂采用Fe-75Si，加入量为铁水质量的0.65wt.%，处理完成后浇注试样。 图5为实施例3中蠕墨铸铁的石墨形貌结构，图6为实施例3中蠕墨铸铁的基体组织图，可得出该试样的蠕化率为86.79%，珠光体含量为83.49%。
由实施例1-3可知，本发明了实现蠕墨铸铁的稳定化生产，且基体组织中无碳化物，可应用于蠕墨铸铁新材料的开发应用。
Claims (6)
1.一种蠕墨铸铁用高效蠕化剂，其特征在于，采用Mg-Ca-Nb-RE-Si系的合金，其中各组分的质量百分比为：
Mg 10.0-15.0
Ca 2.0-5.0
Nb 1.0-2.0
RE 0.5-1.5
Si 40-50
余量为Fe和少量杂质。
2.根据权利要求1所述的一种蠕墨铸铁用高效蠕化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）准确称取铌铁、稀土、石灰石、硅铁和纯镁；
（2）按照铌铁、稀土、石灰石、硅铁、纯镁的投料顺序加入真空感应炉内熔炼，待原料完全熔化后保温30-60min，保温温度为1200-1280℃，浇入金属锭模；
（3）破碎后采用振动筛分机进行筛分，得到不同粒度的蠕化剂。
3.根据权利要求1所述的一种蠕墨铸铁用高效蠕化剂的使用方法，其特征在于，采用中频感应电炉熔炼，浇包蠕化孕育处理并浇注，铁水出炉温度为1520-1550℃，蠕化孕育处理温度为1480℃-1500℃，浇注温度为1430-1450℃，孕育剂采用Fe-75Si；所述蠕化剂加入量控制在铁水质量的0.45-0.70wt.%。
4.根据权利要求3所述的一种蠕墨铸铁用高效蠕化剂的使用方法，其特征在于， 10-100kg熔炼炉，采用包底冲入法，蠕化剂粒度为3-5mm。
5.根据权利要求3所述的一种蠕墨铸铁用高效蠕化剂的使用方法，其特征在于， 100-500kg熔炼炉，采用包底冲入法，蠕化剂粒度为5-10mm。
6.根据权利要求3所述的一种蠕墨铸铁用高效蠕化剂的使用方法，其特征在于， 500-1000kg熔炼炉，采用包底冲入法，蠕化剂粒度为15-20mm。
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Effective date of registration: 20220318 Address after: 710199 plant 2, No. 29, Shanglinyuan Third Road, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi Province Patentee after: Xi'an Kangbo New Material Technology Co.,Ltd. Address before: 710000 yujintan Zhang Industrial Park, Lintong District, Xi'an City, Shaanxi Province Patentee before: Xi'an Hongsheng Metallurgical Technology Co.,Ltd. |
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