CN1687464A

CN1687464A - 钇基重稀土镁复合球化剂

Info

Publication number: CN1687464A
Application number: CN 200510018502
Authority: CN
Inventors: 杨清
Original assignee: LONGYI HEAVY RARE-EARTH MATERIAL Co Ltd LONGNAN COUNTY
Current assignee: LONGYI HEAVY RARE-EARTH MATERIAL Co Ltd LONGNAN COUNTY
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2005-10-26

Abstract

一种钇基重稀土镁复合球化剂，其组份为(按重量百分比)：Mg 4.5－10％、Re 0.5－10％、Ca 0.5－5％、Ba 0－5％、Si 35－55％、Bi 0－1.0％、Sb 0－5％，其余为铁及少量杂质元素。本发明的钇基重稀土镁复合球化剂采用熔配法生产，球化剂形状为不规则块状，使用粒度为3－100mm，密度为3.5－5.5，熔点范围为1000－1350℃。通过多年的研究和应用实践证明，它完全能够解决各种不同条件下生产厚大断面球墨铸铁过程中出现的球化衰退、石墨畸变等问题，并提高了厚大断面球铁的本体性能，彻底解决球铁组织性能不均一的“三明治”现象。

Description

钇基重稀土镁复合球化剂

技本领域

本发明涉及球化剂，尤其是一种主要用于断面厚度大于100mm的厚大断面球铁件，同时也适用于普通中小球墨铸铁件生产用的钇基重稀土镁复合球化剂。

技术背景

当前，国际国内对高性能、高质量厚大断面大型球铁件需求量剧增，客户对球铁质量的验收标准也发生了根本变化，化学成份仅供参考，不作验收依据，而力学性能和球化级别则要求附铸试块或连体试块检测，有的用户则要求解剖本体及心部检测并作验收依据。基于球墨铸铁的形成特点以及以下几个方面的原因，采用普通球化剂生产厚大断面球墨铸铁件，要得到组织均一、铸件本体球化良好的高质量厚大断面球墨铸铁则相当困难。第一、厚大断面球铁件不仅重量大(从几吨到几十吨甚至上百吨)，而且壁厚也都在100mm以上，铸造时的热容量大，冷却缓慢，其心部或热节处的凝固时间短则几十分钟上，长的达数十小时，使铸件中心尤其厚壁中心或热节处出现石墨畸变，形成各种非球状石墨，造成球化衰退，形成组织性能“三明治”现象。同时由于凝固时溶质元素的再分配，还会出现成份偏析，晶间碳化物增多，造成球铁性能的低下；第二、熔炼设备仍有大量冲天炉，铁液温度不稳定，杂质含量高，球化衰退快；第三、生产球铁的原料来源杂，球化干扰元素含量高，质量控制不稳定，同样易导致球化衰退；第四、大批量流水线生产中小铸件，电炉保温、浇注时间长、球化衰退快，无法得到质量稳定、性能组织均一的球墨铸铁。

发明内容

本发明的目的就是提供一种钇基重稀土镁复合球化剂，它能够解决各种不同条件下生产厚大断面球墨铸铁过程中出现的球化衰退、石墨畸变等问题，提高厚大断面球铁的本体性能，彻底解决球铁组织性能不均的“三明治”现象。

本发明的钇基重稀土镁复合球化剂，其组份为(按重量百分比)：Mg 4.5-10％、RE 0.5-10％、Ca 0.5-5％、Ba 0-5％、Si 35-55％、Bi 0-1.0％、Sb0-5％，其余为铁及少量杂质元素，其中RE的组份为Y 15-100％、La 0-80％、Ce 0-80％、Pr 0-80％、Nd 0-50％、Sm 0-80％、Eu 0-2％、Gd 0-80％、Dy0-15％、Tb 0-3％、Ho 0-5％、Er 0-8％、Tm 0-2％、Yb 0-8％、Lu 0-2％。

本发明的钇基重稀土镁复合球化剂采用熔配法生产，球化剂形状为不规则块状，使用粒度为3-100mm，密度为3.5-5.5，熔点范围为1000-1350℃。

本发明的钇基重稀土镁复合球化剂中，镁的配比仍保证它是主要球化元素，而钇稀土则起辅助球化作用，它主要起深度脱氧、脱硫作用，保证抵消反球化杂质元素的干扰作用，有利于铸铁的结晶，促进铸铁中形成大量细小石墨球的细晶粒组织，从而增加单位体积球墨铸铁中的石墨球数，减少球墨铸铁形成缩孔和夹杂渣缺陷的隐患，降低保证石墨球化所必须的最低残余镁量，增加铁液保持球化效果的时间(抗球化衰退、石墨畸变能力)。加钡是为了发挥稀土、镁、钙、钡等元素间的协调作用，降低稀土和镁的含量，使球化效果更好，钡作为石墨化元素与镁一起可降低镁在高温下的蒸汽压，提高镁的吸收率，增加单位体积球墨铸铁的石墨球数，强化孕育(二次化石墨化变质处理)的效果，以及抑制碳化物的形成。加钙主要是它与镁、钡同属II A族元素，有强烈的促进石墨化作用，同时，Ca与Mg可形成Mg₂Ca金属间化物使镁分解延缓，控制球化剂在铁液中的吸收与反应速度。

