CN114045374B - 一种球墨铸铁专用保护渣及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球墨铸铁专用保护渣及其制备方法与应用，属于保护渣技术领域。按质量百分数计，该球墨铸铁专用保护渣的化学成分包括：19‑24％的CaO、35‑40％的SiO₂、7.5‑10.5％的Al₂O₃、10‑14％的Na₂O、2.5‑5.5％的F^‑、2.5‑5.5％的MgO、0.3‑2％的Fe₂O₃、4‑8％的SiC以及1‑4％的Mg，余量为不可避免的杂质。该保护渣应用于球墨铸铁生产，既能有利于降低石墨球化在浇铸过程中的衰退，保证铸件石墨球化良好，使球墨铸铁具有较高的强度，同时又能有效确保铸件材质的均一性，改善铸件表面及皮下质量，提高铸件的成品率，降低生产成本。

Description

一种球墨铸铁专用保护渣及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及保护渣技术领域，具体而言，涉及一种球墨铸铁专用保护渣及其制备方法与应用。

背景技术

球墨铸铁是一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，常用于铸造强度、韧性、性、耐磨性要求较高的零件，是行业内“以铁代钢”的主材料。

目前行业针对球墨铸铁的研究，主要集中在浇铸之前的铁水预处理阶段，包括球化和孕育处理得到球状石墨，但目前的上述研究成果均无法确保在铸件浇铸的全周期促进球状石墨析出，并获得品质均匀、机械性能良好的铸件产品。

如何解决铸铁水在未完全凝固前良好球化、孕育得到球状石墨以获得均质的机械性能，以及浇铸出表面质量良好、修磨量小的铸件，是冶金行业长期以来希望解决的难题。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种球墨铸铁专用保护渣，其有利于降低石墨球化在浇铸全周期中的衰退，保证铸件石墨球化良好，使球墨铸铁具有较高的强度，同时又能有效确保铸件材质的均一性，改善铸件表面及皮下质量，提高铸件的成品率，降低生产成本。

本发明的目的之二在于提供一种上述球墨铸铁专用保护渣的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种上述球墨铸铁专用保护渣的应用。

本申请可这样实现：

第一方面，本申请提供一种球墨铸铁专用保护渣，按质量百分数计，其化学成分包括：19-24％的CaO、35-40％的SiO₂、7.5-10.5％的Al₂O₃、10-14％的Na₂O、2.5-5.5％的F^-、2.5-5.5％的MgO、0.3-2％的Fe₂O₃、4-8％的SiC以及1-4％的Mg，余量为不可避免的杂质。

在可选的实施方式中，上述化学成分包括：19.2-22.45％的CaO、35.07-39.4％的SiO₂、8.58-8.8％的Al₂O₃、10.03-13.1％的Na₂O、2.8-3.89％的F^-、2.5-4.01％的MgO、0.8-1.21％的Fe₂O₃、5.8-7.8％的SiC以及2.74-3.6％的Mg，余量为不可避免的杂质。

在可选的实施方式中，上述球墨铸铁专用保护渣的二元碱度为0.45-0.65；或，上述球墨铸铁专用保护渣的熔点为950-1000℃；或，上述球墨铸铁专用保护渣在1300℃的粘度为1-1.5Pa·s。

在可选的实施方式中，上述球墨铸铁专用保护渣的原料包括玻璃、萤石、水泥熟料、白碱、钠长石、电熔镁砂、钝化镁粉和碳化硅粉。

在可选的实施方式中，碳化硅粉中SiC的含量≥90wt％；或，碳化硅粉过80目筛后的筛下物的量不低于碳化硅粉总量的95wt％。

在可选的实施方式中，钝化镁粉中单质镁含量≥75wt％；或，钝化镁粉过80目筛后的筛下物的量不低于钝化镁粉总量的95wt％。

在可选的实施方式中，电熔镁砂的纯度≥95％；或，电熔镁砂过200目筛后的筛下物的量不低于电熔镁砂总量的95wt％。

在可选的实施方式中，玻璃、萤石、水泥熟料、白碱以及钠长石中任意一种过200目筛后的筛下物的量均对应不低于玻璃总量、萤石总量、水泥熟料总量、白碱总量或钠长石总量的95wt％。

