高效孕育劑及其制備方法和在球墨鑄鐵的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了高效孕育劑及其制備方法和在球墨鑄鐵的應(yīng)用，所述高效孕育劑由以下重量份的物質(zhì)組成：Si 58?72％、Zr 0.8?3.2％、Nb1.2?2.5％、Ca 2.8?5.5％、Ba 1.85?3.58％、Mg≤0.15％、Al≤0.2％、Mn≤0.26％、S≤0.02％、P≤0.05％，余量為鐵，本發(fā)明的本發(fā)明提供的高效孕育劑，它的孕育效果好，增加球墨的數(shù)量和密度，不僅可以有效促進(jìn)石墨形核，減少白口傾向，降低球墨尺寸，還能使孕育后鑄鐵的成分均勻性好，熔點(diǎn)、力度、性能均有大幅度提升，提高鐵素體的伸長率和沖擊韌性。
【專利說明】
局效孕育劑及其制備方法和在球墨鑄鐵的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及球墨鑄鐵孕育劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高效孕育劑及其制備方法和在球墨鑄鐵的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]球墨鑄鐵是一種重要的工程材料，由于球墨鑄鐵的力學(xué)性能性能接近于鋼，不少鑄鋼件及鍛鋼件為球墨鑄鐵所代替，因此，球墨鑄鐵在工業(yè)上獲得了廣泛的應(yīng)用。要想達(dá)到良好的力學(xué)性能，可以采用以下方法:熱處理、合金化、孕育處理。其中孕育處理是比較簡便而又經(jīng)濟(jì)、行之有效的方法，它不僅促進(jìn)石墨化，防止自由滲碳體和白口出現(xiàn)，而且有助于球化，使石墨變得更細(xì)小，更圓整，分布更加均勻，從而提高球鐵件的綜合力學(xué)性能。其作用就在于改變鑄鐵共晶結(jié)晶的凝固條件，達(dá)到消除白口、促進(jìn)石墨化、細(xì)化晶粒、提高組織均勻性，從而改善鑄鐵的力學(xué)性能和加工性制。
[0003]鑄鐵的孕育劑有碳基和娃基兩類，碳基孕育劑具有石墨化能力強(qiáng)、發(fā)退慢等優(yōu)點(diǎn)，但它的熔點(diǎn)高，要在1450°C以上處理，生產(chǎn)上使用有困難，因此目前主要用硅鐵作為基本的孕育劑，生產(chǎn)中普遍應(yīng)用的是75SiFe，但其孕育效果較差，為消除自由滲碳體，需要加入量較大，為控制終硅量，則必須降低原鐵水的硅量，這給回爐料的應(yīng)用及配料帶來了一定難度，于是嚴(yán)重制約了生產(chǎn)過程中對回爐料的利用率，造成回爐料大量積壓，給工業(yè)生產(chǎn)造成很大的浪費(fèi)；另外，75SiFe的孕育衰退速度較快，厚大件或同一鑄件厚大部分易因冷速慢、凝固時(shí)間長而使石墨球粗大、畸變，甚至形成蠕墨或碎塊狀石墨，從而顯著降低力學(xué)性能。
[0004]為了強(qiáng)化孕育效果，生產(chǎn)中常在孕育劑中添加少量的鋁、鈣、鍶、鋇、稀土等元素，來增強(qiáng)孕育劑的孕育效果，這樣往往會產(chǎn)生意想不到的效果，現(xiàn)有技術(shù)中已有報(bào)道，如中國發(fā)明專利(公開號:CN101704070A)涉及一種鐵硅鑭孕育劑。該孕育劑由70-75%的S1、1.0-2.0%的Ca、l.0-l.5%的Ba、0.7-l.3%的Al、0.5-l.3%的La、余量為Fe組成。