本发明的钇基重稀土镁复合球化剂具有以下特征：抗球化衰退能力及抗石墨畸变能力强，对于厚大断面球墨铸铁件共晶凝固时间在3小时间以上的实体中心部位球化良好；球化剂中的钇能与铁液中的磷形成高熔点夹杂物，使磷共晶减少并弥散，提高了球铁的强度和延伸率；钇基重稀土断面敏感性小，在铁液中有较大的浓度范围而不至于产生白口；球化剂中钇的沸点为3038℃，加入到铁液中产生的蒸汽压小，仅为0.001大气压，在铁液中保持的时间长；钇的熔点较高加入到铁液中后反应平稳，工艺简单，火光、烟尘、飞溅较少；钇可过量加入，碳当量和冷却速度适当时，比正常量可高3.5倍，高碳孕育良好时，稀土量过高不出现渗碳体；钇基重稀土复合球化剂对球化铁液具有很好的球化作用，球化能力强，球数多，石墨球园整度好；钇基重稀土复合球化剂具有较强的脱硫、除气净化铁液能力，并且钇的脱硫产物无回硫现象；抗球化干扰能力强，适用原料范围广，加入量范围较宽，处理作业方便。

本发明的钇基重稀土镁复合球化剂是根据国内外生产厚大断面球墨铸铁的实际情况，利用江西富产的钇基重稀土、富钇稀土、氧化钇和国内其它类稀土，结合现代球化剂的发展方向研制而成，通过多年的研究和应用实践证明，它完全能够解决各种不同条件下生产厚大断面球墨铸铁过程中出现的球化衰退、石墨畸变等问题，并提高了厚大断面球铁的本体性能，彻底解决球铁组织性能不均一的“三明治”现象。

具体实施方式

实施例1：

1：试验材料：

(1)、球化剂：钇基重稀土镁复合球化剂，其组份为(按重量百分比)：RE 2.8％、Mg 7％、Si 44％、Ca 2％、Ba 1％、Bi 0.05％、Fe余量。其中RE的组份是(按重量百分比)：Y 40.83％、La 18.98％、Ce 25.37％、Pr 1.75％、Nd 4.6％、Sm 0.36％、Eu 0.02％、 Gd 0.28％、Tb 0.02％、Dy 0.28％、 Ho 2.19％、Er 2.98％、Tm 0.42％、Yb 1.71％、Lu 0.21％。

(2)、生铁：安阳生铁，化学成份为：C 4.06％、Si 1.32％、Mn 0.33％、P0.07％、S 0.04％。

(3)、孕育剂：青海山川硅铁，牌号为FeSi75A11.5-A。

2：试验内容

(1)、球铁牌号：QT450-10；基体组织为：铁素体+珠光体。

(2)、球化剂加入量：1.5％；孕育剂加入量：1.0％；球化处理温度1450-1500℃；球化处理采用堤坝式冲入法，球化剂加到堤坝内，孕育剂加到球化剂上，球化处理后取20Kg球铁液放入保温炉内保温。

(3)、铁液保温温度：1250-1300℃；铁液保温时间间隔为：0min、30min、60min、90min、120min、150min、180min，每段保温点取样浇注φ20mm的金相试棒，用金相显微镜和电子显微镜分析金相试棒的石墨形态，选择保温0min、150min铁液浇注Y形单铸试块测试力学性能。

3：试验结果

(1)、球化效果

0min(球化后)：球化等级2级，石墨球数多、细小，大小6-7级

30min：球化等级2级，大小6级。

60min：球化等级2级，大小6级。

90min：球化等级3级，大小6级。

120min：球化等级2-3级，大小6级。

150min：球化等级3级，大小6级。

180min：球化等级2级，大小6级，石墨球园整度较好，但石墨球数较0min试样少些。

(2)、力学性能

0min：抗拉强度488N/mm²延伸率12％

150min：抗拉强度495N/mm²延伸率14％

实施例2：

钇基重稀土镁复合球化剂，钇基重稀土镁复合球化剂，其组份为(按重量百分比)：RE 2.8％、Mg 7％、Si 44％、Ca 2％、Ba 2％、Bi 0.05％、Fe余量。其中RE的组份是(按重量百分比)：Y 44.94％、La 17.48％、Ce 23.17％、Pr 1.55％、Nd 4.5％、Sm 0.44％、Eu 0.02％、Gd 0.28％、Tb 0.02％、Dy 0.28％、Ho 2.09％、Er 2.88％、Tm 0.42％、Yb 1.71％、Lu 0.2

