[發明專利]一種稀土孕育劑及其制備方法和在灰鑄鐵上的應用

在審

• 申請號: 201510363034.1
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104946961A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 韓崗;馬銀強;林志國
• 申請（專利權）人: 成都宏源鑄造材料有限公司
• 主分類號: C22C33/08
• 分類號: C22C33/08;C21C1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于孕育劑技術領域，特別涉及一種稀土孕育劑和制備方法，以及該孕育劑在制備灰鑄鐵方面的應用。

背景技術

孕育劑有可促進石墨化，減少白口傾向，改善石墨形態和分布狀況，增加共晶團數量，細化基體組織，使球鐵石墨圓整，減少或消除激冷，防止表面游離滲碳體的形成,均勻組織，提高力學性能等優點，其在鑄鐵領域得到了廣泛地應用。

灰鑄鐵基本上是由鐵、碳和硅組成的共晶型合金，其中，碳主要以石墨的形態存在。灰鑄鐵是鑄鐵領域的應用十分廣泛的鑄鐵材料之一，因其良好的鑄造性，良好的耐磨性，良好的切削加工性能，表面光潔，消振性高，低的缺口敏感性，在工業領域得到了廣泛地應用。

目前，大多數生產廠家使用75硅鐵孕育劑作為孕育劑生產灰鑄鐵，但是這些產品存在孕育時間短、耐磨性差、硬度低，抗拉強度低、斷面不均勻，易產生白口等缺點，造成產品不穩定，不能滿足一些需要高硬度的機器鑄件的要求。

為了改善上述不足，部分廠家開始在硅鐵孕育劑中增加其它材料制備復合孕育劑，如鉻、銅等，然而，在添加上述材料時，會引入新的問題。如添加鉻將增大白口組織形成的幾率，進而導致灰鐵硬度下降，添加銅不但在改善灰鐵性能方面得不到很好的效果，反而大大增加了制備孕育劑的成本。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種孕育效果好，孕育后灰鑄鐵的孕育時間、耐磨性、硬度、抗拉強度、斷面均勻程度，減少白口現象等均大幅提高的孕育劑。

本發明的另一目的在于提供一種上述稀土孕育劑的制備方法。

本發明的再一目的在于提供一種上述稀土孕育劑在鑄造方面的應用。

為達到上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種稀土孕育劑，其配方按重量百分比計包括：Si：66～70％，Re：3.5～4.5％，Ba：2.2～2.8％，Ca：1.5～2％，Al：1.2～1.6％和余量為Fe以及不可避免的微量元素。

上述稀土孕育劑，優選的技術方案中，進一步包括按重量百分比計0.5～1.5％的Fe₃O₄。

上述稀土孕育劑的制備方法包括以下步驟：

(1)按重量百分比計666～68％的Si，3.5～4.5％的Re，2.2～2.8％的Ba，1.5～2％的Ca，1.2～1.6％的Al和余量為Fe以及不可避免的微量元素的原料混合均勻后放入電爐中，重熔后澆注成塊體，并將塊體粉碎成平均粒徑為500～800μm的合金粉末；

(2)將得到的上述合金粉末以及平均粒徑在50～100μm的重量百分比為0.5～1.5％的Fe₃O₄粉末加入到混合容器中，混合均勻后與合金粉末和Fe₃O₄粉末總重量3～5％的硅酸鈉溶液一起加入到碾壓裝置中壓制成團，最后粉碎成平均粒徑為200～500μm即可。

上述稀土孕育劑在鑄鐵中的應用，按鐵水與稀土孕育劑的比例為1：0.15～0.18，在冶煉鑄鐵時，與普通生產一樣，只需在補充鐵水時，將包裝好的稀土孕育劑隨鐵水流加入，鐵水出完后將包中鐵水進行攪拌后，用保溫劑將鐵水覆蓋，即可澆注。

本發明提供的上述稀土孕育劑技術方案具有以下有益效果：

1、Re可提高抗拉強度，抑制白口化；

2、Si可以調節球墨鑄鐵的韌性；

3、Si、Al生成氮化物，減少過量溶解氮含量，防止白口傾向；

4、Ca、Ba同屬堿土金屬，Ca能生成氧化物、硫化物、氮化物，造渣凈化鐵液和構成晶核內物質，Ba是堿土金屬中活性最大的元素，具有良好的脫氧作用，與氧生成穩定的化合物，在鐵液表面形成“氣套”，阻止氧與氮的溶入，具有長效抗衰退的能力；

5、低含量的Al和Ca確保了其在加入鐵水中時產生的渣最少；

6、Si、Ba、Al能降低孕育劑熔點，由于熔點低瞬時擴散快，孕育效果更好；

7、Al、Ca、Ba、Si等協同作用，可以提高薄壁急冷件的力學性能，使其具有良好的抗拉強度和耐磨性。

8、通過添加Fe₃O₄能夠增加共晶核數，可以在孕育劑添加量低的情況下獲得較好的抑制碳化鐵的能力，并改善了重現率及穩定性，延長了孕育時間。

9、細化的孕育劑結構(200～500μm)能夠均勻分散在鐵水中，增大其余鋼水的接觸面積，提高孕育效率。

具體實施方式