CN113174460A - 一种加硅脱氧孕育剂的制备工艺 - Google Patents

一种加硅脱氧孕育剂的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加硅脱氧孕育剂的制备工艺，属于铸造领域，具体是按照质量份计，所述的孕育剂包括硅铁30~50份、纳米碳化硅10~20份、硅钙7~12份、纯铝6~10份、硅酸锆6~10份、稀土硅铝合金12~20份；本发明的组分中中采用硅铁、纯铝、纳米碳化硅等多种组分，其中硅酸锆的结构为四方晶系，硅酸锆、纯铝、硅铁的加入，可以作为合金基体形核的基底，促进异质形核，使得合金能够达到良好的晶粒细化效果，制备的加硅脱氧孕育剂在球墨铸铁的工艺中，能够增加其机械性能。

Description

一种加硅脱氧孕育剂的制备工艺
技术领域
本发明属于铸造领域，具体是一种加硅脱氧孕育剂的制备工艺。
背景技术
灰铸铁的力学性能取决于铸铁的显微组织，如果是未经孕育过程处理的灰铸铁，铸铁的显微组织不稳定、力学性能差、并且容易出现白口倾向，本领域的技术人员为保证铸件品质较佳、以及铸件的一致性，孕育处理成为首选，也是铸铁工艺中必不可少的一个过程。
总所周知，在铸造领域中使用孕育剂是一种可促进石墨析出，减少白口倾向，还可以改善石墨形态，增加共晶团数量，它在孕育处理后的短时间内就能够有良好的效果。在铸造领域中适用于各种情况的一般然件或后期瞬时孕育。
但是孕育剂在合金的使用中并不能出现较佳的脱氧性能，此外在于合金，特别是在与铝基体间并不能形成有良好的晶格匹配关系，不能达到细化合金晶粒的效果。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的制备孕育剂的工艺复杂的问题，公开了一种加硅脱氧孕育剂的制备工艺，本发明的工艺中采用硅铁、纯铝、纳米碳化硅等多种组分制备的加硅脱氧孕育剂在球墨铸铁的工艺中，能够增加其机械性能。
本发明是这样实现的：
一种加硅脱氧孕育剂的制备工艺，其特征在于，按照质量份计，所述的孕育剂包括硅铁30~50份、纳米碳化硅10~20份、硅钙7~12份、纯铝6~10份、硅酸锆6~10份、稀土硅铝合金12~20份；其具体的制备方法为：
步骤一、称取质量份为30~50份的硅铁以及6~10份的纯铝混合，其在混合后储存于混合容器中；所述的6~10份的纯铝首先经过高温溶解，溶解后将溶解液倒入硅铁中，所述的硅铁置于悬空的弹性板中，当硅铁溶解到纯铝液体时便落入混合容器的下方；
步骤二、所述的混合容器的下方放置纳米碳化硅，步骤一种的硅铁被纯铝液体包裹，将该包裹物与纳米碳化硅再混合，混合容器的底部设置搅拌装置（2）；
步骤三、搅拌均匀后，将搅拌均匀的混合物质中添加7~12份的硅钙、6~10份的硅酸锆，同时进行挤压工艺，挤压至各物质之间无空隙；
步骤四、将挤压后的物质放入中频感应电炉进行熔炼，设置熔炼温度为1500℃~1550℃，熔炼过程中不断再搅拌，待原料全部融化后，继续搅拌，直至搅拌均匀，保温3~4小时；
步骤五、将保温后的混合物中降至室温，在其中添加12~20份的稀土硅铝合金，所述的稀土硅铝合金与混合物搅拌均匀后再设置熔炼温度为1300℃~1350℃，直至全部融化，融化后浇筑成锭，之后经过破碎处理即得加硅脱氧孕育剂颗粒。
进一步，所述的稀土硅铝合金、纯铝、硅酸锆之间的质量份比为2:1:1。
进一步，所述的纳米碳化硅的规格微米级的碳化硅
进一步，所述的加硅脱氧孕育剂的粒度规格为3~8mm。
进一步，所述的纯铝经过700~750℃的高温溶解。
进一步，所述的搅拌装置底部开口，并连接挤压装置，所述的搅拌装置、接挤压装置之间通过传送带连接。
本发明与现有技术的有益效果在于：
本发明中的加硅脱氧孕育剂在铸铁工艺中能够作为脱氧剂使用，所述的硅铁以及纯铝的加入形成铁硅铝的合金，能够缓解铸铁工艺中的形成碳化物、能够促进石墨的析出和球化；硅酸锆的结构为四方晶系，硅酸锆、纯铝、硅铁的加入，可以作为合金基体形核的基底，促进异质形核，使得合金能够达到良好的晶粒细化效果。