第二方面，本申请还提供了如前述实施方式任一项的球墨铸铁专用保护渣的制备方法，包括以下步骤：将提供上述化学成分的各原料混合。

在可选的实施方式中，先将除钝化镁粉以外的其余原料混合，烘干至水分含量＜0.15wt％，随后再与钝化镁粉混合。

第三方面，本申请还提供了如前述实施方式任一项的球墨铸铁专用保护渣的应用，例如用作球墨铸铁件浇铸过程中的保护渣。

本申请的有益效果包括：

本申请提供的保护渣中，具有特定含量的Na₂O和F^-，可使熔渣保持较低的熔化温度和合适的粘度，有利于保护渣快速融化，形成与铁水表面张力相匹配的熔渣，随铁水的流动填充于模具的各处，避免铁水与模具型腔粘连。

同时，该保护渣还含有特定含量的SiC和单质Mg，有利于在1450℃左右的铁水接触下，与SiO₂和FeO等熔融态氧化物发生置换和氧化反应释放一定的热量，弥补浇铸过程的热量损失，相当于有效延长了预处理时添加的稀土及单质镁元素对球墨铸铁石墨的球化析出时间，对球化衰退进行了有效的及时补充，使球化保持良好状态。其次，由于温度损失较慢，球化处理后的铁液表面张力不会快速上升，有利于铁水凝固析出气体和入侵气体的顺利排出，保护渣沿铁水的上升，液态保护渣随上升铁水的前沿弯月面进入铁水与型腔壁之间，避免了这些气体滞留于皮下形成气孔。此外，由于补充了热量，温度提升，铁水表面张力变小，镁单质更容易渗入铁水，强化铸件最先凝固层球状石墨的析出，从而得到品质均匀的铸件。

上述化学成分与本申请保护渣所含有的其它化学成分配合后，能够使保护渣具有合适的二元碱度、熔点和粘度，可确保球墨铸铁生产过程中，不但可在铁水与模具型腔之间形成一层保护润滑膜防止粘结，而且还可促进铸件凝固阶段球状石墨的析出，获得品质均匀、机械性能良好的铸件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本申请提供的球墨铸铁专用保护渣及其制备方法与应用进行具体说明。

发明人通过研究提出，现有技术中通过在浇铸之前对铁水预处理的研究无法确保在铸件浇铸的全周期促进球状石墨析出，并获得品质均匀、机械性能良好的铸件的产品的原因可能在于：在铁水浇铸到凝固过程中，不可避免的存在铁水流动性变差、温度损失快等问题，尤其是浇铸结构相对简单的大型铸件时，铁水不能很好的充满于铸模的各个部位，加之收缩大，铸件坯型变形严重，报废率较高；其次，由于温度损失快，凝固铁水表面张力快速升高，不利于铁水凝固析出气体及入侵气体的顺利排出，形成较深的气孔缺陷，产生缩孔缩松组织；同时，球状石墨的孕育受到一定的抑制，导致析出的石墨呈条状、蠕虫状、团絮状等，铁水与模具型腔黏连，进一步恶化铸件表面质量。

鉴于此，发明人创造性地提出了一种球墨铸铁专用保护渣，其用作球墨铸铁件浇铸过程中的保护渣，可有效改善或解决上述问题。

按质量百分数计，该球墨铸铁专用保护渣的化学成分包括：19-24％的CaO、35-40％的SiO₂、7.5-10.5％的Al₂O₃、10-14％的Na₂O、2.5-5.5％的F^-、2.5-5.5％的MgO、0.3-2％的Fe₂O₃、4-8％的SiC以及1-4％的Mg，余量为不可避免的杂质。

可参考地CaO的含量可以为19％、19.5％、20％、20.5％、21％、21.5％、22％、22.5％、23％、23.5％或24％等，也可以为19-24％范围内的其它任意值。

SiO₂的含量可以为35％、35.5％、36％、36.5％、37％、37.5％、38％、38.5％、39％、39.5％或40％等，也可以为35-40％范围内的其它任意值。

Al₂O₃的含量可以为7.5％、8％、8.5％、9％、10％或10.5％等，也可以为7.5-10.5％范围内的其它任意值。

Na₂O的含量可以为10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％或14％等，也可以为10-14％范围内的其它任意值。

F^-的含量可以为2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％或5.5％等，也可以为2.5-5.5％范围内的其它任意值。

