CN113430325A - 含钡、镧球化包芯线及其冷制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含钡、镧球化包芯线，由钢带外皮包覆芯料制成，芯料的组成及其质量百分含量包括：Mg，20～35%；Si，38～46%；Ba，2.0～5.0%；RE，2.0～5.0%；Ca，2.0～5.0%；余量为Fe；其中，RE主要成分为La，其含量占稀土总含量的70%；其他成分：Pr和Nd的含量占稀土总含量的20%和10%。一种含钡、镧球化包芯线的冷制备工艺，采用下列原材料按照芯料的质量百分含量配比机械混合，使用包芯线机组将钢带外皮包裹芯料制成。优点，钡通常被用做孕育剂的添加元素，在球化剂中引入钡元素，稀土元素由含铈为主的混合稀土改变为镧元素。

Description

含钡、镧球化包芯线及其冷制备工艺

技术领域

本发明为球化包芯线，具体为一种含钡、镧球化包芯线，属于黑色金属铸造材料。

背景技术

在球墨铸铁件特别是大型球墨铸铁件的浇铸过程中，铁水会发生球化衰退。在工业生产中球化剂中的球化元素（镁、稀土元素）使得铁液中石墨受到球化元素的影响而结晶为球状。铁水在存放或者冷却过程中，如果球化元素受到氧、硫等元素的消耗，不足以使石墨结晶成球状便产生了球化衰退。

发明内容

本发明针对铁水中氧、硫等元素过高，消耗了球化元素造成球化衰退这一情况，本发明提出一种能够大幅度提高铁水抗球化衰退能力的含钡、镧球化包芯线。

一种含钡、镧球化包芯线，由钢带外皮包覆芯料制成，所述芯料的组成及其质量百分含量包括：Mg，20～35%；Si，38～46%；Ba，2.0～5.0%；RE，2.0～5.0%；Ca，2.0～5.0%；余量为Fe；其中，RE主要成分为La，其含量占稀土总含量的70%；其他成分：Pr和Nd的含量占稀土总含量的20%和10%。

本发明的含钡、镧球化包芯线，钡通常被用做孕育剂的添加元素，在球化包芯线的芯料中引入钡元素，稀土元素由含铈为主的混合稀土改变为镧元素。

对本发明技术方案的优选，所述芯料的组成及其质量百分含量为：Mg，28%；Si，42%；Ba，4.0%；RE，4.0%；Ca，4.0%；余量为Fe。镁含量为理想中间值。

对本发明技术方案的优选，所述芯料的组成及其质量百分含量为：Mg，35%；Si，38%；Ba，3.0%；RE，3.0%；Ca，3.0%；余量为Fe。镁含量为最高值。

对本发明技术方案的优选，所述芯料的组成及其质量百分含量为：Mg，20%；Si，44%；Ba，5.0%；RE，5.0%；Ca，5.0%；余量为Fe。镁含量为最低值。

铁液球化处理采用本发明的含钡、镧球化包芯线的好处是：1、钡、镧能与铁水中的硫、氧反应，成生的硫化物、氧化物成为石墨球的形核质点。2、芯线中所含镁全部为有效镁，球化效率高，减少镁的消耗，使镁加入量减少。3、可以替代预处理，简化工艺步骤。4、大幅度提高处理铁水的抗球化衰退能力。5、增加单位面积石墨球个数，球化级别提高。6、石墨球的圆整度更好，提高球化率。7、共晶团细小，铸件机械性能有所提高。

本含钡、镧球化包芯线除具有球化作用外，还具有脱硫去氧，减少铁液夹渣和含气量及细化晶粒等作用，增加单位面积石墨球数，提高球化率，大幅度提高抗衰退能力。特别适用于铁水量大，浇铸时间长的大型铸件，如大口径球墨铸铁管和大断面铸铁件以及大型风电铸件的铁水球化处理。”

一种含钡、镧球化包芯线的冷制备工艺，采用下列原材料按照芯料的质量百分含量配比机械混合，使用包芯线机组将钢带外皮包裹芯料制成；原材料为，镧硅铁、硅钡合金、金属钙、工业硅、镁颗粒和铁粉；块状原材料经破碎机破碎，筛选0.1～2.5mm颗粒作为芯料，单质金属以0.1～2.5mm颗粒作为芯料。

