CN111570734A - 一种硅碳钙孕育剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅碳钙孕育剂，属于铸造技术领域，孕育剂包括如下质量份的原料：质量份为30~50的硅；质量份为25~40的碳；质量份为0.2~3的锰；质量份为0.4~2.6的铝；质量份为1~8的钙；质量份为15~30的铁；质量份为0.5~1的增碳剂；所述的质量份为0.2~3的锰；质量份为0.4~2.6的铝；质量份为1~8的钙的成分来源于金属锰，金属铝，金属钙；所述的质量份为25~40的碳的成分来源于高纯石墨；质量份为30~50的硅以及质量份为15~30的铁成分均来源于硅铁合金；本发明的孕育添加剂添加量低的情况下消除或减轻白口倾向，可以使得铸铁过程中避免出现过冷组织，使铸铁中石墨的形态主要是细小而且均匀分布的A型石墨，从而改善铸铁的力学性能。

Description

一种硅碳钙孕育剂及其制备方法
技术领域
本发明属于铸造技术领域，具体是指一种硅碳钙孕育剂及其制备方法。
背景技术
在铸造技术领域，白口倾向一直是本领域中的技术难题，白口倾向是指铸铁中的白口铁，其产品的性能体现为硬而脆、实用性很差。
虽然市面上产生了孕育剂来解决白口倾向的问题，并没有改善铸铁过程中的抗衰退能力。后来市面上也会出现其他的改进型的孕育剂，但是都是小程度的减缓白口倾向，并且铸造过程中还是会出现过冷组织；铸铁件的壁厚敏感性的问题突出，因此铸铁的力学性能较差。
综上，铸铁过程中减少白口现象、以及改善铸铁过程中石墨的形态以及分布状态，得到力学性能较好的新型孕育剂一直是本领域技术人员所期待的。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种硅碳钙孕育剂，本发明通过在制备孕育剂的原料中加入质量份为30~50的硅、质量份为25~40的碳、质量份为1~8的钙组合使用，能够很好的抑制“白口铁”的现象；以及通过其他元素的加入使得铸铁中利于共晶团生核，使共晶团数增多，改善铸铁的力学性能。
本发明是这样实现的：
一种硅碳钙孕育剂，所述的孕育剂包括如下质量份的原料：质量份为30~50的硅；质量份为25~40的碳；质量份为0.2~3的锰；质量份为0.4~2.6的铝；质量份为1~8的钙；质量份为15~30的铁；质量份为0.5~1的增碳剂；所述的质量份为0.2~3的锰；质量份为0.4~2.6的铝；质量份为1~8的钙的成分来源于金属锰，金属铝，金属钙；所述的质量份为25~40的碳的成分来源于高纯石墨；质量份为30~50的硅以及质量份为15~30的铁成分均来源于硅铁合金。
进一步，所述的铁元素还可以来自于四氧化三铁。
进一步，所述的孕育剂中还添加有钡、铜、锡的金属成分，所述的钡、铜、锡的质量份为0~2，所述的钡、铜、锡的质量比例为1:1:2。
本发明还公开了一种硅碳钙孕育剂，所述的孕育剂的制备方法如下：
步骤一：在中频电炉内，设定在惰性的气氛中加入质量份为0.2~3的锰；质量份为0.4~2.6的铝；质量份为1~8的钙，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；
步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；
步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入硅铁合金，或者继续添加四氧化三铁，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；
步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成。
进一步；所述的中频电炉为0.5T中频电炉冷却方式通过在液氮中冷却。
进一步，所述的球形颗粒状合金的粒径为0.1~0.3mm；孕育剂的颗粒粒径为0.5~0.7mm。
本发明与现有技术的有益效果在于：
1）本发明中通过加入质量份为30~50的硅、质量份为25~40的碳、质量份为1~8的钙或者四氧化三铁能够增加共晶核数，可以在孕育添加剂添加量低的情况下消除或减轻白口倾向；
2）本发明孕育剂的原料中通过钡、铜、锡的金属成分的复合，可以使得铸铁过程中避免出现过冷组织，使铸铁中石墨的形态主要是细小而且均匀分布的A型石墨，从而改善铸铁的力学性能；
3）本发明在制备孕育剂的过程中通过在液氮环境下迅速冷却孕育剂，有利于晶粒细化，并且有稀土类金属相配合，孕育时间长效果良好，提高孕育效率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
步骤一：在0.5T中频电炉内，设定在氩气的气氛中加入质量份为1.2的锰；质量份为1.5的铝；质量份为3的钙，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；
步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；
步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入硅铁合金，以及继续添加四氧化三铁，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；
步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成，冷却方式通过在液氮中冷却。
本实施例中的球形颗粒状合金的粒径为0.1~0.3mm；孕育剂的颗粒粒径为0.5~0.7mm。
实施例2
步骤一：在0.5T中频电炉内，设定在氩气的气氛中加入质量份为0.2的锰；质量份为0.4的铝；质量份为1的钙，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；
步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；
步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入硅铁合金，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；
步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成，冷却方式通过在液氮中冷却。