MgO的含量可以为2.5％、4％、4.5％、5％或5.5％等，也可以为2.5-5.5％范围内的其它任意值。

Fe₂O₃含量可以为0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％或2％等，也可以为0.3-2％范围内的其它任意值。

SiC的含量可以为4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％或8％等，也可以为4-8％范围内的其它任意值。

Mg的含量可以为1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％或4％等，也可以为1-4％范围内的其它任意值。

在一些可选地实施方式中，上述化学成分例如可包括：19.2-22.45％(如19.2％、22.1％或22.45％等)的CaO、35.07-39.4％(如35.07％、37.5％或39.4％等)的SiO₂、8.58-8.8％(如8.58％、8.64％或8.8％等)的Al₂O₃、10.03-13.1％(如10.03％、10.85％或13.1％等)的Na₂O、2.8-3.89％(如2.8％、3.08％或3.89％等)的F^-、2.5-4.01％(如2.5％、3.65％、3.8％或4.01％等)的MgO、0.8-1.21％(如0.8％、1.01％或1.21％等)的Fe₂O₃、5.8-7.8％(如5.8％、6.8％或7.8％等)的SiC以及2.74-3.6％(如2.74％、3.2％或3.6％等)的Mg，余量为不可避免的杂质。

其中，Na₂O在熔渣中的主要作用是调整熔化温度，但其在一定程度上对熔渣的粘度也有影响，过多的Na₂O不但会使保护渣融化温度降低至过低，而且还会在一定程度上降低熔渣的粘度，使其无法获得合适的粘度。

F^-在熔渣中的主要作用是调整熔渣粘度，过多的F^-会导致熔渣的粘度偏低，熔渣流动性增强，表面张力降低，易造成铸件粘渣问题；而过少的F^-会导致熔渣的粘度过高，无法保证熔渣及时随铁水填充于铸模内表面，造成铸件表面缺角和夹渣缺陷问题。

本申请提供的Na₂O和F^-的含量可使熔渣保持较低的熔化温度和合适的粘度，有利于保护渣快速融化，形成与铁水表面张力相匹配的熔渣，随铁水的流动填充于模具的各处，避免铁水与模具型腔粘连。

本申请保护渣中含有的特定含量的SiC和单质Mg，有利于在1450℃左右的铁水接触下，与SiO₂和FeO等熔融态氧化物发生置换和氧化反应释放一定的热量，弥补浇铸过程的热量损失，相当于有效延长了预处理时添加的稀土及单质镁元素对球墨铸铁石墨的球化析出时间，对球化衰退进行了有效的及时补充，使球化保持良好状态。其次，由于温度损失较慢，球化处理后的铁液表面张力不会快速上升，有利于铁水凝固析出气体和入侵气体的顺利排出，保护渣沿铁水的上升，液态保护渣随上升铁水的前沿弯月面进入铁水与型腔壁之间，避免了这些气体滞留于皮下形成气孔。此外，由于补充了热量，温度提升，铁水表面张力变小，镁单质更容易渗入铁水，强化铸件最先凝固层球状石墨的析出，从而得到品质均匀的铸件。

需要其说明的是，当SiC和单质Mg的用量过多时，会发生剧烈的化学反应，产生大量烟气并释放大量的热量，造成铁水温度过高，易造成铸件粘渣现象；当SiC和单质Mg的用量过少时，产生的热量不足以弥补浇铸过程铁水的热量损失和补充因球化衰退而产生的球化不良问题。

在可选的实施方式中，上述球墨铸铁专用保护渣的原料例如可包括玻璃、萤石、水泥熟料、白碱、钠长石、电熔镁砂、钝化镁粉和碳化硅粉。

可参考地，按重量份数计，上述原料可包括5-9份(如5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份或9份等)的玻璃、6-10份(如6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份或10份等)的萤石、19-24份(如19份、19.2份、19.5份、20份、20.5份、21份、21.5份、22份、22.5份、23份、23.5份或24份等)的水泥熟料、8-12份(如8份、8.5份、9份、9.5份、10份、10.5份、11份、11.5份、11.8份或12份等)的白碱、36-40份(如36份、36.5份、37份、37.5份、38份、38.2份、38.5份、39份、39.5份或40份等)的钠长石、1-4.3份(如1份、1.5份、2份、2.5份、2.8份、3份、3.5份或4份等)的电熔镁砂、1-5份(如1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等)的钝化镁粉以及5-9份(如5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份或9份等)的碳化硅粉。

