[發明專利]脫硫、球化與孕育一體化球墨鑄鐵變質劑

無效

• 申請號: 201410402630.1
• 申請日: 2014-08-16
• 公開（公告）號: CN104152623A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 李強;李明弟
• 申請（專利權）人: 李明弟
• 主分類號: C21C1/10
• 分類號: C21C1/10;C22C33/08;C21C1/02;C21C7/064
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及球墨鑄鐵技術領域，具體涉及一種脫硫、球化與孕育一體化球墨鑄鐵變質劑。

背景技術

在球墨鑄鐵生產中，球化劑和孕育劑是球墨鑄鐵必不可少的變質劑，球化和孕育處理缺一不可。其中，球化處理為石墨球化提供了必要條件，使石墨球能從鐵液中析出，而且能單獨生長；孕育處理不僅可以促進石墨化，消除滲碳體，使石墨細小圓整，數量增多，減少共晶邊界的脆性相及夾雜物。即便是鐵水中有足夠的球化元素，如果孕育不良或孕育衰退，石墨數量會減少，形狀惡化，甚至出現片狀甚至厚片狀石墨。因此，孕育處理與球化處理相輔相成，是提高球鐵質量的重要手段。

目前，國內外球墨鑄鐵球化和孕育處理最常用的球化劑、孕育劑分別為稀土鎂、硅鐵系列合金，盡管這些球化劑和孕育劑在球墨鑄鐵生產中取得了較好效果，但仍存在如下無法克服的技術問題：

（1）無論哪種類型球化和孕育劑，在球墨鑄鐵生產中，均須分別進行球化和孕育處理，由于硅鐵系列孕育劑有效孕育時間短，為避免孕育衰退，孕育處理要在球化后單獨進行，甚至進行多次孕育處理，操作繁瑣，質量不易控制；

（2）現有球化劑對鐵水含硫量要求嚴格，鐵水含硫量高或波動較大時，會造成球化失敗，或不易得到質量穩定的球墨鑄鐵件；

（3）球化過程反應劇烈，一方面合金元素燒損嚴重，吸收率低，浪費大量貴重合金，另一方面會給生產環境造成嚴重污染。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種脫硫、球化與孕育一體化球墨鑄鐵變質劑，它集脫硫、球化和孕育為一體，一次性完成球墨鑄鐵的爐前球化和孕育處理，解決了球墨鑄鐵生產過程中繁雜的爐前操作，實現了球化反應速度可控，提高了球化元素吸收率，能有效避免球化孕育衰退，可以穩定獲得球化級別1-2級，抗拉強度400-600MPa的球墨鑄鐵。

本發明采用的具體技術方案是：脫硫、球化與孕育一體化球墨鑄鐵變質劑，按重量百分比計，其組成為：石灰石粉12-18%?，稀土鎂合金70-75%，高純石墨粉8-12%，其余為粘結劑。

所述變質劑的基本結構特征是：以稀土鎂合金顆粒為基礎，在其表面分別粘附兩種功能粉末，構成三層不同功能的變質劑（圖1所示），第一層（最外層）石灰石粉，為脫硫功能層；第二層（中間層）高純石墨粉，為減速、孕育功能層；第三層（內核）稀土鎂合金顆粒，為球化功能層。

所述變質劑各組分（功能層）的主要作用：

（1）石灰石粉層（CaCO3）??首先與鐵水接觸，在高溫下分解為CaO和CO₂，利用熱分解石灰石微粒的崩裂，形成很多細小而高活性的石灰顆粒，具有很強的脫硫能力；同時，放出的CO₂起到攪拌熔池的作用，改善傳質條件，加快脫硫速度，把鐵水含硫量控制在一定范圍，為變質劑的定量奠定了良好基礎；

（2）高純石墨粉層（C_石墨）??作為減速劑，石墨可以降低鐵水對稀土鎂合金的滲透速度，有效控制合金反應速度；作為孕育劑，在球墨反應過程中，通過鎂反應產生的大量鎂蒸汽攪動下，把石墨擴散熔解到鐵水中，增加了大量非自發晶核，起到高效孕育、細化晶粒和促進石墨化的作用；

（3）稀土鎂合金層（QRMg8RE3）?Mg在給定的含量范圍，通過反應產生的鎂蒸汽攪拌作用代替人工攪拌，加速變質劑的擴散與吸收，同時使鐵水中的石墨球化；Re在給定的含量范圍，稀土元素與鐵水中球化干擾元素形成穩定的化合物，提高變質劑抗干擾能力。

為保證各原材料的有效含量和效果，本發明所述的石灰石中CaO質量分數>85%，粒度60-80目；稀土鎂合金中相關成分的質量分數為Mg7.5-8.5%，Re2.5-3.5%，?Si40-44%，其余為Fe；高純石墨粉中石墨的質量分數99%，粒度200-300目。?

本發明還提供了脫硫、球化與孕育一體化球墨鑄鐵變質劑的制備工藝，其制備的具體步驟為：

?（1）材料破碎與制粉??將稀土鎂合金機械破碎，粒度控制為8-14mm，石灰石破碎磨粉，粒度控制在60-80目；

（2）配料一次混制???將稀土鎂合金、石墨粉按一定比例配料，用適量水玻璃作粘結劑，通過攪拌設備把石墨粉粘附在稀土鎂合金表面，進行自然固化5-8分鐘；?

（3）配料二次混制??待一次混制、自然固化后，按一定比例加入石灰石粉，適量水玻璃作粘結劑，通過攪拌設備把石灰石粉粘附在一次固化材料的表面，進行自然固化5-8分鐘；

（4）烘干??將經過二次混制固化后的變質劑，放入烘干設備中烘干20-25分鐘，烘干溫度控制為115-120℃。?