本实施例中的球形颗粒状合金的粒径为0.1~0.3mm；孕育剂的颗粒粒径为0.5~0.7mm。
实施例3
步骤一：在0.5T中频电炉内，设定在氩气的气氛中加入质量份为3的锰；质量份为2.6的铝；质量份为8的钙，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；
步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；
步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入硅铁合金，以及继续添加四氧化三铁，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；
步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成，冷却方式通过在液氮中冷却。
本实施例中的球形颗粒状合金的粒径为0.1~0.3mm；孕育剂的颗粒粒径为0.5~0.7mm。
实施例4
步骤一：在0.5T中频电炉内，设定在氩气的气氛中加入质量份为1.5的锰；质量份为2.3的铝；质量份为4的钙，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；
步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；
步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入硅铁合金，以及继续添加四氧化三铁，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；
步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成，冷却方式通过在液氮中冷却。
本实施例中的球形颗粒状合金的粒径为0.1~0.3mm；孕育剂的颗粒粒径为0.5~0.7mm。
对比例1
步骤一：在0.5T中频电炉内，设定在氩气的气氛中加入质量份为1.2的锰；质量份为1.5的铝，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；
步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；
步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入硅铁合金，以及继续添加四氧化三铁，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；
步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成，冷却方式通过在液氮中冷却。
本对比实施例中与对比文件1的差别在于，不添加质量份为3的钙，本实施例中球形颗粒状合金的粒径不均匀；孕育剂的颗粒粒径不均匀。
对比例2
步骤一：在0.5T中频电炉内，设定在氩气的气氛中加入质量份为0.2的锰；质量份为0.4的铝；过量的钙，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；
步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；
步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入过量的硅铁合金，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；
步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成，冷却方式通过在液氮中冷却。
本实施例中与对比文件1的差别在于，添加了过量的硅、碳、钙的元素，本实施例中制备的硅碳钙孕育剂球形颗粒状合金的粒径在0.1~0.3mm的范围内；孕育剂的颗粒粒径也在0.5~0.7mm的范围内。因此，本发明中使用的硅、碳、钙的元素仅需要在质量份为30~50硅、质量份为25~40碳、质量份为1~8钙组合使用的范围内添加，添加过量时并没有更加的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种硅碳钙孕育剂，其特征在于，所述的孕育剂包括如下质量份的原料：
质量份为30~50的硅；质量份为25~40的碳；质量份为0.2~3的锰；质量份为0.4~2.6的铝；质量份为1~8的钙；质量份为15~30的铁；质量份为0.5~1的增碳剂；
所述的质量份为0.2~3的锰；质量份为0.4~2.6的铝；质量份为1~8的钙的成分来源于金属锰，金属铝，金属钙；
所述的质量份为25~40的碳的成分来源于高纯石墨；
质量份为30~50的硅以及质量份为15~30的铁成分均来源于硅铁合金。
2.根据权利要求1所述的一种硅碳钙孕育剂，其特征在于，所述的铁元素还可以来自于四氧化三铁。
3.根据权利要求1所述的一种硅碳钙孕育剂，其特征在于，所述的孕育剂中还添加有钡、铜、锡的金属成分，所述的钡、铜、锡的质量份为0~2，所述的钡、铜、锡的质量比例为1:1:2。
4.一种如权利要求1所述的硅碳钙孕育剂，其特征在于，所述的孕育剂的制备方法如下：
步骤一：在中频电炉内，设定在惰性的气氛中加入质量份为0.2~3的锰；质量份为0.4~2.6的铝；质量份为1~8的钙，加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼后的合金制备成呈球形颗粒状；
步骤二：在球形颗粒状的熔融合金中加入高纯石墨，继续加热熔炼，熔炼℃1400-1500，熔炼至上述原料均匀熔融状态；
步骤三：在步骤二制备的均匀熔融液中加入硅铁合金，或者继续添加四氧化三铁，加热熔炼，熔炼成均匀的硅碳钙孕育剂原料；
步骤四：将步骤三中均匀的硅钡孕育剂合金原料冷却，冷却后即制备完成。
5.根据权利要求4所述的硅碳钙孕育剂，其特征在于，所述的惰性的气氛为氩气；所述的中频电炉为0.5T中频电炉；冷却方式通过在液氮中冷却。
6.根据权利要求4所述的一种硅碳钙孕育剂，其特征在于，所述的球形颗粒状合金的粒径为0.1~0.3mm；孕育剂的颗粒粒径为0.5~0.7mm。
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