在該發(fā)明中，加入了少量La元素，La元素屬于動力過冷元素，用來脫氧去硫消除S、0在石墨球螺旋生長位錯(cuò)口的封堵作用，促進(jìn)石墨球生長。S、0的含量過高或過低，都將使得鑄鐵組織白口化，但是，硫化物、氧化物都是石墨球形核時(shí)的基底物質(zhì)，尤其是硫化物熱力學(xué)穩(wěn)定性越高，其孕育作用就越大，所以硫是促使孕育反應(yīng)順利進(jìn)行的不可或缺的成分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高效孕育劑，它的孕育效果好，不僅可以有效促進(jìn)石墨形核，減少白口傾向，增加球墨的數(shù)量和密度，講笑球墨尺寸，還能使孕育后鑄鐵的成分均勻性好，熔點(diǎn)、力度、性能均有大幅度提升，提高鐵素體的伸長率和沖擊韌性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0007]—種高效孕育劑，由以下重量份的物質(zhì)組成:Si 58-72%,Zr 0.8-3.2%,Nb 1.2-2.5%、Ca 2.8-5.5%、Ba 1.85-3.58%、Mg彡0.15%、A1彡0.2%、Mn彡0.26%、S彡0.02%、P<0.05%，余量為鐵。
[0008]優(yōu)選的，所述高效孕育劑，由以下重量份的物質(zhì)組成:Si60-65%,Zr 1.5-2.8%,Nb 1.8-2.2%、Ca 3.8_5.0%、Ba 2.25-2.68%、Mg彡0.15%、A1 彡0.2%、Mn彡0.26%、S彡
0.02%、P彡0.05%，余量為鐵。
[0009]—種高效孕育劑的制備方法，包括以下步驟:
[0010](1)按質(zhì)量比稱取3丨、2^恥丄&、8&、1%^1、111，放入電爐中，通入氬氣排除空氣，然后加熱至1480-15300C，恪煉8-15min后，得到合金溶液，然后加入碳酸氫氨，攪拌均勻后，冷卻至室溫，得到多孔疏松的孕育劑塊材；
[0011](2)將步驟(I)中的孕育劑塊材在820-830 °C下加熱90min，然后爐冷至室溫，再將其放入飽和氯化鈉溶液中浸泡5-6小時(shí)，然后粉碎，研磨后，得到孕育劑粉末。
[0012]優(yōu)選的，所述孕育劑的粒徑為10-20微米。
[0013]優(yōu)選的，所述碳酸氫氨的投加量為合金總量的5-15%。
[0014]本發(fā)明還提供高效孕育劑在球墨鑄鐵上的應(yīng)用:采用兩次孕育，首次孕育在包底將鐵水量0.12-0.16%的孕育劑覆蓋在球化劑的表面，上面用鋼板覆蓋，二次孕育采用隨流孕育。
[0015]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明孕育劑中硅元素可以強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化，使鑄件獲得鐵素體并控制鐵素體的含量，使鑄件在高溫不會引起體積膨脹而使鑄件破壞，且在高溫下促進(jìn)鑄鐵形成致密的二氧化硅氧化膜層，有效阻止氧離子向鑄件內(nèi)部的滲透侵入，防止進(jìn)一步氧化，使鑄件抗氧化生長性能大大提尚;銀可以促進(jìn)球墨的形成;Ba既能有效促進(jìn)石墨化，又能使球墨細(xì)化，提尚鑄鐵的力學(xué)性能，抑制發(fā)退時(shí)間；Ca能減少鐵水的過冷現(xiàn)象，同時(shí)還具有脫氧和中和其它過量微量元素的作用;S有助于石墨晶核的形成;在孕育劑中加入的碳酸氫銨，在進(jìn)入合金溶液中發(fā)生受熱分解，而產(chǎn)生氣泡，從而得到結(jié)構(gòu)均勻，含有氣孔的疏松結(jié)構(gòu)的孕育劑，使孕育劑容易粉碎成大小均一的粉末，此外，也有助于孕育劑使用時(shí)在鐵水中的融化，增大其余鋼水的接觸面積，提高孕育效率。