其中，碳化硅粉中SiC的含量≥90wt％(如90wt％、92wt％、95wt％、98wt％或100wt％)。碳化硅的细度满足：碳化硅粉过80目筛后的筛下物的量不低于碳化硅粉总量的95wt％(如95wt％、95.5wt％、96wt％、96.5wt％、97wt％、97.5wt％、98wt％、98.5wt％、99wt％、99.5wt％或100wt％)，以下以“-80目≥95％”表示。

钝化镁粉中单质镁含量≥75wt％(如75wt％、80wt％、85wt％、90wt％、95wt％或100wt％)。钝化镁粉的细度满足：钝化镁粉过80目筛后的筛下物的量不低于钝化镁粉总量的95wt％(如95wt％、95.5wt％、96wt％、96.5wt％、97wt％、97.5wt％、98wt％、98.5wt％、99wt％、99.5wt％或100wt％)，以下以“-80目≥75％”表示。上述钝化镁粉主要用于提供单质Mg。

电熔镁砂的纯度≥95％。电熔镁砂的细度满足：电熔镁砂过200目筛后的筛下物的量不低于电熔镁砂总量的95wt％(如95wt％、95.5wt％、96wt％、96.5wt％、97wt％、97.5wt％、98wt％、98.5wt％、99wt％、99.5wt％或100wt％)，以下以“-200目≥95％”表示。上述电熔镁砂主要用于提供MgO。

玻璃、萤石、水泥熟料、白碱以及钠长石的细度满足：玻璃、萤石、水泥熟料、白碱以及钠长石中任意一种过200目筛后的筛下物的量均对应不低于玻璃总量、萤石总量、水泥熟料总量、白碱总量或钠长石总量的95wt％(如95wt％、95.5wt％、96wt％、96.5wt％、97wt％、97.5wt％、98wt％、98.5wt％、99wt％、99.5wt％或100wt％)，以下以“-200目≥95％”表示。也即，玻璃的细度满足：玻璃过200目筛后的筛下物的量不低于玻璃总量的95wt％，其余物料同理。

需要说明的是，本申请以SiC的含量≥90wt％的碳化硅粉作为原料之一，其原因在于：碳化硅粉与球墨铸铁水中含有较高的氧反应，一方面可以脱氧，另一方面碳化硅粉在脱氧被氧化过程中释放热量大，化学反应速度快，渣的熔化速度快，使液渣形成速度快，有利于液渣快速充填与铁水弯月面与型壁之间，形成液渣膜。本申请限定碳化硅的细度，其原因在于：反应速度迅速。若其过80目筛后的筛下物的量低于碳化硅粉总量95wt％，会导致保护渣中碳化硅的有效成分不确定。

同理地，以单质镁含量≥75wt％的钝化镁粉作为原料之一，有利于增强石墨球化作用，补偿铁水随着时间的延长而球化衰退现象。若其过80目筛后的筛下物的量低于钝化镁粉总量75wt％，会导致球化剂含量减少，补偿球化衰退的剂量不足。

以纯度≥95％的电熔镁砂作为原料之一，有利于控制渣中MgO含量，控制渣的粘度。若其过200目筛后的筛下物的量低于电熔镁砂总量95wt％，会导致渣子成分不均现象的产生。

将玻璃、萤石、水泥熟料、白碱以及钠长石的细度限定为上述范围，有利于整体渣子的成分均匀度。

可参考地，上述球墨铸铁专用保护渣的二元碱度为0.45-0.65，如0.45、0.49、0.55、0.59、0.6、0.64或0.65等。熔点为950-1000℃，如950℃、959℃、970℃、980℃、990℃或1000℃等。在1300℃的粘度为1-1.5Pa·s，如1Pa·s、1.09Pa·s、1.32Pa·s、1.46Pa·s或1.5Pa·s等。

在球墨铸铁件浇铸过程，铁水自然流动充斥于铸模型腔的各部位，本申请提供的具有上述物理性能的球墨铸铁专用保护渣可在接触到铁水后漂浮并快速熔化，铁水在型腔内充填上升过程中，上升的前沿与型腔之间会产生弯月面，熔化的保护渣顺着弯月面的逐步上升，在铸件与铸型壁之间充填，起着隔离铸件与铸型壁作用，并使铸件表面光滑。