此外，本发明的搅拌装置底部开口，并连接挤压装置，在搅拌装置、接挤压装置之间通过传送带连接，设置的传送带能够直接将搅拌均匀的物质传送至加压装置中，实现了一体化作业，解决了传统的作业中原材料转送复杂的问题，是本邻域中技术的一大进步。
附图说明
图1为本发明实施例中步骤一中采用的混合装置的结构图；
其中，1-弹性板，2-搅拌装置，3-挤压装置，4-传送带。
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
本实施例总所述的孕育剂，按照质量份计包括硅铁35份、纳米碳化硅18份、硅钙8份、纯铝7份、硅酸锆7份、稀土硅铝合金14份（所述的稀土硅铝合金、纯铝、硅酸锆之间的质量份比为2:1:1）。其具体的制备方法为：
步骤一、称取质量份为35份的硅铁以及7份的纯铝混合，其在混合后储存于混合容器中；所述的7份的纯铝首先经过700~750℃的高温溶解溶解，溶解后将溶解液倒入硅铁中，所述的硅铁置于悬空的弹性板1中，如图1所示，当硅铁溶解到纯铝液体时便落入混合容器的下方；
步骤二、所述的混合容器的下方放置纳米碳化硅，步骤一种的硅铁被纯铝液体包裹，将该包裹物与纳米碳化硅再混合，混合容器的底部设置搅拌装置2；
步骤三、搅拌均匀后，将搅拌均匀的混合物质中添加8份的硅钙、7份的硅酸锆，同时进行挤压工艺，挤压至各物质之间无空隙；
步骤四、将挤压后的物质放入中频感应电炉进行熔炼，设置熔炼温度为1500℃~1550℃，熔炼过程中不断再搅拌，待原料全部融化后，继续搅拌，直至搅拌均匀，保温3~4小时；
步骤五、将保温后的混合物中降至室温，在其中添加14份的稀土硅铝合金，所述的稀土硅铝合金与混合物搅拌均匀后再设置熔炼温度为1300℃~1350℃，直至全部融化，融化后浇筑成锭，之后经过破碎处理即得加硅脱氧孕育剂颗粒，破碎处理后的粒度规格为3~8mm。
对比实施例1
本实施例总所述的孕育剂，按照质量份计包括硅铁35份、纳米碳化硅18份、硅钙8份、纯铝7份、硅酸锆7份。其具体的制备方法为：
步骤一、称取质量份为35份的硅铁以及7份的纯铝混合，其在混合后储存于混合容器中；所述的7份的纯铝首先经过700~750℃的高温溶解溶解，溶解后将溶解液倒入硅铁中，所述的硅铁置于悬空的弹性板1中，当硅铁溶解到纯铝液体时便落入混合容器的下方；
步骤二、所述的混合容器的下方放置纳米碳化硅，步骤一种的硅铁被纯铝液体包裹，将该包裹物与纳米碳化硅再混合，混合容器的底部设置搅拌装置2；
步骤三、搅拌均匀后，将搅拌均匀的混合物质中添加8份的硅钙、7份的硅酸锆，同时进行挤压工艺，挤压至各物质之间无空隙；
步骤四、将挤压后的物质放入中频感应电炉进行熔炼，设置熔炼温度为1500℃~1550℃，熔炼过程中不断再搅拌，待原料全部融化后，继续搅拌，直至搅拌均匀，保温3~4小时；
步骤五、将保温后的混合物中降至室温，再设置熔炼温度为1300℃~1350℃，直至全部融化，融化后浇筑成锭，之后经过破碎处理即得加硅脱氧孕育剂颗粒，破碎处理后的粒度规格为3~8mm。
本对比实施例与实施例1的区别在于，本实施例中不天机稀土硅铝合金14份，将本实施例1以及对比实施例1中的孕育剂加入到铝合金，实施例1中孕育剂与铝基体间有良好的晶格匹配关系，实施例1达到细化铝合金晶粒的效果，但是对比实例1不能达到该效果。
实施例2
本实施例总所述的孕育剂，按照质量份计包括硅铁30份、纳米碳化硅10份、硅钙7份、纯铝6份、硅酸锆6份、稀土硅铝合金12份（所述的稀土硅铝合金、纯铝、硅酸锆之间的质量份比为2:1:1）。其具体的制备方法为：
步骤一、称取质量份为30份的硅铁以及6份的纯铝混合，其在混合后储存于混合容器中；所述的6份的纯铝首先经过700~750℃的高温溶解溶解，溶解后将溶解液倒入硅铁中，所述的硅铁置于悬空的弹性板1中，当硅铁溶解到纯铝液体时便落入混合容器的下方；
步骤二、所述的混合容器的下方放置纳米碳化硅，步骤一种的硅铁被纯铝液体包裹，将该包裹物与纳米碳化硅再混合，混合容器的底部设置搅拌装置2；
步骤三、搅拌均匀后，将搅拌均匀的混合物质中添加7份的硅钙、6份的硅酸锆，同时进行挤压工艺，挤压至各物质之间无空隙；
步骤四、将挤压后的物质放入中频感应电炉进行熔炼，设置熔炼温度为1500℃~1550℃，熔炼过程中不断再搅拌，待原料全部融化后，继续搅拌，直至搅拌均匀，保温3~4小时；