本發(fā)明提供的高效孕育劑，它的孕育效果好，增加球墨的數(shù)量和密度，不僅可以有效促進(jìn)石墨形核，減少白口傾向，降低球墨尺寸，還能使孕育后鑄鐵的成分均勻性好，熔點(diǎn)、力度、性能均有大幅度提升，提高鐵素體的伸長率和沖擊韌性。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0017]實(shí)施例1:
[0018]—種高效孕育劑的制備方法，包括以下步驟:
[0019](1)按重量比稱取58%51、3.2%2匕1.2%恥、2.8%0&、2.25%8&、0.15%]\%、0.2%A1、0.25%Mn，余量為生鐵，放入電爐中，通入氬氣排除空氣，然后加熱至1480-1490°C，熔煉8-15min后，得到合金溶液，然后加入合金總量5%碳酸氫氨，攪拌均勻后，以10°C/min的速率冷卻至室溫，得到多孔疏松的孕育劑塊材；
[0020](2)將步驟(I)中的孕育劑塊材在820-830°C下加熱90min，然后爐冷至室溫，再將其放入飽和氯化鈉溶液中浸泡5-6小時(shí)，然后粉碎，研磨后，得到孕育劑粉末。
[0021]將本實(shí)施例的高效孕育劑在球墨鑄鐵上的應(yīng)用:采用兩次孕育，首次孕育在包底將鐵水量0.12%的孕育劑覆蓋在球化劑的表面，上面用鋼板覆蓋，二次孕育采用隨流孕育。
[0022]實(shí)施例2:
[0023]—種高效孕育劑的制備方法，包括以下步驟:
[0024](1)按質(zhì)量比稱取60%51、2.8%21、2.5%他、2.8%0&、1.85%8&、0.12%]\^、
0.05%Α1、0.26%Μη，余量為生鐵，放入電爐中，通入氬氣排除空氣，然后加熱至1490-1500°C，熔煉8-15min后，得到合金溶液，然后加入合金總量15%碳酸氫氨，攪拌均勻后以10°C/min的速率冷卻至室溫，得到多孔疏松的孕育劑塊材；
[0025](2)將步驟(I)中的孕育劑塊材在820-830°C下加熱90min，然后爐冷至室溫，再將其放入飽和氯化鈉溶液中浸泡5-6小時(shí)，然后粉碎，研磨后，得到孕育劑粉末。
[0026]將本實(shí)施例的高效孕育劑在球墨鑄鐵上的應(yīng)用:采用兩次孕育，首次孕育在包底將鐵水量0.12%的孕育劑覆蓋在球化劑的表面，上面用鋼板覆蓋，二次孕育采用隨流孕育。
[0027]實(shí)施例3:
[0028]—種高效孕育劑的制備方法，包括以下步驟:
[0029](I)按質(zhì)量比稱取 65%S1、1.5%Zr、2.2%Nb、5.0%Ca、2.68%Ba、0.15%Mg、0.1%八1、0.1%111，余量為生鐵，放入電爐中，通入氬氣排除空氣，然后加熱至1500-1510°(:，熔煉8-15min后，得到合金溶液，然后加入合金總量8%碳酸氫氨，攪拌均勻后，以10°C/min的速率冷卻至室溫，得到多孔疏松的孕育劑塊材；
[0030](2)將步驟(I)中的孕育劑塊材在820-830°C下加熱90min，然后爐冷至室溫，再將其放入飽和氯化鈉溶液中浸泡5-6小時(shí)，然后粉碎，研磨后，得到孕育劑粉末。
[0031]將本實(shí)施例的高效孕育劑在球墨鑄鐵上的應(yīng)用:采用兩次孕育，首次孕育在包底將鐵水量0.15%的孕育劑覆蓋在球化劑的表面，上面用鋼板覆蓋，二次孕育采用隨流孕育。
[0032]實(shí)施例4:
[0033]—種高效孕育劑的制備方法，包括以下步驟:
[0034](1)按質(zhì)量比稱取72%51、0.8%2『、1.8%恥、5.5%0&、3.58%8&、0.1%]\%、0.12%Al，放入電爐中，余量為生鐵，通入氬氣排除空氣，然后加熱至1520-1530°C，熔煉8-15min后，得到合金溶液，然后加入合金總量10%碳酸氫氨，攪拌均勾后，以10°C/min的速率冷卻至室溫，得到多孔疏松的孕育劑塊材；
[0035](2)將步驟(I)中的孕育劑塊材在820-830°C下加熱90min，然后爐冷至室溫，再將其放入飽和氯化鈉溶液中浸泡5-6小時(shí)，然后粉碎，研磨后，得到孕育劑粉末。
[0036]將本實(shí)施例的高效孕育劑在球墨鑄鐵上的應(yīng)用:采用兩次孕育，首次孕育在包底將鐵水量0.16%的孕育劑覆蓋在球化劑的表面，上面用鋼板覆蓋，二次孕育采用隨流孕育。
[0037]綜上，本發(fā)明實(shí)施例具有如下有益效果:本發(fā)明提供的高效孕育劑，它的孕育效果好，增加球墨的數(shù)量和密度，不僅可以有效促進(jìn)石墨形核，減少白口傾向，降低球墨尺寸，還能使孕育后鑄鐵的成分均勻性好，熔點(diǎn)、力度、性能均有大幅度提升，提高鐵素體的伸長率和沖擊韌性。
[0038]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0039]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效孕育劑，其特征在于，由以下重量份的物質(zhì)組成:Si 58-72%,Zr 0.8-3.2% ^Nb 1.2-2.5% ^Ca 2.8-5.5% ^Ba I.85-3.58 %、Mg彡0.15 %、A1 彡0.2 %、Mn彡0.26%、S彡0.02%、P彡0.05%，余量為鐵。2.如權(quán)利要求1所述的高效孕育劑，其特征在于，由以下重量份的物質(zhì)組成:Si60-65%、Zr 1.5-2.8% ^Nb 1.8_2.2%、Ca 3.8_5.0%、Ba 2.25-2.68 %、Mg彡 0.15 %、A1 彡0.2%、Mn<0.26%、S<0.02%、P<0.05%，余量為鐵。3.—種如權(quán)利要求1或2所述的高效孕育劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)按質(zhì)量比稱取3丨、2^恥工&、8&、1%^1、111，放入電爐中，通入氬氣排除空氣，然后加熱至1480-15300C，熔煉8-15min后，得到合金溶液，然后加入碳酸氫氨，攪拌均勻后，冷卻至室溫，得到多孔疏松的孕育劑塊材； (2)將步驟(I)中的孕育劑塊材在820-830°C下加熱90min，然后爐冷至室溫，再將其放入飽和氯化鈉溶液中浸泡5-6小時(shí)，然后粉碎，研磨后，得到孕育劑粉末。4.如權(quán)利要求3所述的高效孕育劑的制備方法，其特征在于，所述孕育劑的粒徑為10-20微米。5.如權(quán)利要求4所述的高效孕育劑的制備方法，其特征在于，所述碳酸氫氨的投加量為合金總量的5-15%。6.—種如權(quán)利要求1或2所述的高效孕育劑在球墨鑄鐵上的應(yīng)用，其特征在于，采用兩次孕育，首次孕育在包底將鐵水量0.12-0.16%的孕育劑覆蓋在球化劑的表面，上面用鋼板覆蓋，二次孕育采用隨流孕育。
【文檔編號】C22C33/10GK105886883SQ201610395287
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】張福新
【申請人】含山縣興達(dá)球墨鑄鐵廠