具体的，本申请球墨铸铁专用保护渣所具有的粘度及熔化温度，有利于保护渣在接触到铁水后能够快速熔化，并随着铁水的加入，液渣在铸件坯壳与模具型腔之间形成厚度均匀稳定的玻璃态渣膜，保证铸件表面光滑并维持良好的传热冷却效果。若粘度小且熔点低会造成保护渣与铁水之间润湿角小，保护渣与铸件之间容易产生粘接现象，也即出现“粘砂”现象；反之，保护渣与铁水之间润湿角大，液态保护渣进入铁水与型腔壁之间的难度增大，进而导致两种现象的出现：一种是液态保护渣进不到铁水与型腔壁之间，该现象会造成铸件与型腔壁之间形成粘连，不易脱模；另一种情况是液态渣断续大量进入铁水与型腔壁之间，断续进入的渣子会在铸件表面形成夹砂情况，使铸件表面缺陷大量增加。

承上，本申请提供的球墨铸铁专用保护渣可确保铸件浇铸的整个过程中，铁水与模具型腔之间形成一层保护润滑膜防止粘结，同时独特的成分设计，可促进铸件凝固阶段球状石墨的析出，获得品质均匀、机械性能良好的铸件。

相应地，本申请还提供了上述球墨铸铁专用保护渣的制备方法，包括以下步骤：将提供上述化学成分的各原料混合。

需强调的是，发明人在实践过程中，创造性地发现，钝化镁粉与其它原料之间的混合顺序对保护渣的性能有着实质影响。在优选的实施方式中，本申请的球墨铸铁专用保护渣的制备过程如下：先将除钝化镁粉以外的其余原料混合，烘干至水分含量＜0.15wt％，随后再与钝化镁粉混合。该制备方式能够有效减轻保护渣偏析。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种促球状石墨析出的球墨铸铁专用保护渣，其制备过程可参照如下：将玻璃、萤石、水泥熟料、白碱、钠长石及纯度≥95％的电熔镁砂研磨、过筛，满足细度-200目≥95％的要求，分别单独堆放备用；将纯度≥90％的碳化硅研磨、过筛，满足细度-80目≥95％的要求，单独堆放备用；将单质镁含量≥75％的钝化镁粉研磨、过筛，满足细度-80目≥95％的要求，单独堆放备用。

按重量份数计，取8份玻璃粉、8份萤石粉、19.2份水泥熟料粉、11.8份白碱粉、38.2份钠长石粉、4.3份电熔镁砂粉以及7.5份碳化硅粉混合搅拌，烘干至水分＜0.15％，再加入3.0份钝化镁粉再次搅拌，混合均匀。

按质量百分数计，所得的保护渣中含有以下化学成分：19.2％的CaO，39.4％的SiO₂，8.8％的Al₂O₃，13.1％的Na₂O，4.08％的F^-，4.8％的MgO，1.18％的Fe₂O₃，6.8％的SiC以及2.6％的Mg，余量为不可避免的杂质。

该保护渣的物理指标二元碱度(CaO/SiO₂)为0.49，熔化温度为959℃，1300℃下的粘度为1.09Pa·s。

将该保护渣在国内某厂浇筑大型铸件上进行试验，试验渣型号XLG-1，共试验保护渣1T。试验过程中，首先将该型号保护渣铺在铸腔底部，铁水自铸腔底部流入，随着铁水的注入，保护渣能够快速熔化，形成液渣，随着浇铸的进行，渣面无过于剧烈反应造成的冒烟现象，符合环保管控要求；查看脱模后的铸件，表面光滑，无粘渣、粘模、缺块缺角现象，表面质量优良；经热处理、抛丸及加工后检测铸件，各部位组织结构晶粒细小均匀一致，无缩孔缩松等不良组织结构，达到理想机械性能要求。

实施例2

本实施例提供促球状石墨析出的球墨铸铁专用保护渣的制备方法以及各原料的纯度和细度均同实施例1，区别仅在于，原料的用量不同。

按重量份数计，本实施例所用的原料包括：7份玻璃粉、8份萤石粉、24份水泥熟料粉、10份白碱粉、39份钠长石粉、1.5份电熔镁砂粉、3.5份钝化镁粉以及7份碳化硅粉。

