CN104178683A

CN104178683A - 一种高效的REMgVCaSiFe合金蠕化剂及其生产工艺

Info

Publication number: CN104178683A
Application number: CN201410439612.0A
Authority: CN
Inventors: 罗建华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2014-12-03

Abstract

本发明公开了一种高效的REMgVCaSiFe合金蠕化剂及其生产工艺，在REMgCaSiFe合金中加入V合金，生产REMgVCaSiFe合金蠕化剂；REMgVCaSiFe合金蠕化剂合金元素含量控制范围是（质量分数，%）：RE10.0～12.6、Mg4.0～6.0、V19.0～22.5、Ca≥10.0、Si≤48.0，Fe余量；采用重熔法和破碎法的工艺方法生产，冷却后破碎成5～20mm颗粒，按要求分级筛选；生产的工艺流程是：精选原料→重熔REMgVCaSiFe合金→保温→浇注→冷却→破碎→分级筛选。实现稳定获得蠕墨铸铁、精准控制产品蠕化率、蠕化剂用量小、节省成本、便于生产管理的目的。

Description

一种高效的REMgVCaSiFe合金蠕化剂及其生产工艺

技术领域

本发明涉及蠕墨铸铁生产技术领域，特别涉及一种高效的REMgVCaSiFe合金蠕化剂及其生产工艺。

背景技术

现有采用冲入法蠕化处理工艺生产蠕墨铸铁的蠕化剂，能够稳定获得蠕墨铸铁的主要有稀土镁钛合金（REMgTiSiFe），稀土镁钛合金的质量分数范围是：RE0.50～10.0%,Mg4.0～7.0%,Ti4.0～10.0%,Ca4.0～6.0%,Si＜52.0%，这种蠕化剂的主要特点是在炉内原铁水S含量和出铁水量波动较大时，能够稳定获得蠕墨铸铁，但存在以下四个缺点：（1）蠕化处理后的蠕墨铸铁Ti残留量高（Ti0.15～0.50%），Ti恶化蠕墨铸铁的加工性能，给机械加工带来极大的麻烦；（2）由于Ti抑制Mg的球化作用，当Ti＞0.04%时即得不到球墨铸铁，对于同时生产蠕墨铸铁和球墨铸铁的公司，不能将蠕墨铸铁回炉料混入球墨铸铁炉料中，必须对蠕墨铸铁回炉料进行严格的控制，给生产和管理带来极大不便；（3）蠕化剂用量大，成本高。稀土镁钛合金蠕化剂加入量与炉内原铁水S 含量的关系：炉内原铁水S含量分别为0.04%，0.05%，0.06%，0.07%时，稀土镁钛合金蠕化剂相应加入量分别为1.4～1.5%，1.5～1.6%，1.6～1.7%，1.7～1.8%；（4）由于蠕化剂用量大，蠕化处理时铁水热量消耗大，铁水出炉温度必须高，耗电。

另一种稀土镁钙合金(REMgCaSiFe)，其质量分数范围是：RE0.50～15.0%,Mg3.0～7.0%,Ca＞3.0～10%,Si＜48.0%，这种蠕化剂的主要特点是不会污染炉料，蠕墨铸铁回炉料可以用于生产球墨铸铁，对于同时生产蠕墨铸铁和球墨铸铁的公司，生产管理方便，但存在以下三个缺点：（1）由于受炉内原铁水S含量和出铁水量以及铁水出炉温度的影响，很难精准控制产品蠕化率，炉内原铁水S含量高和出铁水量过多以及铁水出炉温度过高时，蠕化效果差，成为灰铸铁，炉内原铁水S含量低和出铁水量少以及铁水出炉温度较低时，成为球墨铸铁；（2）蠕化剂用量大，成本高。稀土镁钙合金蠕化剂加入量与炉内原铁水S 含量的关系：炉内原铁水S含量分别为0.04%，0.05%，0.06%，0.07时，稀土镁钙合金蠕化剂相应加入量分别为0.9～1.4%，1.0～1.5%，1.1～1.6，1.2～1.7；（3）由于蠕化剂用量大，蠕化处理时铁水热量消耗大，铁水出炉温度必须高，耗电。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高效的REMgVCaSiFe合金蠕化剂及其生产工艺，实现稳定获得蠕墨铸铁、精准控制产品蠕化率、蠕化剂用量小、节省成本、便于生产管理的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：在REMgCaSiFe合金中加入V合金，生产REMgVCaSiFe合金蠕化剂。

REMgVCaSiFe合金蠕化剂合金元素含量控制范围是（质量分数，%）：RE10.0～12.6、Mg4.0～6.0、V19.0～22.5、Ca≥10.0、Si≤48.0，Fe余量。