对本发明中含钡、镧球化包芯线的冷制备工艺的进一步优选，

镧硅铁的化学成分为，La，20.3%；Pr，5.8%；Nd，2.9%；Ca，6.0-10.0%；Si，40-45%；Fe，14-18%；

硅钡合金的化学成分为，Ba≥15.0%；Si≥45%；Al<3.0%；Mn<0.40%；C<0.30%；P<0.04%；S<0.04%；

金属钙，Ca>99.9%；工业硅，Si>99.37%，镁颗粒，Mg≥99.95%；

铁粉的化学成分为，Fe>98%；Mn<0.40%；Si<0.15%；C<0.07%；S<0.030% ；P<0.030%。

本发明的含钡、镧球化包芯线的冷制备工艺，所有芯料不经过二次熔炼，从芯料配制到卷制成型为包芯线，整个过程全部为冷加工。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1、本发明的含钡、镧球化包芯线，首次在球化包芯线的芯料中以镧硅铁代替传统以铈为主的混合稀土。

2、本发明的含钡、镧球化包芯线的冷制备工艺，所有芯料不经过二次熔炼，从芯料配制到卷制成型为包芯线，整个过程全部为冷加工；由于芯料是机械混合而成，配入的镁颗粒在制备过程没有受热氧化，几乎没有氧化镁。芯线中所含镁全部为有效镁，镁的球化效率更高。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例提供的一种含钡、镧球化包芯线，由钢带外皮包覆芯料制成，所述芯料的组成及其质量百分含量包括：Mg，20～35%；Si，38～46%；Ba，2.0～5.0%；RE，2.0～5.0%；Ca，2.0～5.0%；余量为Fe；其中，RE主要成分为La，其含量占稀土总含量的70%；其他成分：Pr和Nd的含量占稀土总含量的20%和10%。

芯料的组成及其质量百分含量为：Mg，28%；Si，42%；Ba，4.0%；RE，4.0%；Ca，4.0%；余量为Fe。镁含量为理想中间值。

芯料的组成及其质量百分含量为：Mg，35%；Si，38%；Ba，3.0%；RE，3.0%；Ca，3.0%；余量为Fe。镁含量为最高值。

芯料的组成及其质量百分含量为：Mg，20%；Si，44%；Ba，5.0%；RE，5.0%；Ca，5.0%；余量为Fe。镁含量为最低值。

本实施例的含钡、镧球化包芯线，首次在球化包芯线的芯料中以镧硅铁代替传统以铈为主的混合稀土。

铁液球化处理采用本实施例的含钡、镧球化包芯线的好处是在相同工艺条件下：

1、钡、镧能与铁水中的硫、氧反应，成生的硫化物、氧化物成为石墨球的形核质点。

2、芯线中所含镁全部为有效镁，球化效率高，减少镁的消耗，使镁加入量减少1-2%。

3、可以替代预处理，简化工艺步骤。

4、大幅度提高处理铁水的抗球化衰退能力，铁水浇铸可延长时间5-8min。

5、增加单位面积石墨球个数，球化级别可提高一级。

6、石墨球的圆整度更好，球化率可提高约3-5%。

7、共晶团细小，铸件机械性能有所提高。如浇铸试样抗拉强度可提高30-50MPa。

本含钡、镧球化包芯线除具有球化作用外，还具有脱硫去氧，减少铁液夹渣和含气量及细化晶粒等作用，增加单位面积石墨球数，提高球化率，大幅度提高抗衰退能力。特别适用于铁水量大，浇铸时间长的大型铸件，如大口径球墨铸铁管和大断面铸铁件以及大型风电铸件的铁水球化处理。”

一种含钡、镧球化包芯线的冷制备工艺，采用下列原材料按照芯料的质量百分含量配比机械混合，使用包芯线机组将钢带外皮包裹芯料制成；原材料为，镧硅铁、硅钡合金、金属钙、工业硅、镁颗粒和铁粉；块状原材料经破碎机破碎，筛选0.1～2.5mm颗粒作为芯料，单质金属以0.1～2.5mm颗粒作为芯料。

本实施例中的含钡、镧球化包芯线的冷制备工艺的原材料中，镧硅铁的化学成分为，La，20.3%；Pr，5.8%；Nd，2.9%；Ca，6.0-10.0%；Si，40-45%； Fe，14-18%。合计RE含量为：29%。

本实施例中的含钡、镧球化包芯线的冷制备工艺的原材料中，硅钡合金，采用（YB/T 5853-2008硅钡合金），硅钡合金FeBa30Si35，化学成分为，Ba≥15.0%；Si≥45%；Al<3.0%；Mn<0.40%；C<0.30%；P<0.04%；S<0.04%。

本实施例中的含钡、镧球化包芯线的冷制备工艺的原材料中，金属钙，采用（GB/T4864-2008 金属钙及其制品）金属钙Ca99.90，Ca>99.9%。工业硅，采用（GB/T 2881-2014 工业硅）工业硅Si3303，Si>99.37%。镁颗粒，采用（GB/T3499-2011 原生镁锭）镁颗粒Mg9995A，Mg≥99.95%。铁粉，采用（GB/T 4136-1994 粉末冶金用还原铁粉）铁粉FHY80·23，化学成分为，Fe>98%；Mn<0.40%；Si<0.15%；C<0.07%；S<0.030% ；P<0.030%。