按质量百分数计，所得的保护渣中含有以下化学成分：22.1％的CaO，37.5％的SiO₂，8.58％的Al₂O₃，10.85％的Na₂O，3.89％的F^-，4.01％的MgO，0.8％的Fe₂O₃，6.8％的SiC以及3.2％的Mg，其余为不可避免的杂质。

该保护渣的物理指标二元碱度(CaO/SiO₂)为0.59，熔化温度为980℃，1300℃下的粘度为1.32Pa·s。

将该保护渣在国内某厂浇筑大型铸件上进行试验，试验渣型号XLG-2，共试验保护渣1T。试验过程中，首先将该型号保护渣铺在铸腔底部，铁水自铸腔底部流入，随着铁水的注入，保护渣能够快速熔化，形成液渣，随着浇铸的进行，渣面无过于剧烈反应造成的冒烟现象，符合环保管控要求；查看脱模后的铸件，表面光滑，无粘渣、粘模、缺块缺角现象，表面质量优良；经热处理、抛丸及加工后检测铸件，各部位组织结构晶粒细小均匀一致，无缩孔缩松等不良组织结构，达到理想机械性能要求。

实施例3

本实施例提供促球状石墨析出的球墨铸铁专用保护渣的制备方法以及各原料的纯度和细度均同实施例1，区别仅在于，原料的用量不同。

按重量份数计，本实施例所用的原料包括：8份玻璃粉、10份萤石粉、24份水泥熟料粉、9份白碱粉、36份钠长石粉、3.0份电熔镁砂粉、4份钝化镁粉以及6份碳化硅粉。

按质量百分数计，所得的保护渣中含有以下化学成分：22.45％的CaO，35.07％的SiO₂，8.64％的Al₂O₃，10.03％的Na₂O，2.98％的F^-，3.65％的MgO，1.21％的Fe₂O₃，5.8％的SiC以及2.74％的Mg，其余为不可避免的杂质。

该保护渣的物理指标二元碱度(CaO/SiO₂)为0.64，熔化温度为990℃，1300℃下的粘度为1.46Pa·s。

将该保护渣在国内某厂浇筑大型铸件上进行试验，试验渣型号XLG-3，共试验保护渣1T。试验过程中，首先将该型号保护渣铺在铸腔底部，铁水自铸腔底部流入，随着铁水的注入，保护渣能够快速熔化，形成液渣，随浇铸的进行，渣面无过于剧烈反应造成的冒烟现象，符合环保管控要求；查看脱模后的铸件，表面光滑，无粘渣、粘模、缺块缺角现象，表面质量优良；经热处理、抛丸及加工后检测铸件，各部位组织结构晶粒细小均匀一致，无缩孔缩松等不良组织结构，达到理想机械性能要求。

实施例4

本实施例提供促球状石墨析出的球墨铸铁专用保护渣的制备方法以及各原料的纯度和细度均同实施例1，区别仅在于，原料的用量不同。

按重量份数计，本实施例所用的原料包括：7份玻璃粉、8.4份萤石粉、23份水泥熟料粉、10份白碱粉、38份钠长石粉、1.5份电熔镁砂粉、3.5份钝化镁粉以及8.6份碳化硅粉。

按质量百分数计，所得的保护渣中含有以下化学成分：22.3％的CaO，37.8％的SiO₂，8.28％的Al₂O₃，10.85％的Na₂O，3.99％的F^-，4.01％的MgO，0.8％的Fe₂O₃，7.9％的SiC以及2.5％的Mg，其余为不可避免的杂质。

该保护渣的物理指标二元碱度(CaO/SiO₂)为0.59，熔化温度为972℃，1300℃下的粘度为1.22Pa·s。

将该保护渣在国内某厂浇筑大型铸件上进行试验，试验渣型号XLG-4，共试验保护渣1T。试验过程中，首先将该型号保护渣铺在铸腔底部，铁水自铸腔底部流入，随着铁水的注入，保护渣能够快速熔化，形成液渣，随着浇铸的进行，渣面剧烈反应造成冒烟现象，不符合环保管控要求；查看脱模后的铸件，表面基本光滑，无粘模、缺块缺角现象，但有轻微的粘渣现象，轻轻一铲，粘渣脱落，表面质量符合要求；经热处理、抛丸及加工后检测铸件，各部位组织结构晶粒细小均匀一致，无缩孔缩松等不良组织结构，达到理想机械性能要求。