步骤五、将保温后的混合物中降至室温，在其中添加12份的稀土硅铝合金，所述的稀土硅铝合金与混合物搅拌均匀后再设置熔炼温度为1300℃~1350℃，直至全部融化，融化后浇筑成锭，之后经过破碎处理即得加硅脱氧孕育剂颗粒，破碎处理后的粒度规格为3~8mm。
实施例3
本实施例总所述的孕育剂，按照质量份计包括硅铁50份、纳米碳化硅20份、硅钙12份、纯铝10份、硅酸锆10份、稀土硅铝合金20份（所述的稀土硅铝合金、纯铝、硅酸锆之间的质量份比为2:1:1）。其具体的制备方法为：
步骤一、称取质量份为50份的硅铁以及10份的纯铝混合，其在混合后储存于混合容器中；所述的10份的纯铝首先经过700~750℃的高温溶解溶解，溶解后将溶解液倒入硅铁中，所述的硅铁置于悬空的弹性板1中，当硅铁溶解到纯铝液体时便落入混合容器的下方；
步骤二、所述的混合容器的下方放置纳米碳化硅，步骤一种的硅铁被纯铝液体包裹，将该包裹物与纳米碳化硅再混合，混合容器的底部设置搅拌装置2；
步骤三、搅拌均匀后，将搅拌均匀的混合物质中添加12份的硅钙、10份的硅酸锆，同时进行挤压工艺，挤压至各物质之间无空隙；
步骤四、将挤压后的物质放入中频感应电炉进行熔炼，设置熔炼温度为1500℃~1550℃，熔炼过程中不断再搅拌，待原料全部融化后，继续搅拌，直至搅拌均匀，保温3~4小时；
步骤五、将保温后的混合物中降至室温，在其中添加20份的稀土硅铝合金，所述的稀土硅铝合金与混合物搅拌均匀后再设置熔炼温度为1300℃~1350℃，直至全部融化，融化后浇筑成锭，之后经过破碎处理即得加硅脱氧孕育剂颗粒，破碎处理后的粒度规格为3~8mm。
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)

1.一种加硅脱氧孕育剂的制备工艺，其特征在于，按照质量份计，所述的孕育剂包括硅铁30~50份、纳米碳化硅10~20份、硅钙7~12份、纯铝6~10份、硅酸锆6~10份、稀土硅铝合金12~20份；其具体的制备方法为：
步骤一、称取质量份为30~50份的硅铁以及6~10份的纯铝混合，其在混合后储存于混合容器中；所述的6~10份的纯铝首先经过高温溶解，溶解后将溶解液倒入硅铁中，所述的硅铁置于悬空的弹性板（1）中，当硅铁溶解到纯铝液体时便落入混合容器的下方；
步骤二、所述的混合容器的下方放置纳米碳化硅，步骤一种的硅铁被纯铝液体包裹，将该包裹物与纳米碳化硅再混合，混合容器的底部设置搅拌装置（2）；
步骤三、搅拌均匀后，将搅拌均匀的混合物质中添加7~12份的硅钙、6~10份的硅酸锆，同时进行挤压工艺，挤压至各物质之间无空隙；
步骤四、将挤压后的物质放入中频感应电炉进行熔炼，设置熔炼温度为1500℃~1550℃，熔炼过程中不断再搅拌，待原料全部融化后，继续搅拌，直至搅拌均匀，保温3~4小时；
步骤五、将保温后的混合物中降至室温，在其中添加12~20份的稀土硅铝合金，所述的稀土硅铝合金与混合物搅拌均匀后再设置熔炼温度为1300℃~1350℃，直至全部融化，融化后浇筑成锭，之后经过破碎处理即得加硅脱氧孕育剂颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种加硅脱氧孕育剂的制备工艺，其特征在于，所述的稀土硅铝合金、纯铝、硅酸锆之间的质量份比为2:1:1。
3.根据权利要求1所述的一种加硅脱氧孕育剂的制备工艺，其特征在于，所述的纳米碳化硅的规格微米级的碳化硅。
4.根据权利要求1所述的一种加硅脱氧孕育剂的制备工艺，其特征在于，所述的加硅脱氧孕育剂的粒度规格为3~8mm。
5.根据权利要求1所述的一种加硅脱氧孕育剂的制备工艺，其特征在于，所述的纯铝经过700~750℃的高温溶解。
6.根据权利要求1所述的一种加硅脱氧孕育剂的制备工艺，其特征在于，所述的搅拌装置（2）底部开口，并连接挤压装置（3），所述的搅拌装置（2）、接挤压装置（3）之间通过传送带（4）连接。
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