REMgVCaSiFe合金蠕化剂的生产工艺是：采用重熔法和破碎法的工艺方法，其中：

重熔法：

重熔REMgVCaSiFe合金，按重量百分比在熔化炉内先加入FeSi75-A硅铁23～38%垫底、然后加入195041^#稀土硅铁25～30%、FeV80B钒铁24～28%、纯钙线10～11%，在1220～1300℃熔化后用压入法分2～3次加入4～8%的纯Mg锭，最后加入保温剂保温5～15分钟，扒净渣后出炉浇注成锭；

破碎法：

冷却后的REMgVCaSiFe合金破碎成5～20mm颗粒，按要求分级筛选。

生产REMgVCaSiFe合金的工艺流程是：精选原料→重熔REMgVCaSiFe合金→保温→浇注→冷却→破碎→分级筛选。

所述的保温剂为含有SiO₂、Al₂O₃的混合物。

本发明的有益之处是：由于在REMgCaSiFe合金中加入V合金，当V＞0.1%时，强烈干扰球化，促进蠕化，扩大蠕墨铸铁的成分控制范围，所生产的REMgVCaSiFe合金蠕化剂用于蠕化处理铁水，当蠕化处理后的铁水V≥0.12%时，可以稳定获得蠕化率80～95%的蠕墨铸铁。

由于在REMgCaSiFe合金中加入V合金，V易形成粒状碳化物，改善蠕墨铸铁的高温性能，提高高温强度和耐磨性，用本发明生产的蠕墨铸铁特别适用于生产在高温环境中工作或在急冷急热环境下工作而且要求耐磨的产品，如汽车制动鼓、泵壳、柴油机缸体、缸盖等。

由于REMgVCaSiFe合金蠕化剂合金元素含量控制范围是（质量分数，%）：RE10.0～12.6、Mg4.0～6.0、V19.0～22.5、Ca≥10.0、Si≤48.0，Fe余量，只要根据炉内原铁水的S含量，按出铁水量的百分比下蠕化剂，控制铁水出炉温度，能够严格控制稳定获得蠕墨铸铁的蠕化元素残留量在控制范围内（稳定获得蠕墨铸铁的蠕化元素残留量为：RE0.021～0.045% + Mg0.013～0.022%），实现精准控制产品蠕化率的目的。

由于REMgVCaSiFe合金蠕化剂合金元素含量控制范围是（质量分数，%）：RE10.0～12.6、Mg4.0～6.0、V19.0～22.5、Ca≥10.0、Si≤48.0，Fe余量，本发明不含Ti，实现减少炉料混杂，便于生产管理的目的。

由于REMgVCaSiFe合金蠕化剂合金元素含量控制范围是（质量分数，%）：RE10.0～12.6、Mg4.0～6.0、V19.0～22.5、Ca≥10.0、Si≤48.0，Fe余量，用本发明生产蠕墨铸铁蠕化剂用量小，节省成本。本发明蠕化剂加入量与炉内原铁水S 含量的关系：炉内原铁水S含量分别为0.04%，0.05%，0.06%，0.07时，稀土镁钒合金蠕化剂相应加入量分别为0.75～0.90%，1.05～1.20%，1.20～1.35%，1.35～1.50%。

由于蠕化剂用量小，蠕化处理时铁水热量消耗小，铁水出炉温度不必过高，省电。

由于REMgVCaSiFe合金蠕化剂的生产工艺采用重熔法和破碎法，生产工艺简单。

具体实施方式

本发明申请前，申请人于2010年配制了RE10～12%、Mg4～6%、Ca≥10%、Si≤48%、Fe余量的稀土镁钙硅铁合金（REMgCaSiFe）蠕化剂配方，2010年8月～2013年5月约3年时间内，用于生产液压阀DF32阀体，蠕化失败率为零，获得几万件优质的蠕墨铸铁液压阀DF32阀体产品；2013年5月开始，用于生产汽车刹车鼓，获得蠕化率≥85%的优质的蠕墨铸铁刹车鼓产品。该配方的主要特点是：根据炉内原铁水S含量和出铁水量，控制铁水出炉温度，能够严格控制稳定获得蠕墨铸铁的蠕化元素残留量在控制范围内（稳定获得蠕墨铸铁的蠕化元素残留量为：RE0.021～0.045% + Mg0.013～0.022%），稳定获得蠕墨铸铁产品。但存在一个缺点：无法精准控制产品蠕化率。