实施例5

本实施例提供促球状石墨析出的球墨铸铁专用保护渣的制备方法以及各原料的纯度和细度均同实施例1，区别仅在于，原料的用量不同。

按重量份数计，本实施例所用的原料包括：7份玻璃粉、8.4份萤石粉、22.2份水泥熟料粉、10.8份白碱粉、39份钠长石粉、4.0份电熔镁砂粉、3.5份钝化镁粉以及5.1份碳化硅粉。

按质量百分数计，所得的保护渣中含有以下化学成分：23.3％的CaO，38.8％的SiO₂，8.98％的Al₂O₃，10.85％的Na₂O，3.69％的F^-，4.01％的MgO，0.8％的Fe₂O₃，4.59％的SiC以及2.52％的Mg，其余为不可避免的杂质。

该保护渣的物理指标二元碱度(CaO/SiO₂)为0.60，熔化温度为962℃，1300℃下的粘度为1.31Pa·s。

将该保护渣在国内某厂浇筑大型铸件上进行试验，试验渣型号XLG-5，共试验保护渣1T。试验过程中，首先将该型号保护渣铺在铸腔底部，铁水自铸腔底部流入，随着铁水的注入，保护渣能够熔化，形成液渣，随着浇铸的进行，渣面整体平稳，无冒烟现象，但有轻微结团现象，符合环保管控要求；查看脱模后的铸件，表面基本光滑，有轻微粘模现象，经处理，表面质量符合要求；经热处理、抛丸及加工后检测铸件，各部位组织结构晶粒细小均匀一致，无缩孔缩松等不良组织结构，达到理想机械性能要求。

实施例6

本实施例提供促球状石墨析出的球墨铸铁专用保护渣的制备方法以及各原料的纯度和细度均同实施例1，区别仅在于，原料的用量不同。

按重量份数计，本实施例所用的原料包括：8.2份玻璃粉、8.9份萤石粉、24份水泥熟料粉、9.5份白碱粉、38.5份钠长石粉、2.5份电熔镁砂粉、1.4份钝化镁粉以及7份碳化硅粉。

按质量百分数计，所得的保护渣中含有以下化学成分：23.6％的CaO，38.8％的SiO₂，8.28％的Al₂O₃，10.05％的Na₂O，3.89％的F^-，4.01％的MgO，0.8％的Fe₂O₃，6.4％的SiC以及1.1％的Mg，其余为不可避免的杂质。

该保护渣的物理指标二元碱度(CaO/SiO₂)为0.61，熔化温度为985℃，1300℃下的粘度为1.22Pa·s。

将该保护渣在国内某厂浇筑大型铸件上进行试验，试验渣型号XLG-6，共试验保护渣1T。试验过程中，首先将该型号保护渣铺在铸腔底部，铁水自铸腔底部流入，随着铁水的注入，保护渣能够快速熔化，形成液渣，随着浇铸的进行，渣面无过于剧烈反应造成的冒烟现象，符合环保管控要求；查看脱模后的铸件，表面光滑，无粘渣、粘模、缺块缺角现象，表面质量优良；经热处理、抛丸及加工后检测铸件，部件组织结构基本晶粒均匀，无缩孔缩松等不良组织结构，但铸件上部个别部位存在组织球化不良，有蠕虫状石墨存在，经判定达到机械性能基本达到要求。

实施例7

本实施例提供促球状石墨析出的球墨铸铁专用保护渣的制备方法以及各原料的纯度和细度均同实施例1，区别仅在于，原料的用量不同。

按重量份数计，本实施例所用的原料包括：7.7份玻璃粉、8.8份萤石粉、22.5份水泥熟料粉、9份白碱粉、38.5份钠长石粉、1.5份电熔镁砂粉、5份钝化镁粉以及7份碳化硅粉。

按质量百分数计，所得的保护渣中含有以下化学成分：21.7％的CaO，36.5％的SiO₂，8.08％的Al₂O₃，10.45％的Na₂O，3.29％的F^-，4.01％的MgO，0.8％的Fe₂O₃，6.8％的SiC以及3.9％的Mg，其余为不可避免的杂质。

