CN1189271C - 球墨铸铁型内孕育块及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属材料及工艺，涉及球墨铸铁型内孕育块及其生产工艺。该球墨铸铁型内孕育块，主要原材料为硅铁，同时加入稀土及低熔点元素，其特征在于：所述组分的重量百分比为：Si占55～70%；RE占0.5～5%；低熔点元素占2～10%；其余为铁。其生产工艺为：A、采用中频感应电炉熔炼，将物料按相应的比例称重并顺序加入进行熔炼，熔炼温度在1600～1650℃；B、采用湿型粘土砂叠箱立浇造型；C、用珍珠岩挡渣，快浇；D、浇注完后，待孕育块冷却到300～500℃后，打箱清理孕育块，进行表面喷丸(砂)处理。该孕育块熔点低，致密度低，孕育均匀，可以不用热处理直接生产铸态铁素体球铁件，适用于铸态铁素体球铁生产。

Description

球墨铸铁型内孕育块及其生产工艺

技术领域

本发明属于金属材料及工艺，涉及球墨铸铁型内孕育块及其生产工艺。

背景技术

孕育处理技术在铸铁生产中的重要性早已被人们所认识，它已经成为生产优质铸铁件的重要环节，也是生产薄壁、复杂、高强度铸铁及改善铸件加工性能的有效措施。孕育剂的作用具有时效性，即孕育效果随着时间的延长而减弱，因此孕育剂加入铁液的时间越接近铁液凝固的时间，其效果就越好，通常采用的孕育技术为随流孕育和型内孕育。型内孕育属于瞬时孕育，由于其效果好、操作简便、适合于流水线生产而广泛应用。型内孕育时，孕育剂是以孕育块的形式方在铸型内，在浇注时随铁水的流入而逐渐熔化，溶解在铁水中起到孕育作用。型内孕育工艺所使用的孕育块，有粘结成型、粉末冶金成型和铸造成型三大类，各种成型工艺各有优缺点。

粘结成型的孕育块采用颗粒状的孕育剂，具有成型工艺简单的优点。在成型过程中多采用有机粘结剂，如石蜡、聚乙烯醇(PVA)、硬脂酸等，实验证明，在浇注过程中，有机粘结剂或分解汽化，使孕育块强度降低，容易在铁水的冲刷作用下溃散，造成溶解不均匀，产生“亮点”缺陷；或在孕育剂颗粒表面形成碳化层，阻碍金属液与孕育块的反应，造成不孕育。有的采用无机粘结剂，如水玻璃，在成型过程中，水玻璃易与硅铁颗粒反应，形成化合物层，阻碍先充型的铁水与孕育剂的反应，造成孕育滞后。

普通铸造孕育块是硅铁液经过高温熔炼和凝固过程形成的，组织致密，其优点是便于调整孕育块的化学成分，适合不同孕育生产的要求。但在成型过程中，在孕育块的表面容易形成一层致密的氧化层。在孕育过程中，氧化层阻碍了金属液与内部的硅铁发生反应，造成先充型的金属液得不到孕育，造成孕育滞后；而当氧化层破坏后，内部新鲜致密的硅铁表面与金属液反应速度较快，使金属液的孕育程度增大，当浇注时间较长的情况下，后续的金属液可能由于孕育块已溶解完毕而造成孕育不足，从而使铸件不同浇注时间充型的金属液孕育不均匀。

粉末冶金成型的孕育块具有良好的孕育效果，但成本较高，在生产中应用较少。

为了保证孕育的均匀性，满足生产的需要，必须合理设计孕育块的化学成分，降低致密度，表面无氧化膜。

发明内容

本发明为了解决现有的孕育块熔点高、致密度高、孕育不均匀或是不孕育的问题，提出一种用于铸态铁素体球铁生产的溶解均匀的孕育块及其制造方法。

一种球墨铸铁型内孕育块，主要原材料为硅铁，同时加入稀土及低熔点元素，其特征在于：所述组分的重量百分比为：Si占55～70％；RE占0.5～5％；低熔点元素占2～10％；其余为铁。其生产工艺为：A、采用中频感应电炉熔炼，将物料按相应的比例称重并顺序加入进行熔炼，熔炼温度在1600～1650℃；B、采用湿型粘土砂叠箱立浇造型；C、用珍珠岩挡渣，快浇；D、浇注完后，待孕育块冷却到300～500℃后，打箱清理孕育块，进行表面喷丸(砂)处理。

本发明合理设计孕育块化学成分，在孕育块中加入稀土、镁、铝等元素，降低了孕育块的熔点，有利于孕育块与铁水的反应，并在孕育过程中防止球化衰退；采用砂型砂叠箱造型，既满足批量生产的要求，而且降低孕育块的致密度，使孕育块在反应过程中逐层溶解，孕育均匀；采用喷丸处理，除去孕育块表面的高温氧化膜，减少了铁水与孕育块接触反应时间，保证先充型的铁水得到充分孕育；适用于铸态铁素体球铁生产，可以直接生产铸态铁素体球铁件，而不用热处理。