宁夏长城须畸铸造有限公司在开发国际市场过程中采用本发明钇基重稀土镁复合球化剂已成功生产了大型燃汽轮机壳体(最大断面450mm)，目前已成为大型燃汽轮机壳体铸件的合格供应商。

(1)、验收规范(顾客规范要求)：A395(ASTM标准)，即铁素体球墨铸铁，并必须有连体试块供顾客验证，即б_b＞418N/mm²、σ_0.2＞275N/mm²、δ＞18％、HB140-180、基体铁素体＞90％；铸件要进行100％尺寸检验；外观检查，和磁粉(MT)、超声波(UT)及100％射线透照(RT)无损检验，每件RT供货规范为E186(ASTM标准)。

(2)、分析结果

A：基体全为铁素体，球化等级为ASTM I-II级。

B：部份连体试块的化学成分机械性能

零件号 C Si б_b(N/mm²) σ_0.2(N/mm²) δ％

29634 3.2 2.36 475 280 18

29638 3.22 2.41 460 280 23

30236 3.22 2.37 487 299 19

29682 3.19 2.62 445 290 22

27634 3.12 2.67 444 300 25

实施例3：

钇基重稀土镁复合球化剂，其组份为(按重量百分比)：RE 3.2％、Mg 8％、Si 44％、Ca 1.5％、Ba 1.5％、Bi 0.05％、Fe余量。其中RE的组份是(按重量百分比)：Y 58.5％、La 2.34％、Ce 0.63％、Pr 1.21％、Nd 5.23％、Sm 4.22％、Eu 0.3％、 Gd 5.58％、Tb 1.47％、Dy 8.32％、Ho 1.62％、Er 4.89％、Tm 0.7％、Yb 4.29％、Lu 0.7％。

高炉冷却壁是高炉炉体部份重要的部件，材质牌号为QT400-18，断面厚大(590mm)，力学性能要求高，特别是铸件中心部位的延伸率必须大于8％、抗拉强度大于360N/mm²，否则即为废品。首钢机械制造公司原使用轻稀土镁球化剂，解剖铸件实体中心总部位，石墨己经不成球，发生畸变，衰退成了片状，延伸率只有1.5％，有时为零。自采用本发明的钇基重稀土镁复合球化剂，通过模拟试验和实体解剖试验，铸件中心部位铸态性能达到并超过了要求。

铸件编号、部位	实体解剖套料中心部位						备注
	实体解剖套料中心部位							机械性能			金相
	N/mm²	δ％	HB	石墨等级	球化级	组织F+P		机械性能			金相
	N/mm²	δ％	HB	石墨等级	球化级	组织F+P		2^#炉冷却壁7-24^#	375	1.5	179175	片状	未成球	F+分布不均的P	用铈轻稀土镁球化剂
1^#炉冷却壁7-18	395	17	144142	6	3	80F+20P	用钇基重稀土镁球化剂	2^#炉冷却壁7-24^#	375	1.5	179175	片状	未成球	F+分布不均的P	用铈轻稀土镁球化剂

Claims

1、一种钇基重稀土镁复合球化剂，其特征在于：该球化剂的组份为(按重量百分比)：Mg 4.5-10％、RE 0.5-10％、Ca 0.5-5％、Ba 0-5％、Si 35-55％、Bi 0-1.0％、Sb 0-5％，其余为铁及少量杂质元素。

2、根据权利要求1所述的钇基重稀土镁复合球化剂，其特征在于：所述的RE的组份为(按重量百分比)：Y 15-100％、La 0-80％、Ce 0-80％、Pr 0-80％、Nd 0-50％、Sm 0-80％、Eu 0-2％、Gd 0-80％、Dy 0-15％、Tb 0-3％、Ho 0-5％、Er 0-8％、Tm 0-2％、Yb 0-8％、Lu 0-2％。

3、根据权利要求1所述的钇基重稀土镁复合球化剂，其特征在于：该球化剂形状为不规则块状，使用粒度为3-100mm，密度为3.5-5.5，熔点范围为1000-1350℃。