该保护渣的物理指标二元碱度(CaO/SiO₂)为0.59，熔化温度为989℃，1300℃下的粘度为1.36Pa·s。

将该保护渣在国内某厂浇筑大型铸件上进行试验，试验渣型号XLG-7，共试验保护渣1T。试验过程中，首先将该型号保护渣铺在铸腔底部，铁水自铸腔底部流入，随着铁水的注入，保护渣能够快速熔化，形成液渣，随着浇铸的进行，渣面剧烈反应造成的冒烟现象，不符合环保管控要求；查看脱模后的铸件，表面基本光滑，无粘渣、粘模、缺块缺角现象，但铸件封顶部位存在夹渣现象；经热处理、抛丸及加工后检测铸件，各部位组织结构晶粒细小均匀一致，无缩孔缩松等不良组织结构，达到理想机械性能要求。

由上述实施例1-7可以看出，本申请提供的促球状石墨析出的球墨铸铁专用保护渣适用于球墨铸铁件浇铸生产，其原材料选择及性能指标设计合理，渣面熔化反应正常，无黑烟冒起，符合环保要求；出模铸件表面光滑无缺陷减少修复量；铸件组织结构细致均一，无缩孔缩松组织，满足机械性能要求。

综上所述，本申请提供的保护渣能够在球墨铸铁浇铸过程起到良好的润滑和控制传热作用，且由于熔渣中添加微量的促球状石墨析出的元素，可显著提高铸件表面及皮下质量，得到品质均一的球墨铸铁产品，降低热处理、抛丸清理或机加工时的工作量及严重时的报废损失，降低生产成本。相应地制备方法简单，易操作。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种球墨铸铁专用保护渣，其特征在于，按质量百分数计，所述球墨铸铁专用保护渣的化学成分包括：19.2-23.6%的CaO、35.07-39.4%的SiO₂、8.28-8.98%的Al₂O₃、10.03-13.1%的Na₂O、2.98-4.08%的F^-、3.65-4.8%的MgO、0.8-1.21%的Fe₂O₃、4.59-7.9%的SiC以及1.1-3.2%的Mg，余量为不可避免的杂质；

所述球墨铸铁专用保护渣的二元碱度为0.49-0.64；所述球墨铸铁专用保护渣的熔点为959-990℃；所述球墨铸铁专用保护渣在1300℃的粘度为1.09-1.46Pa·s；

所述球墨铸铁专用保护渣的原料包括玻璃、萤石、水泥熟料、白碱、钠长石、电熔镁砂、钝化镁粉和碳化硅粉；

所述碳化硅粉中SiC的含量≥90wt%；或，所述碳化硅粉过80目筛后的筛下物的量不低于所述碳化硅粉总量的95wt%；

所述钝化镁粉中单质镁含量≥75wt%；或，所述钝化镁粉过80目筛后的筛下物的量不低于所述钝化镁粉总量的95wt%；

所述电熔镁砂的纯度≥95%；或，所述电熔镁砂过200目筛后的筛下物的量不低于所述电熔镁砂总量的95wt%。

2.根据权利要求1所述的球墨铸铁专用保护渣，其特征在于，所述化学成分包括：19.2-22.45%的CaO、35.07-39.4%的SiO₂、8.58-8.8%的Al₂O₃、10.03-13.1%的Na₂O、2.98-3.89%的F^-、3.65-4.01%的MgO、0.8-1.21%的Fe₂O₃、5.8-7.8%的SiC以及2.74-3.2%的Mg，余量为不可避免的杂质。

3.根据权利要求1或2所述的球墨铸铁专用保护渣，其特征在于，所述玻璃、所述萤石、所述水泥熟料、所述白碱以及所述钠长石中任意一种过200目筛后的筛下物的量均对应不低于所述玻璃总量、所述萤石总量、所述水泥熟料总量、所述白碱总量或所述钠长石总量的95wt%。

4.如权利要求1-3任一项所述的球墨铸铁专用保护渣的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将提供所述化学成分的各原料混合。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，先将除钝化镁粉以外的其余原料混合，烘干至水分含量＜0.15wt%，随后再与钝化镁粉混合。

6.如权利要求1-3任一项所述的球墨铸铁专用保护渣的应用，其特征在于，所述球墨铸铁专用保护渣用作球墨铸铁件浇铸过程中的保护渣。