本实施例中的含钡、镧球化包芯线的冷制备工艺的原材料，全部选用国标产品或市场成熟产品。采用机械混合法配制而成，不经过再次熔炼。低碳节能，绿色环保。

本实施例的一种含钡、镧球化包芯线的冷制备工艺，容易氧化或不易保存的元素以合金态加入芯料。如镧以镧硅铁，钡以硅钡合金加入芯料。块状原材料如：镧硅铁、硅钡合金、工业硅等经过破碎机破碎，筛选0.1～2.5mm颗粒做为芯料。单质金属如：钙、镁、铁等以0.1～2.5mm小颗粒加入芯料。

本实施例的含钡、镧球化包芯线的冷制备工艺，由原材料→可包制芯料的制备过程：

1、所有原材料进厂后先取样化验，经化验合格后方可进入加工工序。

2、块状原材料如：镧硅铁、硅钡合金、工业硅等经过破碎机破碎，筛选0.1～2.5mm颗粒做为芯料。单质金属如：镁、铁等以0.1～2.5mm小颗粒加入芯料。

3、破碎、筛选出的芯料按所需成品成分，按比例称重后加入搅拌机内搅拌混合均匀。

4、装入包芯线机组的料仓内。

5、芯料与钢带在包芯线机组上经冷挤压成型为包芯线。

本实施例中，块状原材料的破碎为已知技术，本领域技术人员已知。本实施例中，在包芯线成型机组上用冷轧钢带将配制好的芯料包覆成为具有任意长度的线缆状包芯线。包芯线机组为已知技术，本领域技术人员已知。

本发明的含钡、镧球化包芯线的冷制备工艺，所有芯料不经过二次熔炼，从芯料配制到卷制成型为包芯线，整个过程全部为冷加工。

本含钡、镧球化包芯线由于芯料是机械混合而成，配入的镁颗粒在制备过程没有受热氧化，几乎没有氧化镁。远小于《JBT 13472-2018 球墨铸铁用球化包芯线》规定：球化包芯线芯料中Mg O的含量小于或等于总镁量的5%。芯线中所含镁全部为有效镁，镁的球化效率更高。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种含钡、镧球化包芯线，由钢带外皮包覆芯料制成，其特征在于：所述芯料的组成及其质量百分含量包括：Mg，20～35%；Si，38～46%；Ba，2.0～5.0%；RE，2.0～5.0%；Ca，2.0～5.0%；余量为Fe；其中，RE主要成分为La，其含量占稀土总含量的70%；其他成分：Pr和Nd的含量占稀土总含量的20%和10%。

2.根据权利要求1所述的一种含钡、镧球化包芯线，其特征在于：所述芯料的组成及其质量百分含量为：Mg，28%；Si，42%；Ba，4.0%；RE，4.0%；Ca，4.0%；余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的一种含钡、镧球化包芯线，其特征在于：所述芯料的组成及其质量百分含量为：Mg，35%；Si，38%；Ba，3.0%；RE，3.0%；Ca，3.0%；余量为Fe。

4.根据权利要求1所述的一种含钡、镧球化包芯线，其特征在于：所述芯料的组成及其质量百分含量为：Mg，20%；Si，44%；Ba，5.0%；RE，5.0%；Ca，5.0%；余量为Fe。

5.根据权利要求1-4任一项所述的含钡、镧球化包芯线的冷制备工艺，其特征在于：采用下列原材料按照芯料的质量百分含量配比机械混合，使用包芯线机组将钢带外皮包裹芯料制成；

所述原材料为，镧硅铁、硅钡合金、金属钙、工业硅、镁颗粒和铁粉；块状原材料经破碎机破碎，筛选0.1～2.5mm颗粒作为芯料，单质金属以0.1～2.5mm颗粒作为芯料。

6.根据权利要求5所述的冷制备工艺，其特征在于：镧硅铁的化学成分为，La，20.3%；Pr，5.8%；Nd，2.9%；Ca，6.0-10.0%；Si，40-45%； Fe，14-18%；

硅钡合金的化学成分为，Ba≥15.0%；Si≥45%；Al<3.0%；Mn<0.40%；C<0.30%；P<0.04%；S<0.04%；

金属钙，Ca>99.9%；工业硅，Si>99.37%，镁颗粒，Mg≥99.95%；

铁粉的化学成分为，Fe>98%；Mn<0.40%；Si<0.15%；C<0.07%；S<0.030% ；P<0.030%。