针对以上缺点，申请人尝试了各种解决办法，最后在原配方中加入V合金，由于V合金强烈干扰球化，促进蠕化，扩大蠕墨铸铁的成分控制范围，所生产的REMgVCaSiFe合金蠕化剂用于蠕化处理铁水不会污染炉料，当蠕化处理后的铁水V≥0.12%时，可以稳定获得蠕化率80～95%的蠕墨铸铁，配合精确控制蠕化元素（RE、Mg）残留量，实现精准控制产品蠕化率的目的。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例（一）：REMgVCaSiFe合金蠕化剂的生产工艺过程。

精选优质的195041^#稀土硅铁、纯Mg锭、FeV80-A钒铁、FeSi75-A硅铁、纯Ca线，采用1吨中频炉重熔REMgVCaSiFe合金。

在中频炉内按重量百分比加入：FeSi75-A硅铁315Kg垫底、然后加入195041^#稀土硅铁260Kg、FeV80B钒铁250Kg、纯钙线105Kg。

启动中频炉进行加热熔化。

将炉温提高到1280℃进行熔化。

完全熔化后用压入法分3次加入70Kg的纯Mg锭。

最后加入含有SiO₂、Al₂O₃的混合物保温剂保温10分钟，扒净渣后出炉浇注成锭。

冷却后破碎分级筛选成15mm的REMgVCaSiFe合金颗粒。

本发明的工艺流程，由以下实施例给出。

精选原料→重熔REMgVCaSiFe合金→保温→浇注→冷却→破碎→分级筛选。

实施例（二）：REMgVCaSiFe合金蠕化剂的应用过程。

产品技术要求：蠕化率70～85%，抗拉强度≥400MPa。

在3吨中频炉内熔化3吨蠕墨铸铁原铁水。

铁水完全熔化后升温到1420℃，扒净炉渣。

取光谱试块，检测原铁水化学成分。

将试块进行水冷却、打磨光滑。

用瑞士ARL3460直读光谱分析试块。

直读光谱分析结果(质量分数)：C3.75%，Si1.77%，Mn0.35%，P0.026%，S0.020%，Cu0.30%,Cr0.20%。

获得产品蠕化率70～85%的RE、Mg、V蠕化元素残留量控制范围为：RE0.021～0.026%，Mg0.013～0.018%，V0.12～0.13%。

采用冲入法蠕化处理工艺生产。

根据直读光谱分析结果，炉内原铁水S含量为0.020%和获得产品蠕化率70～85%的RE、Mg、V蠕化元素残留量控制范围，计算出蠕化处理900Kg铁水需要REMgVCaSiFe合金蠕化剂6Kg。

将REMgVCaSiFe合金蠕化剂6Kg加入蠕化包凹坑内扒平。

将Si、Ba、Ca孕育剂6Kg覆盖在REMgVCaSiFe合金蠕化剂上扒平。

将Q235小钢块覆盖剂6Kg覆盖在Si、Ba、Ca孕育剂上扒平，用钢叉叉紧6下。

铁水温度达到1500℃时，出铁水900Kg进行蠕化处理，蠕化处理后扒净炉渣，9分钟内浇注产品完毕，然后浇注Y型试块、光谱试块。

将Y型试块在砂型中保温45分钟开箱清理、空冷。

将光谱试块进行水冷却、打磨平滑。

光谱试块检测。

直读光谱分析结果(质量分数)：C3.585，Si2.30%，Mn0.35%，P0.026%，S0.012%，Cu0.30%, Cr0.20%、RE0.022%、Mg0.013%、V0.125%。

从直读光谱分析结果看出，蠕化元素RE、Mg、V残留量在控制范围内。

用Y型试块加工金相试块、拉力试棒。

将金相试块打磨平滑、抛光。

用金相显微镜分析，自动评级蠕化率85%。符合产品技术要求。

用万能液压拉力试验机试验，抗拉强度455MPa。符合产品技术要求。

Claims

1.一种高效的REMgVCaSiFe合金蠕化剂及其生产工艺，其特征在于：

（1）在REMgCaSiFe合金中加入V合金，生产REMgVCaSiFe合金蠕化剂；

（2）REMgVCaSiFe合金蠕化剂合金元素含量控制范围是（质量分数，%）：RE10.0～12.6、Mg4.0～6.0、V19.0～22.5、Ca≥10.0、Si≤48.0，Fe余量；

（3）REMgVCaSiFe合金蠕化剂的生产工艺是：采用重熔法和破碎法的工艺方法，其中：

重熔法：

破碎法：

冷却后的REMgVCaSiFe合金破碎成5～20mm颗粒，按要求分级筛选；

（4）生产REMgVCaSiFe合金的工艺流程是：精选原料→重熔REMgVCaSiFe合金→保温→浇注→冷却→破碎→分级筛选。

2.根据权利要求1所述的一种高效的REMgVCaSiFe合金蠕化剂，其特征在于：保温剂为含有SiO₂、Al₂O₃的混合物。