附图说明

图1为应用本发明制作的孕育块生产铸件的金相组织照片。

具体实施方式

本发明的球墨铸铁型内孕育块，主要原材料为硅铁，同时加入稀土及低熔点元素，其中各组分的重量百分比为：Si占55～70％；RE占0.5～5％；低熔点元素占2～10％；其余为铁。由于通常采用的孕育剂的主要原材料为硅铁，其熔点在1310～1330℃，而工业生产中铁水的浇注温度一般在1330～1380℃，这样由于硅铁的熔点较高而不利于硅铁熔化，从而影响孕育效果。降低硅铁合金的熔点是保证孕育均匀的一个重要措施。在硅铁的基础上，加入稀土和低熔点元素到孕育剂中可以降低硅铁合金的熔点，有利于孕育剂的熔化，其中低熔点元素包括镁、铝等元素。在低熔点元素选用镁、铝时的具体成分如下(重量百分数)：Si为55～70％；Al为1.5～5％；RE为0.5～5％；Mg为0.5～5％；其余为铁。

按上述配比，采用铸造成型工艺，并按照以下工艺步骤进行：

A、熔炼：采用中频感应电炉熔炼，将物料按相应的比例称重并顺序加入进行熔炼，熔炼温度在1600～1650℃。

原材料：

75硅铁-----按GB2277-87要求

稀土镁硅铁------含43.2％Si，5～18％RE，7～19％Mg，2％Ca，其余为铁

工业纯铝------工业纯

生铁------按GB 718-82要求，选用T10生铁

将75硅铁、稀土镁硅铁、工业纯铝、生铁按100∶8～12∶2～6∶0.5～3的比例加入，物料加入顺序：先加入75硅铁进行熔炼，在75硅铁完全熔化后加入稀土镁硅铁加热熔化后再加入工业铝和生铁调整成分。

在物料熔化后，要注意将熔渣扒净。

B、造型：采用湿型粘土砂叠箱立浇造型，这样由于砂型强度较低，并且砂型中含有水分，在金属液充型、凝固过程中，砂型中的水分在高温下汽化分解，进入到金属液中，使孕育块中气孔增多，致密度降低，增加硅铁表面，在与铁水反应时不至于非常剧烈，从而保证溶解过程均匀性。

C、浇注：由于硅铁液的流动性较差，在浇注时应采用快浇，以保证金属液充型完整，同时避免金属与空气的接触，以减少氧化。在浇注过程中采用珍珠岩挡渣，阻止包内硅铁液表面的氧化物进入型腔。

D、清理：浇注完后，待孕育块冷却到300～500℃后，打箱清理孕育块。然后将清理出的孕育块进行表面喷丸(砂)处理，通过表面喷丸，孕育块表面的致密的高温氧化膜被除去，这样在型内孕育过程中，铁水不需要破坏孕育块表面的氧化膜就可以直接与硅铁反应，缩短了孕育块与铁水接触反应时间，保证先充型的铁水得到充分孕育。

下面结合具体实施例来说明本发明：

零件为钢板弹簧支架：要求铁素体的含量不小于85％，其化学成分为：C为3.6～3.8％，Si为2.4～2.6％，Mn＜0.3％，S、P＜0.05％。

采用随流孕育，铸件需要进行热处理才能达到设计要求，但废品率较高。

采用3吨冲天炉熔炼铁水，出炉温度1460～1480℃，采用250公斤浇包，进行冲入法包内球化，使用稀土镁球化剂(Mg：5～8％，RE：3～5％，Si：40.3％)，球化剂加入量占铁水重量的1.7％；采用二次孕育工艺，在转包时加入占铁水重量的0.3％的75硅铁孕育，浇注时采用本发明的孕育块进行型内孕育，孕育块重量为70克，占铸型铁水重量的0.125％，孕育块的化学成分为(重量百分数)：55～70％的Si，1.5～5％的Al，0.5～5％的RE，0.5～5％的Mg，其余为铁。浇注时间为8～12秒，共计浇注了17000箱铸件，均无白口，铸件硬度小于HB200，铸态铁素体含量大于85％，金相组织照片如图1。在生产工艺中减少了热处理工序。

Claims (6)

1、一种球墨铸铁型内孕育块，主要原材料为硅铁，同时加入稀土及低熔点元素，其特征在于：所述组分的重量百分比为：Si占55～70％；RE占0.5～5％；低熔点元素占2～10％；其余为铁。

2、如权利要求1所述的球墨铸铁型内孕育块，其特征在于：所述低熔点元素包括镁、铝等元素。

3、如权利要求2所述的球墨铸铁型内孕育块，其特征在于：所述低熔点元素为镁、铝时各组分重量百分比为：Si为55～70％；Al为1.5～5％；RE为0.5～5％；Mg为0.5～5％；其余为铁。

4、一种生产如权利要求1所述的球墨铸铁型内孕育块的工艺为：

A、采用中频感应电炉熔炼，将物料按相应的比例称重并顺序加入进行熔炼，熔炼温度在1600～1650℃；

B、采用湿型粘土砂叠箱立浇造型；

C、用珍珠岩挡渣，快浇；

D、浇注完后，待孕育块冷却到300～500℃后，打箱清理孕育块，进行表面喷丸或喷砂处理。

5、如权利要求4所述的生产如权利要求1所述球墨铸铁型内孕育块的工艺，其特征在于：所述物料的比例为75硅铁、稀土镁硅铁、工业纯铝、生铁按100∶8～12∶2～6∶0.5～3的比例加入。

6、如权利要求4所述的生产如权利要求1所述球墨铸铁型内孕育块的工艺，其特征在于：所述物料加入顺序是先加入75硅铁进行熔炼，在75硅铁完全熔化后加入稀土镁硅铁加热熔化后再加入工业铝和生铁调整成分。

Images